Truyền sóng trong cáp quang

Nội dung phần truyền sóng trong cáp quang bao gồm: lý thuyết về quang, cáp quang, truyền sóng trong cáp quang, và các đặc tính của sự truyền sóng trong cáp quang

Truyền sóng trong cáp quangLý thuyết về quangCáp quangTruyền sóng trong cáp quangCác đặc tính của sự truyền sóng trong cáp quang Lý thuyết về 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 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 đểkhảo sát. Quantum OpticsElectromagnetic OpticsWave OpticsRay Optics Sóng EM trong các môi trường• Hệ số khúc xạ (Refractive index) :Với môi trường không từ tính :::mediumin wave)(EMlight ofvelocity in vacuum wave)(EMlight ofvelocity 00rrrrvcnεμεμεμμε====Relative magnetic permeabilityRelative electric permittivity)1( =rμrnε= Wave frontsrEkλOPSóng cầu(b)Wave frontsSóng phân kỳ(c)Các Ví dụ về sóng EMS.O.Kasap, optoelectronics and Photonics Principles and Practices, prentice hall, 2001kWave fronts(constant phase surfaces)zλλPSóng phẳng(a)rays Các quy luật phản xạ và khúc xạĐịnh luật phản xạ: angle of incidence = angle of reflectionĐịnh luật khúc xạ Snell:2211sinsinφφnn =Optical Fiber communications, 3rded.,G.Keiser,McGrawHill, 2000 Phản xạ toàn phần, góc tới hạn (Total internal reflection, Critical angle)n2n1> n2tiaTớiTia khúc xạ(refracted)tiaPhản xạktTIRkikr2φ1φcφD902=φcφφ>1Góc giới hạn12sinnnc=φGóc tới hạn: Sự dịch pha do TIR• The totally reflected wave experiences a phase shift however which is given by:•Where (p,N) refer to the electric field components parallel or normal to the plane of incidence respectively.2111221122sin1cos2 tan;sin1cos2tannnnnnnnpN=−=−=θθδθθδ[2-20] Ống dẫn sóng quang dựa trên TIR:(Dielectric Slab Waveguide)φSự lan truyền trong ống dẫn quang hệ số khúc xạ bước.φn1n2<n1 0max 1sin sin ,2cc cnnπθ θθ φ==−Góc tới tối đa:Suy ra từ định luậtSnell:max0θ12112221max02sinNAnnnnnnn−=ΔΔ≈−==θKhẩu độ số (Numerical aperture):21sin ; cnnφ=Góc tối thiểu để có TIR:0max 1sin coscnnθ φ=20max 1sin 1 sincnnθ φ=−220max 1 2sinnnnθ=− [...]... to the plane of incidence respectively. 2 1 1 1 22 1 1 22 sin 1cos 2 tan; sin 1cos 2 tan n n n nn n n p N = − = − = θ θ δ θ θ δ [2-20] Truyền sóng trong cáp quang Lý thuyết về quang Cáp quang Truyền sóng trong cáp quang Các đặc tính của sự truyền sóng trong cáp quang 0max 1 sin sin , 2 cc c nn π θ θθ φ ==− Góc tới tối đa: Suy ra từ định luậtSnell: max0 θ 1 21 1 2 2 2 1max0 2sinNA n nn nnnn − =Δ Δ≈−== θ Khẩu... = r μ r n ε = Suy hao trong sợi quang • Suy hao do tán xạ • Suy hao do hấp thụ • Suy hao do các mode rị rỉ • Suy hao do ghép mode • Suy hao do cáp bị uốn cong • Trong lý thuyết sóng ánh sáng, sóng ánh sáng có thành phần vector điện trường và từ trường. • Tuy nhiên một số hiện tượng ánh sáng có thể được mơ tả bằng sóng vơ hướng – được gọi là sóng ánh sáng, chẳng hạn như sự nhiễu xạ. •Nếu xét sóng ánh sáng... φ = 2 0max 1 sin 1 sin c nn θ φ =− 22 0max 1 2 sinnnn θ =− Wave fronts r E k λ O P Sóng cầu (b) Wave fronts Sóng phân kỳ (c) Các Ví dụ về sóng EM S.O.Kasap, optoelectronics and Photonics Principles and Practices, prentice hall, 2001 k Wave fronts (constant phase surfaces) z λλ P Sóng phẳng (a) rays Các loại cáp quang Sóng EM trong các mơi trường • Hệ số khúc xạ (Refractive index) : Với mơi trường khơng...Ống dẫn sóng quang dựa trên TIR: (Dielectric Slab Waveguide) φ Sự lan truyền trong ống dẫn quang hệ số khúc xạ bước. φ n 1 n 2 <n 1 Sự dịch pha do TIR • The totally reflected wave experiences a phase shift however which is given by: •Where (p,N)... số hiện tượng ánh sáng có thể được mơ tả bằng sóng vơ 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 . Truyền sóng trong cáp quangLý thuyết về quangCáp quangTruyền sóng trong cáp quangCác đặc tính của sự truyền sóng trong cáp quang Lý thuyết về quang . 2sinnnnθ=− Các loại cáp quang Các mode sóng trong ống dẫn quang Tần số cắt chuẩn hóa:221200ddVnnNAππλλ=−≈Số mode :212NV≈ Suy hao trong sợi quang Suy hao do