Bài giảng Sợi quang

Bài giảng Sợi quang sau đây được biên soạn nhằm trang bị cho các bạn những kiến thức về đặc điểm sợi quang; cấu tạo của sợi quang; cơ sở vật lý về sự truyền ánh sáng trong sợi quang; các mode dẫn truyền trong sợi quang; công nghệ chế tạo sợi quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Sợi quang NỘI DUNG1. CẤU TẠO SỢI QUANG2. CƠ SỞ VẬT LÝ VỀ SỰ TRUYỀN SÓNG TRONG SỢI QUANG3. CÁC MODE DẪN TRUYỀN TRONG SỢI QUANG4. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SỢI QUANG5. PHÂN LOẠI SỢI QUANG6. MẤT MÁT TRONG SỢI QUANG7. ĐỘ TÁN SẮC8. HỆ THỐNG THÔNG TIN SỬ DỤNG SỢI QUANG: GIỚI THIỆUTừ những năm 60 của thế kỷ 20 Laser xuất hiện, vấn đề đặt ra là truyền và xử lý thông tin không phải bằng dòng điện hay sóng điện từ vô tuyến mà bằng tia sángNăm 1966 Kao và Hock-ham bắt đầu nghiên cứu truyền thông tin bằng chùm Laser trong sợi thuỷ tinh.Cuối thập kỷ 70 dây điện bằng kim loại hay sóng vô tuyếnđược thay thế bằng sợi quang hay linh kiện dẫn sóng quang Ngày nay sợi quang đã được dùng rộng rãi thay cho dây kimloại trong viễn thông bởi nhiều ưu điểm nổi bật của nó. Ưu điểm của truyền thông tin bằng sợi quang: - Tránh được sự giao thoa của sóng điện từ - Tránh sự chập mạch hay nối đất - An toàn trong truyền tin, tránh bị nghe trộm - Tổn hao nhỏ - Truyền thông tin tốt - Kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ - Vật liệu rẻ, dồi dàoTốc độ thông tin có thể truyền đi phụ thuộc trực tiếp vào tần số của tín hiệu.Aùnh sáng có tần số f ~ 1014 -> 1015 Hz lớn hơn nhiều so với tần số song vô tuyếnf ~ 106 Hz => Aùnh sáng truyền lượng thông tin nhiều hơnThông tin được chuyển thành xung ánh sáng, xung này truyền đến một khoảngcách nào đó nhờ sợi quang, sau đó được giải mã trở lại thông tin ban đầu. Fiber Optics • Internal reflection is the basis of fiber optics.Very important formodern data transfer and Totalcommunication systems internal phones! reflection Optical fiber communication system Electrical/optical converter Decoder Electric signal Encoder Fiber Optical/electrical converter RepeaterDigital encoding scheme “One”for optical communicationsHigh-power pulse  “one” “Zero”Low-power pulse  “zero” Step in theStep-index Fiber refractive indexIntensity In Disadvantage: Pulse broadening Out TimeGraded-index fiberPulse broadening is not sosevere Intensity remains Refractive In almost constant index vary parabolically Out across the cross-section TimeGraded-index Fiber, cont.In the graded-index fiber, light rays that traverse longer path lengths through the outer periphery of the core travel faster in this lower index material  all rays arrive at the same time at the output  almost no pulse broadening! Fibers, Summary• Step-index optical fibers are used for “cheap” short-range applications• Graded-index fibers are used for long-range high-quality data transfer 2. CẤU TẠO SỢI QUANG y y Gồm hai phần chính: Cladding lõi (core) f lớp vỏ (cladding) Core r z Fiber axisLớp vỏ có chiết suất nhỏ hơn lớp lõi n 1 Primary 2 1 Strength 3 Skew ray 2 Buffer Member Outer Fiber axis 4 5 Coating Jacket 5 3 4 Fiber Element (Core and Cladding)Sợi quang liên tục ( graded index) Chiết suất lõi phân bố giảm dần từ trong ra ngoài 2 3 2 O 1 n O O 2 n1 3 n2Sợi quang chiết suất từng bậc (step – index) Chiết suất lõi không đổi ...