Bài giảng Sợi quang học

Bài giảng Sợi quang học sau đây sẽ trang bị cho các bạn những kiến thức về cấu tạo sợi quang học, phân loại sợi quang học, sự truyền dẫn quang trong sợi quang học, sự tán sắc đường truyền, sự tán sắc vật liệu,... trong sợi quang học.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Sợi quang họcCẤU TẠO SỢI QUANG HỌC Cáp quang gồm các phần sau: * Core : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi * Cladding : Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi. * Buffer coating : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt * jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp quang.Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket. Phân loại sợi quang học Sợi quang thạch anhPhân loại theo vật liệu điện môi Sợi quang thủy tinh đa vật liệu Sợi quang bằng nhựa Sợi quang đơn modePhân loại theo mode lan truyền Sợi quang đa modePhân loại theo phân bố chiết Sợi quang chiết suất bậcsuất khúc xạ Sợi quang chiết suất biến đổi đềuSự suy hao tín hiệu • Suy hao do hấp thụ: Sù kh«ng tinh khiÕt cña sîi quang lµ nguyªn nh©n chñ yÕu cña suy hao ( do c¸c kim lo¹i chuyÓn tiÕp nh : S¾t ,Cr«m , Coban, §ång vµ ®é Èm cña OH ) • Suy hao do tán xạ Rayleigh: xuÊt hiÖn khi cã sù thay ®æi chiÕt suÊt cña sîi quang x¶y ra trong 1 vïng nhá h¬n bíc sãng ¸nh s¸ng sö dông • Suy hao bức xạ do bị bẻ cong: (dB/km) 5 4 3 2 1 0,4 0,25 0 0,8 1 1,2 1,3 1,4 1,55  (m)Sự truyền dẫn quang trong sợi quang họcSự tán sắc đường truyền Nguyên nhân: do chùm tia sáng truyền theo nhiều đường khác nhau trong lõi cáp quang rộng. Xét hai tia sáng đi vào với góc 0 và góc  A Truyền đi với cùng vận tốc c v  n r 1 Đối với tia truyền thẳng: l n r 1 .l ta   Đối với tia ngoài cùng: v c n r 1 .l n r21 .l te   2 c . s in 1c n r 2 .c• Độ chênh lệch thời gian: nr1.l.nr  mp   a  e  nr 2 .c• Độ tán sắc đường truyền được tính bằng độ mở rộng thời gian trên một đơn vị chiều dài:  n . n  m p r1 r l n r 2 .c• Độ rộng băng thông (tốc độ đường truyền): n r 2 .c  f .l  2 n r 1 . n r Sự tán sắc đường truyền• Nguyên nhân: do chùm tia sáng truyền theo nhiều đường khác nhau trong lõi cáp quang rộng.Xét hai tia sáng đi vào với góc 0và góc  ATruyền đi với cùng vận tốc c v  n r 1Đối với tia truyền thẳng: l n r 1 .l ta   v cĐối với tia ngoài cùng: nr1.l nr21.l te   2 c.sin1c nr2.c• Độ chênh lệch thời gian: nr1.l.nr  mp   a  e  nr 2 .c• Độ tán sắc đường truyền được tính bằng độ mở rộng thời gian trên một đơn vị chiều dài:  n . n  m p r1 r l n r 2 .c• Độ rộng băng thông (tốc độ đường truyền): n r 2 .c  f .l  2 n r 1 . n r Sự tán sắc vật liệu• Tán sắc vật liệu sinh ra là do trong một sợi cáp quang, vận tốc ánh sáng cũng như chiết xuất của quang sợi là một hàm số của bước sóng ánh sáng tín hiệu • Vận tốc pha: v p  k• Vận tốc nhóm: ...