Bài giảng Thông tin sợi quang - Chương 2: Sợi quang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.37 MB, 64 trang )
CHƯƠNG 2
SỢI QUANG
3/12/2020
1
Nội dung của chương 2
3/12/2020
➢
Hiện tượng phản xạ toàn phần
➢
Các phương trình Maxwell
➢
Các mode truyền dẫn
➢
Các loại sợi quang đơn mode, đa mode
➢
Suy hao trong sợi quang
➢
Tán sắc trong sợi quang
➢
Cáp sợi quang: những yêu cầu cơ bản
➢
Các thành phần của cáp sợi quang
➢
Các loại cáp sợi quang và ứng dụng.
2
Hiện tượng phản xạ toàn phần
a)
b)
Pháp tuyến
(n1>n2)
Pháp tuyến
Tia khúc xạ
2
n2
n2
n1
n1
1
Tia tới
Tia phản xạ
Tia tới
2 =
1 = C
1
2
Tia phản xạ
Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng trong sợi quang
n1 sin 1 = n2 sin 2
3/12/2020
n2
sin c =
n1
3
Hiện tượng phản xạ toàn phần
Như vậy, điều kiện để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần
như sau:
+ Các tia sáng phải đi từ mơi trường có chiết suất lớn hơn
sang mơi trường có chiết suất nhỏ hơn.
+ Góc tới của tia sáng phải lớn hơn góc tới hạn.
3/12/2020
4
Khẩu độ số
n0 sin i = n1 sin r
n2
sin c =
n1
c
n0 sin i = n1 cos c = ( n − n )
2
1
3/12/2020
2
2
5
Example
Determine Numerical Aperture of the Fiber?
(i) n1 = 1.46 and n2 = 1 (air)
(ii) n1 = 1.465 and n2 = 1.45.
Application of Eq:
NA = n0 sin i = (n12 − n22 )
(i)
NA = n12 − n22 = 1.462 − 12 1.07
(ii)
NA = n12 − n22 = 1.4652 − 1.452 0.2091
3/12/2020
6
Khẩu độ số (NA) của sợi
n0 sin i được gọi là khẩu độ số (NA) của sợi. Nó
đặc trưng khả năng tập trung ánh sáng vào sợi.
Vì n1 n 2 thì NA xấp xĩ bằng:
NA = n1 2
với
3/12/2020
n1 − n2
=
n1
7
Khẩu độ số (NA) của sợi
n1 n 2
NA = n1 2
n1 − n2
=
n1
n0 sin i
3/12/2020
8
Ảnh hưởng của NA và đường kính lõi
đến hiệu suất ghép nối giữa nguồn sáng
và sợi quang
3/12/2020
9
Truyền dẫn sóng trong sợi quang
Các phương trình Maxwell
3/12/2020
10
Review Related Equations
3/12/2020
11
Các phương trình dẫn sóng
3/12/2020
12
3/12/2020
13
3/12/2020
14
Các phương trình Maxwell (tt)
3/12/2020
15
Các mode trong sợi quang
chiết suất phân bậc (tt)
3/12/2020
16
Single-mode condition: V < 2.405
o The smallest value of V for which J0 (V )= 0 is 2.405.
A fiber designed such that V < 2.405 supports only
the fundamental HE 11 mode.
o Using Eq. (2.2.35)
to estimate the core radius of single-mode fibers
used in lightwave systems.
3/12/2020
17
Example:
One SMF has n1 = 1,505 and n2 = 1,502
at = 1300 nm.
+ NA?
+ Determine core radius of the Fiber?
3/12/2020
18
3/12/2020
19
Suy hao công suất trên sợi quang
3/12/2020
20
Suy hao tín hiệu trên sợi quang
3/12/2020
21
Suy hao tín hiệu do hấp thụ
❖ Suy hao do tạp chất hấp thụ: chủ yếu do sự không tinh khiết
trong sợi: các tạp chất iôn OH và các iôn kim loại chuyển tiếp: ion
sắt, crom, coban, đồng làm tăng đặc tính suy hao. Ion OH tạo ra
các đỉnh tổn hao ở 1200nm và 1400nm. Giữa các đỉnh này có các
vùng suy hao thấp: các cửa sổ truyền dẫn 850nm, 1300nm,
1550nm
❖ Suy hao do vật liệu hấp thụ: Các liên kết nguyên tử vật liệu hấp
thụ ánh sáng có bước sóng dài. Đi đường đặc tính kéo dài tới
vùng cửa số ba làm cho vùng bước sóng này khơng giảm suy hao
một cách đáng kể so với cửa sổ thứ hai.
3/12/2020
22
Suy hao tín hiệu do điện tử hấp thụ
3/12/2020
23
Suy hao do tán xạ rayleigh
3/12/2020
24
Suy hao do uốn cong sợi
Suy hao do uốn cong sợi là suy hao ngoài bản chất của sợi
-Uốn cong vĩ mơ: là uốn cong có bán kính uốn cong lớn tương
đương hoặc lớn hơn đường kính sợi.
-Uốn cong vi mô: là sợi bị cong nhỏ một cách ngẫu nhiên và
thường bị xảy ra trong lúc sợi được bọc thành cáp.
Một phương pháp để giảm thiểu suy hao do uôn cong là lồng lớp
vỏ chịu áp suất bên ngoài sợi.
3/12/2020
25
