CẤU TẠO SỢI QUANG HỌC pot

Phân loại sợi quang họcPhân loại theo vật liệu điện môi Sợi quang thạch anh Sợi quang thủy tinh đa vật liệu Sợi quang bằng nhựa Phân loại theo mode lan truyền Sợi quang đơn mode Sợi quan

CẤU TẠO SỢI QUANG HỌC

Cáp quang gồm các phần sau:

* Core : Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh

sáng đi

* Cladding : Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi

* Buffer coating : Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt

* jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp

quang.Những bó này được bảo

vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket

Phân loại sợi quang học

Phân loại theo vật liệu điện môi

Sợi quang thạch anh Sợi quang thủy tinh đa vật liệu Sợi quang bằng nhựa

Phân loại theo mode lan truyền

Sợi quang đơn mode Sợi quang đa mode

Phân loại theo phân bố chiết

suất khúc xạ

Sợi quang chiết suất bậc Sợi quang chiết suất biến đổi đều

Sự suy hao tớn hiệu

• Suy hao do hấp thụ: Sự không tinh khiết của sợi quang

là nguyên nhân chủ yếu của suy hao ( do các kim loại chuyển tiếp nh : Sắt ,Crôm , Coban, Đồng và độ ẩm của OH )

• Suy hao do tỏn xạ Rayleigh:

xuất hiện khi có sự thay đổi chiết suất của sợi quang xảy ra trong

1 vùng nhỏ hơn b ớc sóng ánh sáng sử dụng

• Suy hao bức xạ do bị bẻ cong:

Sự truyền dẫn quang trong sợi quang học

Truyền đi với cùng vận tốc

Đối với tia truyền thẳng:

Đối với tia ngoài cùng:

n

=

1

r a

n l

l t

• Độ chênh lệch thời gian:

• Độ tán sắc đường truyền được tính bằng độ mở

rộng thời gian trên một đơn vị chiều dài:

• Độ rộng băng thông (tốc độ đường truyền):

1 2

.

.

Sự tán sắc đường

truyền

• Nguyên nhân: do chùm tia sáng truy n theo nhi u ề ề

đ ườ ng khác nhau trong lõi cáp quang r ng ộ

Xét hai tia sáng đi vào v i góc và góc ớ

n

=

1

r a

n l

l t

r r e

• Độ chênh lệch thời gian:

• Độ tán sắc đường truyền được tính bằng độ mở

rộng thời gian trên một đơn vị chiều dài:

• Độ rộng băng thông (tốc độ đường truyền):

1 2

.

.

• Tán sắc vật liệu sinh ra là do trong một sợi cáp quang,

vận tốc ánh sáng cũng như chiết xuất của quang sợi là một hàm số của bước sóng ánh sáng tín hiệu

v

g

c N

Hình 1 Sự thay đổi của vận tốc nhóm theo bước sóng trong

quang sợi đơn một thông thường

Đ i v i các b c sóng trong ph m vi 1550nm thì tán s c v t ố ớ ướ ạ ắ ậ

li u là nguyên nhân chính gây nên hi n t ng tán s c ệ ệ ượ ắ Trên th c t không th có m t ngu n sáng đ n s c tuy t đ i, ự ế ể ộ ồ ơ ắ ệ ố

m i ngu n sáng đ u có m t đ r ng ph nh t đ nh ọ ồ ề ộ ộ ộ ổ ấ ị Các thành ph n b c sóng dài h n c a xung s chuy n ch m ầ ướ ơ ủ ẽ ề ậ

h n các thành ph n b c sóng ng n h n Nh v y, sau m t ơ ầ ướ ắ ơ ư ậ ộ quãng đ ng truy n đ dài, đ r ng xung s b kéo giãn ra t i ườ ề ủ ộ ộ ẽ ị ớ

m c hai xung k ti p nhau s b chèn lên nhau H u qu là ứ ế ế ẽ ị ậ ả thi t b đ u thu s không th phân bi t đ c 2 xung riêng ế ị ở ầ ẽ ể ệ ượ

bi t ệ

Đ chênh l ch th i gian truy n sóng ộ ệ ờ ề

• Xét 1 xung có b ướ c sóng di chuy n quãng đ ể ườ ng l trong s i dây ợ

• L y đ o hàm t theo b ấ ạ ướ c sóng

• Khi đó ta đ ượ c đ chên l ch th i gian truy n sóng: ộ ệ ờ ề

2 2

• Gọi Ym là đại lượng đặc trưng cho tán xạ vật liệu:

2 2

2

r m

d n Y

T in: độ rộng xung ban đầu trước khi đi vào dây

T mp: độ rộng xung do sự tán sắc đường truyền

T dip : độ rộng xung do sự tán sắc vật liệu

Với vật liệu một đường truyền thì T mp=0

Tán s c ng d n sóng ắ ố ẫ

• Xu t hi n do h ng s lan truy n ph thu c ấ ệ ằ ố ề ụ ộ

không tuy n tính vào v n t c ( b ế ậ ố ướ c sóng)

trong ng d n quang ố ẫ

• Tán s c s c th bao g m tán s c v t li u và ắ ắ ể ồ ắ ậ ệ tán s c ng d n sóng ắ ố ẫ

• Ngu n quang là Led, đ c tính ph r ng, ho t ồ ặ ổ ộ ạ

Một số giải pháp khắc phục hiện tượng tán sắc đang được áp dụng hiện nay trên thế giới là sử dụng :Cáp quang thông tin có độ tán sắc tối thiểu (dispersion-shifted fibers)

Cáp quang có khả năng bù độ tán sắc (dispension-compensating fibers)

Nhược điểm : chi phí lớn do giá thành cáp quang đặc biệt này đắt hơn nhiều so với cáp quang thông tin thông thường Ngoài ra phải tính đến chi phí để thay thế toàn bộ các cáp quang thông thường đã lắp đặt trước đó hoặc lắp đặt thêm những đoạn cáp quang bù tán sắc khá dài (cỡ vài km cáp quang bù tán sắc để bù cho vài chục km cáp quang thường)

Cách kh c ph c hi n t ắ ụ ệ ượ ng tán

s c ắ

Phương pháp bù độ tán sắc trong mạng thông tin quang tốc độ cao dùng quang sợi cách tử Bragg chu

Hình 3 Nguyên lý bù tán sắc của quang sợi cách tử Bagg chu kỳ biến đổi

Hình 4 Mô hình cơ bản của thiết bị bù tán sắc dùng cách tử Bagg

chu kỳ thay đổi tuyến tính

• Xu hướng nghiên cứu tiếp hiện nay là các

phương pháp apodization giảm độ gợn trễ nhóm, nghiên cứu các cách tử Bragg có chu

kì biến đổi phi tuyến để không những bù tán sắc vật liệu mà còn bù được tán sắc phân

cực và tán sắc mức cao (xảy ra khi truyền

tốc độ lớn hơn 100 Gbps).