Chương 2: Cơ sở thông tin quang

Nguyễn Thị Quỳnh Hoa

Khoa Công Nghệ, Đại học Vinh

* hoadhv@gmail.com

Nội dung

 Cơ sở thông tin quang Cơ sở thông tin quang

 Sợi quang Sợi quang

 Nguồn quang Nguồn quang

Slide 2

 Bộ thu quang Bộ thu quang

Cấu tạo và phân loại sợi quang

 Cấu tạo: Gồm 2 lớp

- lõi (core): n1 - vỏ (cladding): n2

 Phân loại: - Sợi quang chiết suất nhảy bậc đơn mode (SISM) - Sợi quang chiết suất liên tục đơn mode (GISM) - Sợi quang chiết suất liên tục đơn mode (GISM)

Sợi quang chiết suất liên tục

Sợi quang chiết suất nhảy bậc

Slide 3

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

 Nguyên lý phản xạ toàn phần:

Tia khúc xạ

n2

Đinh lý Snel:

.sin

.sin

2

 n 2

1

n 1

 2

.sin

.sin

n 1

1

 2

sin

sin

 2

 1

 n 2 n 1 n 2

Tia tới

1

Tia phản xạ

   

 Để:

n 1

2

1

n 2

0

90

 2

 sin C

n1

n 2 n 1 Góc tới phải lớn hơn góc giới hạn

Slide 4

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

 Truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang chiết suất nhảy bậc:

n1 = c/v

Trong đó n1: chiết suất của lõi sợi quang c: vận tốc ánh sáng

v: vận tốc truyền trong môi trường

Hai tia truyền với quãng đường khác nhau, cùng một tốc độ truyền  Hiện tượng tán sắc

Sợi SI không thể dùng để truyền tín hiệu với tốc độ cao qua cự ly dài

Slide 5

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

Ảnh hưởng của hiện tượng tán sắc

Slide 6

Khái niệm mode và phương trình xác định mode truyền dẫn, số lượng mode tối đa:

 Mode truyền dẫn: là cách thức phân bố theo không gian của năng

lượng quang học trong một hay nhiều chiều tọa độ.

.

 2

2

m

2   0

2 n d 1  c os m

Trong đó n1, d : chiết suất và đường kính của lõi sợi quang

: bước sóng ánh sáng trong không khí

: góc dịch pha khi phản xạ

0 

 2 ;

m



1

c

os

.

c

os

 m

 m

/  2 ( n d ) 1 0    / m ) (

2

(

 d NA

d  0   /

)

NM

 Số lượng mode tối đa được truyền:

n 2 1 m  2

2)1/2

Khẩu độ số NA (Mumerical Aperture) = (n1

2 - n2

Slide 7

 Phương trình xác định mode truyền dẫn:

Khái niệm mode và phương trình xác định mode truyền dẫn, số lượng mode tối đa:

V

(

2 n 1

2 1/ 2 n ) 2

 2 d 

V 

2, 45

: Đơn mode

Slide 8

 Điều kiện để sợi quang chiết suất nhảy bậc chỉ truyền dẫn đơn mode: - Tần số chuẩn hóa (V):

Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang

 Quãng đường truyền khác nhau có tốc độ truyền khác nhau  giảm tán sắc

Slide 9

 Sợi quang chiết suất liên tục:

Suy hao trong sợi quang

Hệ số suy hao:

Pin

Pout

Slide 10

Các nguyên nhân gây suy hao trong sợi quang

 Suy hao do hấp thụ  Suy hao do tán xạ

Slide 11

Suy hao trong sợi quang

Phổ suy hao của sợi quang

Slide 12

Các nguyên nhân gây tán sắc trong sợi quang

 Tán sắc mode  Tán sắc thể  Tán sắc chất liệu  ….

Slide 13