Bài giảng Kỹ thuật thông tin sợi quang: Chương 2 - Trần Thủy Bình

Bài giảng "Kỹ thuật thông tin sợi quang" Chương 2: Sợi quang, cung cấp cho người học những kiến thức như một số vấn đề vật lý cơ bản; phân loại sợi quang; cấu trúc sợi quang; nghiên cứu quá trình lan truyền AS trong sợi quang; các tham số đặc tính truyền dẫn cơ bản của sợi quang. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật thông tin sợi quang: Chương 2 - Trần Thủy BìnhChương 2 - Sîi quang Tran Thuy Binh Hoc vien Cong nghe Buu chinh Vien thong C¸c vÊn ®Ò cÇn ®uîc nghiªn cøu Mét sè vÊn ®Ò vËt lý c¬ b¶n Ph©n lo¹i sîi quang CÊu tróc sîi quang Nghiªn cøu qu¸ tr×nh lan truyÒn AS trong sîi quang: − Theo m« h×nh quang h×nh − Theo m« h×nh sãng C¸c tham sè/®Æc tÝnh truyÒn dÉn c¬ b¶n cña sîi quang: − Suy hao − T¸n s¾c − Phi tuyÕn Tiªu chuẩn sợi quang dïng trong viễn th«ng (ITU-T) Mét sè lo¹i sîi quang kh¸c C¸p sîi quang Tran Thuy Binh Hoc vien Cong nghe Buu chinh Vien thong 1. Một số vấn đề cơ bản AS vừa có tính chất hạt, vừa có tính chất sóng AS lan truyền trong môi trường với vận tốc v=c/n Trong môi trường trong suốt, đồng nhất, AS truyền thẳng Khi gặp bề mặt phân cách giữa 2 môi trường, một phần phản xạ, một phần khúc xạ i1=r1 n0sin=n2sin (Snell) Tran Thuy Binh Hoc vien Cong nghe Buu chinh Vien thong 1. Mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n Phæ cña sãng ®iÖn tõ Tran Thuy Binh Hoc vien Cong nghe Buu chinh Vien thong 1. Một số vấn đề cơ bản (tiếp) Hiện tượng phản xạ toàn phần:  AS truyền từ môi trường chiết quang hơn sang môi trường kém chiết quang hơn.  Góc tới lớn hơn góc tới hạn c (sin c = n2/n1) Tran Thuy Binh Hoc vien Cong nghe Buu chinh Vien thong 2. Ph©n lo¹i sîi quang Theo đặc tính Theo chiết Theo vật liệu Theo tham số truyền dẫn suất lõi sợi chế tạo cơ bản (mode)- Đơn mode - SI - Thủy tinh (SiO2) - Tán sắc: DSF,- Đa mode - GI - Nhựa NZDSF, DCF - Vật liệu đ. biệt - Phi tuyến cao (HF) - Duy trì phân cựcMặt cắt của một số loại sợi duy trì phân cực Mặt cắt của sợi đục lỗ 3. CÊu tróc sîi quang CÊu tróc h×nh trô trßn, ®uîc chÕ t¹o tõ vËt liÖu trong suèt Lâi sîi: n1; Vá sîi: n2 (n2 < n1); d = 125 m Líp phñ ®Öm cã t¸c dông b¶o vÖ sîi. d = 250 m V©t liÖu chÕ t¹o sîi: SiO2 (lâi lµ SiO2 pha Ge, vá lµ SiO2 hoÆc SiO2 pha P) 3. CÊu tróc sîi quangSo sánh kích thước của sợi quang với que diêm 3. CÊu tróc sîi quang Mặt cắt chiết suất của sợi quang:SI: chiết suấttrong lõi sợikhông đổi.GI: chiết suấttrong lõi sợithay đổi theohàm mũ. 3. CÊu tróc sîi quang Mặt cắt chiết suất của sợi quang: - Sợi SI (Step Index): chiết suất lõi không đổi - Sợi GI (Graded Index): chiết suất lõi thay đổi theo hàm mũTrong lâi: g=1: tam gi¸c g=2: parabol g=: ph©n bËc =(n1-n2)/n1Trong vá: (®é chªnh lÖch chiÕt suÊt tu¬ng ®èi)4. Nghiªn cøu qu¸ tr×nh lan truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi quang4.1 Mô hình quang hình Nguyªn t¾c truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi quangAS lan truyền trong sợi quang dựa trên hiện tượng phản xạtoàn phần. Tran Thuy Binh Hoc vien Cong nghe Buu chinh Vien thong 4.1.1 M« t¶ quang h×nh qu¸ tr×nh lan truyÒn AS trong sîi quang• TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi MM-SI: theo ®uêng zigzag Tia kinh tuyÕn (tia trôc - nằm trªn mÆt ph¼ng chøa trôc sîi quang) Tia nghiªng4.1.1 M« t¶ quang h×nh qu¸ tr×nh lan truyÒn AS trong sîi quang Lan truyền AS trong sợi MM-SI 4.1.1 M« t¶ quang h×nh qu¸ tr×nh lan truyÒn AS trong sîi quang• TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi MM-GI: C¸c tia lan truyÒn theo d¹ng ®uêng cong h×nh sin do bÞ ®æi huíng liªn tôc khi lan truyÒn Gồm 2 loại tia: tia trục và trong sîi. tia xiên.4.1.1 M« t¶ quang h×nh qu¸ tr×nh lan truyÒn AS trong sîi quang Lan truyền AS trong sợi MM-GI 4.1.1 M« t¶ quang h×nh qu¸ tr×nh lan truyÒn AS trong sîi quang• TruyÒn ¸nh s¸ng trong sîi SM: • Đuêng zigzag ®uîc gÇn ®óng bằng đường thẳng dọc theo trục sợi (do lâi sợi nhỏ) Để đơn giản, các mô tả quang hình về đường đi của tia sáng trong sợi quang chỉ xét đến tia trục. 4.1.2 KhÈu ®é sè cña sîi quang (NA - Numerical Apecture)• §Ó truyÒn trong lâi sîi, theo quang h×nh → tia s¸ng ph¶i ®Õn sîi quang theo gãc  max• Sîi ®a mode SI:  Khái niệm về khẩu độ số (NA) = sinmax  Ý nghĩa: khả năng ghép AS giữa nguồn và sợi quang 4.1.2 KhÈu ®é sè sợi quang (tiếp) Với sợi MM-SI: NA = (n12-n22)1/2 Hay NA  n1(2)1/2 víi ∆=(n1-n2)/n1 (: chªnh lÖch chiÕt suÊt tû ®èi. Sîi quang:  ~ 0,01) Với sợi MM-GI: NA=(n12(r)–n22)1/2=NAmax(1-(r/a)g)1/2 (trong đó NAmax = n1(2)1/2) Gãc nhËn lín nhÊt ë t©m lâi sîi. Cµng xa t©m, gãcnhËn cµng nhá. ...