Thông tin quang / C2_1_Sợi quang

Thông tin cáp sợi quang là kỹ thuật thông tin quang phổ biến nhất. Tuy nhiên, ống dẫn sóng quang cũng được dùng trong một số ứng dụng có khoảng cách rất ngắn trong phòng thí nghiệm (ví dụ chip-to-chip).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thông tin quang / C2_1_Sợi quang Cấu trúc của một sợi quang? Quá trình truyền sóng ánh sáng trong sợi quang Phân loại sợi quang Các đặc tính sợi quang Hàn nối sợi quang Cáp quang 1Hanoi University of Technology Cấu trúc một sợi quang• Sợi quang là ống dẫn sóng điện môi hình trụ hoạt động tại tần số quang, dẫn ánh sáng theo hướng song song với trục của n• Lõi có chiết suất lớn hơn vỏ 0,1% - 0,3%• Sợi quang có đường kính rất nhỏ, nhẹ, đặc tính truyền dẫn cao 2a 2 Cấu trúc một sợi quang (tiếp)• Lõi sợi quang (core): bán kính a, chiết suất n1• Vỏ (cladding): chiết suất n2 < n1• Tác dụng của vỏ: – Giảm suy hao tán xạ do sự không liên tục của điện môi tại bề mặt lõi – Làm khỏe sợi – Bảo vệ lõi khỏi ảnh hưởng hấp thụ bề mặt• Sợi suy hao thấp và trung bình: vật liệu lõi là thủy tinh, vỏ thủy tinh hoặc nhựa• Sợi suy hao cao: lõi nhựa và vỏ nhựa 3Ánh sáng truyền trong sợi quang Nón ánh sáng Những tia sáng được phản xạ toàn phần trong lõi sợi quang 4Ánh sáng truyền trong sợi quang θ ‘theta’ Φ ‘phi’ θ1 : góc tới θ2 : góc khúc xạ Φ1: góc tới gây phản xạ toàn phần Định luật Snell : n0 sin θ1 = n1 sin θ2 = n1 cos Ф1 (1) Phần lõi và vỏ có chiết suất n1 và n2 (n1 > n2) n1 sin φc = n2 sin 900 Góc tới hạn của lõi: n2 sin φc = n1 φ1 > φc Phản xạ toàn phần xảy ra với điều kiện: 5 Hanoi University of Technology Độ mở số NA – Number Aperture θmax β αn0 o p t ic a l sy st em Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới đi vào sợi quang nhỏ hơn góc mở θmax : θ1 < θmax θmax = góc mở lớn nhất = góc giới hạn lớn nhất của cáp quang Để đặc trưng cho khả năng ghép luồng bức xạ quang vào sợi, người ta định nghĩa một đại lượng đặc trưng cho sợi là độ mở NA: NA = Sin θmax 6 Hanoi University of TechnologyĐộ mở số NA & đường kính lõi 2a Ý nghĩa NA: phải hội tụ Đường kính nhỏ một chùm tia sáng để bơm vào sợi quang với nón ánh Đường kính lớn sáng ≤ 2NA. Nếu không hội tụ tốt, nón ánh sáng > 2NA → mất thông tin. Đường kính 2a của lõi NA lớn càng lớn và NA càng lớn sẽ cho lượng ánh sáng đi NA nhỏ vào sợi quang càng lớn. 7 Hanoi University of Technology Độ chênh lệch chiết suất hay vi sai chiết suất lõi – vỏ ∆Định nghĩa: n12 − n2 (n1 − n2 )(n1 + n2 ) n1 − n2 2 ∆= = ≈ 2 2 2n1 2n1 n1Ta thấy rằng n12 − n2 NA2 2 ∆= = 2 2n12 2n1 ⇒ NA = sin θ1max = n1 2∆ 8 Hanoi University of Technology Hệ số phản xạ giữa thủy tinh và không khín0 2 ⎡ n1 − n0 ⎤ R (%) = ⎢ ⎥ ⋅100% ⎣ n1 + n0 ⎦ P Ý nghĩa của R: khi ánh sáng đi từ n1 P1 P2 môi trường thủy tính chiếu tới mặt phân cách thì có bao nhiêu % năng lượng ánh sáng bị phản xạ trở lại. ...