Tuyến cáp quang - chương 2

SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG 2.1 Giới thiệu chương Cùng với sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật thì cáp quang và sợi quang càng ngày càng được phát triển nhằm phù hợp với các môi trường khác nhau như dưới nước, trên đất liền, treo trên không, và đặc biệt gần đây nhất là cáp quang treo trên đường dây điện cao thế, ở bất kỳ đâu thì cáp quang và sợi quang cũng thể hiện được sự tin cậy tuyệt đối. 2.2 Sợi quang 2.2.1 Đặc tính của ánh sáng Để hiểu được sự lan truyền...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tuyến cáp quang - chương 2CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG2.1 Giới thiệu chương Cùng với sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật thì cáp quang và sợi quangcàng ngày càng được phát triển nhằm phù hợp với các môi trường khác nhau nhưdưới nước, trên đất liền, treo trên không, và đặc biệt gần đây nhất là cáp quang treotrên đường dây điện cao thế, ở bất kỳ đâu thì cáp quang và sợi quang cũng thể hiệnđược sự tin cậy tuyệt đối.2.2 Sợi quang2.2.1 Đặc tính của ánh sáng Để hiểu được sự lan truyền của ánh sáng trong sợi quang thì trước hết taphải tìm hiểu đặc tính của ánh sáng. Sự truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ là các đặctính cơ bản của ánh sáng (được trình bày ở hình 2.1). Như ta đã biết, ánh sángtruyền thẳng trong môi trường chiết suất khúc xạ đồng nhất. Còn hiện tượng phảnxạ và khúc xạ ánh sáng có thể xem xét trong trường hợp có hai môi trường khácnhau về chỉ số chiết suất, các tia sáng được truyền từ môi trường có chỉ số chiết suấtlớn vào môi trường có chỉ số chiết suất nhỏ thì sẽ thay đổi hướng truyền của chúngtại ranh giới phân cách giữa hai môi trường. Các tia sáng khi qua vùng ranh giới nàybị đổi hướng nhưng vẫn tiếp tục đi vào môi trường chiết suất mới thì đó gọi là tiakhúc xạ còn ngược lại, nếu tia sáng nào đi trở về lại môi trường ban đầu thì gọi làtia phản xạ. Theo định luật Snell ta có quan hệ: n1Sinφ1 = n2 Sinφ2 (2.1)với φ1 là góc tới và φ 2 là góc khúc xạ.2.2.2 Đặc tính cơ học của sợi dẫn quang Sợi dẫn quang rất nhỏ, vật liệu chế tạo chủ yếu là thuỷ tinh cho ta cảmgiác dễ vỡ. Tuy nhiên, thực tế lại ngược lại hoàn toàn, sợi quang lại có thể chịuđược những ứng suất và lực căng trong quá trình bọc cáp. Điều đó chứng tỏ rằng,ngoài các đặc tính truyền dẫn của sợi quang thì các đặc tính cơ học của nó cũngđóng vai trò rất quan trọng trong quá trình đưa sợi quang vào khai thác trong hệthống thông tin quang. 5-CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG Pháp tuyến Pháp tuyến Tia khúc xạ Tia khúc xạ n2 φ2 Ө2 n 2 < n1 Ө1 n1 φ1 Tia tới a) Tia phản xạ Tia tới b Pháp tuyến Pháp tuyến n2 n2 n 2 < n1 n1 n1 φ1 > φ 2 Tia tới c) Tia phản xạ Tia tới d) Hình 2.1: Mô tả hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng.2.2.2.1 Sợi quang Sợi quang là sợi mảnh dẫn ánh sáng, gồm hai chất điện môi trong suốtnhưng khác nhau về chiết suất. Lõi sợi cho ánh sáng truyền qua còn lớp vỏ baoquanh lõi và có đường kính tùy thuộc vào từng yêu cầu cụ thể.Sợi quang được phân loại bằng cách khác nhau và được trình bày như sau: 6-CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG Sợi quang thạch anhPhân loại theo vật liệu điện môi Sơi quang thủy tinh đa vật liệu Sợi quang bằng nhựa liệu Sợi quang đơn modePhân loại theo mode truyễn dẫn Sợi quang đa mode Sợi quang chiết suất phân bậcPhân loại theo phân bố chiết suất khúc xạ Sợi quang chiết suất biến đổi đều Cấu trúc tổng thể của sợi quang gồm: Lõi thủy tinh hình trụ tròn và vỏ thủytinh bao quanh lõi. Lõi thủy tinh dùng để truyền ánh sáng, còn vỏ thủy tinh có tácdụng tạo ra phản xạ toàn phần tại lớp tiếp giáp giữa lõi và vỏ. Muốn vậy thì chi sốchiết suất của lõi phải lớn hơn chiết suất của vỏ. vỏ sợi Lõi sợi Hình 2.2: Cấu trúc tổng thể của sợi. 7-CHƯƠNG 2: SỢI QUANG VÀ CÁP QUANG2.2.3 Suy giảm tín hiệu trong sợi quang Suy hao tín hiệu trong sợi quang là một trong các đặc tính quan trọng nhấtcủa sợi quang vì nó quyết định khoảng cách lặp tối đa giữa máy phát và máy thu.Mặt khác, do việc khó lắ ...