Truyền sóng trong cáp quang

Chia sẻ: Cao Van Manh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

257
lượt xem 72
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ánh sáng có bản chất sóng, do đó lý thuyết về sóng điện từ có thể được sử dụng giải quyết các vấn đề liên quan đến sóng ánh sáng chẳng hạn sự lan tuyền của sóng ánh sáng. Để giải quyết các vấn đề này hệ phương trình Maxwell nắm vai trò chủ đạo. Và nó đủ để giải quyết các hiện tượng quang học cổ điển. Các hiện tượng liên quan giữa ánh sáng và vật chất (bản chất hạt), chẳng hạn như sự phát xạ và hấp thụ, lý thuyết lượng tử nắm vai trò chủ đạo....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Truyền sóng trong cáp quang

Truyền sóng trong cáp quang Lecturer: M.Eng. P.T.A. Quang
Truyền sóng trong cáp quang 1. Nguyên lý truyền sóng trong sợi quang 2. Sự suy giảm trong sợi quang 3. Tán sắc 4. Các nguồn tín hiệu sợi quang 5. Hệ thống thông tin quang
1. Nguyên lý truyền sóng trong sợi quang  Ánh sáng có bản chất sóng, do đó lý thuyết về sóng điện từ có thể được sử dụng giải quyết các vấn đề liên quan đến sóng ánh sáng chẳng hạn sự lan tuyền của sóng ánh sáng. Để giải quyết các vấn đề này hệ phương trình Maxwell nắm vai trò chủ đạo. Và nó đủ để giải quyết các hiện tượng quang học cổ điển.  Các hiện tượng liên quan giữa ánh sáng và vật chất (bản chất hạt), chẳng hạn như sự phát xạ và hấp thụ, lý thuyết lượng tử nắm vai trò chủ đạo. Quang lượng tử có thể giải thích tất cả các hiện tượng quang học.
 Trong lý thuyết sóng ánh sáng, sóng ánh sáng có thành phần vector điện trường và từ trường.  Tuy nhiên một số hiện tượng cũng ánh sáng có thể được mô tả bằng sóng vô hướng – được gọi là sóng ánh sáng, chẳng hạn như sự nhiễu xạ.  Nếu xét sóng ánh sáng xung quanh những vật thể lớn hơn bước sóng ánh sáng có thể sử dụng lý thuyết tia quang để khảo sát. Quantum Optics Electromagnetic Optics Wave Optics Ray Optics
Sóng EM trong các môi trường  Hệ số khúc xạ (Refractive index) : c velocity of light (EM wave) in vacuum  n    r r v velocity of light (EM wave) in medium  0 0  r : Relative magnetic permeability  r : Relative electric permittivity Với môi trường không từ tính (  r  1): n  r
Wave fronts (constant phase surfaces) Wave fronts Wave fronts k l l P E k r rays l P O z Sóng phẳng Sóng cầu Sóng phân kỳ (a) (b) (c) Các Ví dụ về sóng EM S.O.Kasap, optoelectronics and Photonics Principles and Practices, prentice hall, 2001
Các quy luật phản xạ và khúc xạ Định luật phản xạ: angle of incidence = angle of reflection Định luật khúc xạ Snell: n1 sin 1  n2 sin  2 Optical Fiber communications, 3rd ed.,G.Keiser,McGrawHill, 2000
Phản xạ toàn phần, góc tới hạn (Total internal reflection, Critical angle) Tia khúc xạ (refracted) kt 2  90 2 n2 n 1 > n2 1 ki 1 kr c Góc giới hạn 1  c TIR tia tia Tới Phản xạ n2 Góc tới hạn: sin c  n1
Sự dịch pha do TIR (totally internal reflection)  The totally reflected wave experiences a phase shift however which is given by: N n 2 cos2  1  1  p n n 2 cos2  1  1 tan  ; tan  [2-20] 2 n sin  1 2 sin  1 n1 n n2  Where (p,N) refer to the electric field components parallel or normal to the plane of incidence respectively.
Ống dẫn sóng quang dựa trên TIR: (Dielectric Slab Waveguide)  n2
n2 Góc tối thiểu để có TIR: sin c  ; n1 Góc tới tối đa:  0 max Suy ra từ định luật Snell  n sin 0max  n1 sin c , c   c 2 n sin 0max  n1 cos c n sin  0max  n1 1  sin 2 c n sin  0max  n12  n2 2 Khẩu độ số (Numerical aperture): NA  n sin  0 max  n1  n2  n1 2 2 2 n1  n2  Sai lệch khúc xạ n1 tương đối
Các loại cáp quang
Các mode sóng trong ống dẫn sóng  N l0  sin    1 2 d 
Tần số cắt chuẩn hóa: d d V  n12  n2   2 NA l0 l0 Số mode : 1 N  V2 2
2.Sự suy giảm trong sợi quang  Suy hao do tán xạ  Suy hao do hấp thụ  Suy hao do các mode rò rỉ  Suy hao do ghép mode  Suy hao do cáp bị uốn cong