TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN DẪN QUANG
TRUYỀN DẪN SỢI QUANG
Ưu-nhược điểm
Phương pháp truyền dẫn bằng sợi quang có nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền dẫn điện Do đó, hiện nay mạng lưới thông tin quang phát triển rất mạnh.
- Suy hao thấp thuận tiện cho việc truyền dẫn với khoảng cách xa.
- Dải thông rộng cho phép truyền dẫn với tốc độ cao.
- Hoàn toàn cách điện do đó không bị ảnh hưởng của sấm sét.
- Không bị ảnh hưởng của trường điện từ.
- Vật liệu chế tạo rất nhiều. b Nhược điểm:
Tuy cáp quang có nhiều ưu điểm so với dây kim loại, nhưng nó vẫn tồn tại một số nhược điểm:
- Phải sử dụng máy chuyển đổi quang điện, dễ gãy, khó hàn nối, vì vậy mà cáp quang không linh hoạt bằng dây dẫn điện, khó có thể sử dụng cho những trường hợp riêng lẻ.
Cơ sở quang học và sự truyền ánh sáng trong sợi quang
a Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng:
- Khi tia sáng truyền trong môi trường một đến mặt ngăn cách môi trường hai thì ánh sáng chia thành hai tia :một tia phản xạ lại môi trường một và một tia khúc xạ vào môi trường hai.
- Tia phản xạ và tia khúc xạ quan hệ với tia tới:
+ Cùng nằm trong mặt phẳng tới.
+ Góc phản xạ bằng góc tới.
+ Góc khúc xạ: n1sin1 = n2sin2.
Tia tới Tia phản xạ
- Khi góc tới lớn hơn một góc o nào đó thì không có tia khúc xạ mà ta chỉ nhận được tia phản xạ gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
- Người ta ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần trong việc truyền dẫn sợi quang Sợi quang gồm có: lõi có chiết suất n1 và lớp bọc có chiết suất n2 Khi ánh sáng đi vào sợi quang sẽ được phản xạ nhiều lần, do đó, có thể truyền đi với khoảng cách xa.
- Sự phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầu sợi quang nhỏ hơn một góc giới hạn max nào đó Sin của góc giới hạn này gọi là khẩu độ số (NA).
Các dạng phân bố chiết suất và các loại sợi quang
a Các dạng phân bố chiết suất:
- Chiết suất nhảy bậc: là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp bọc khác nhau một cách rõ rệch như hình bậc thang
- Nhược điểm của dạng chiết suất này: với những tia sáng có góc tới khác nhau sẽ được truyền với thời gian khác nhau trên cùng một cự ly Khi cho một tia sáng hẹp đi vào sợi quang sẽ nhận được một tia sáng rộng hơn ở đầu bên kia gọi là hiện tượng tán sắc.
- Sợi quang có chiết suất giảm dần (GI):
- Sợi GI có phân bố chiết suất hình Parabol.
- Đường truyền trong sợi GI cũng không bằng nhau, nhưng do cấu tạo của sợi nên vận tốc truyền cũng thay đổi theo Vì vậy độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI. b Sợi đơn mode và sợi đa mode:
- Số mode truyền được trong sợi quang phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật của sợi. b a O a b n2 n1 n2 n1 n
Sự truyền ánh sáng trong sợi quang có chiết suất nhảy bậc. n2 n1> n2 b a
Sự truyền ánh sáng trong sợi quang có chiết suất giảm dần
* Sợi đa mode: sợi đa mode có NA và V lớn nên N cũng lớn Tùy loại, sợi có thể có chiết suất nhảy bậc hoặc giảm dần.
- Khi giảm kích thước lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản truyền được trong sợi gọi là sợi đa mode Trên lý thuyết, sợi làm việc ở chế độ đơn mode khi V