Chương 3: TRUYỀN SÓNG QUA CÁP QUANG

Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy.tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu..Chúng có 3 lớp: lõi (core), áo (cladding) và vỏ bọc.(coating)...• Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn trong.lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của áo một.chút...• Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và.ăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bên.cạnh.....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 3: TRUYỀN SÓNG QUA CÁP QUANGChương 3: TRUYỀN SÓNG QUA CÁP QUANG 1. Giới thiệu 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang 3. Suy hao trong sợi quang 4. Tán sắc 11. Giới thiệu 21. Giới thiệu• Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủytinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu.Chúng có 3 lớp: lõi (core), áo (cladding) và vỏ bọc(coating).• Để ánh sáng có thể phản xạ một cách hoàn toàn tronglõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của áo mộtchút.• Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm vàăn mòn, đồng thời chống xuyên âm với các sợi đi bêncạnh. 31. Giới thiệu• Lõi và áo được làm bằng thuỷ tinh hay, chất dẻo(Silica), kim loại, fluor, sợi quang kết tinh.• Được phân loại thành các loại sợi quang đơn modeSingle Mode (SM) và đa mode Multimode (MM) tươngứng với số lượng mode của ánh sáng truyền qua sợiquang. 41. Giới thiệu• Ứng dụng:Multimode: Sử dụng cho truyền tải tín hiệu trongkhoảng cách ngắn, bao gồm:+ Step index: dùng cho khoảng cách ngắn, phổ biến trongcác đèn soi trong.+ Graded index: thường dùng trong các mạng LAN.Single modeDùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trongcác mạng điện thoại, mạng truyền hình.• Nhược điểm:+ Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt.+ Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cápđồng . 51. Giới thiệu• Ưu điểm:+ Mỏng hơn cáp đồng.+ Dung lượng tải cao hơn (sợi quang mỏng có thể đượcbó vào điều này cho phép nhiều kênh đi qua cáp).+ Suy giảm tín hiệu ít+ Tín hiệu ánh sáng do đó không bị nhiễu với những sợikhác trong cùng cáp. Điều này làm cho chất lượng tínhiệu tốt hơn.+ Sử dụng điện nguồn ít hơn+ Tín hiệu số - Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thôngtin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính.+ Không cháy - Vì không có điện xuyên qua Cáp quang, vìvậy không có nguy cơ hỏa hạn xảy ra. 6 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang Chỉ số khúc xạ n của vật liệu: c velocity of light (EM wave) in vacuum µε n= = = = µ rε r v velocity of light (EM wave) in medium µ 0ε 0 µ r Độ từ thẩm tương đối : Nếu: ( µ r = 1) n= εr ε r : ộ điện thẩm tương đối Đ Định luật phản xạ và khúc xạ ánh sáng:Định luật phản xạ: góc tới = góc phảnxạĐịnh luật khúc xạ Snell: n1 sin φ1 = n 2 sin φ 2 7 2. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang Phản xạ toàn phần, góc tới hạn: Tia khúc xạ (refracted) φ2 kt φ 2 = 90  n2 n 1 > n2 θ1 ki φ1 kr φc Góc giới hạn φ1 > φ c TIR tia tia T ới Phản xạ n2 Góc tới hạn: sin φ c = n1Ống dẫn sóng quang dựa trên 2 nguyên lý: phản xạ toàn phần và n1 hơi cao hơn n2 n22. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quang n2Góc tối thiểu để có TIR: sin φc = ; n1Góc tới tối đa: θ 0 maxSuy ra từ định luật Snell π n sin θ 0 max = n1 sin θ c , θ c = − φc 2 n sin θ 0max = n1 cos φc n sin θ 0max = n1 1 − sin 2 φc n sin θ 0max = n12 − n2 2  n2 − n2 ⇒ θ o ( max ) = sin  1 −1 2   n   Khẩu độ số (Numerical aperture): NA = sin θ 0 max = n1 − n2 ≈ n1 2∆ 2 2Sai lệch khúc xạ tương đối giữa lõi và lớpbọc: n1 − n2 ∆= 9 n12. Nguyên lý truyền ánh sáng trong cáp quangVí dụ: Một sợi quang được chế tạo từ thủy tinh có chỉ số khúc xạ 1.55 và lớp bọc là vật liệu thủy tinh khác có chỉ số khúc xạ 1.51. Truyền được ánh sáng vào trong sợi quang từ không khí.a) Sợi quang có khẩu độ số bao nhiêu?b) Góc thu là bao nhiêu?Sai lệch khúc xạ giữa các chỉ số khúc xạ là: ...