2 Khảo sát các tính chất của tán sắc vật liệu trong sợi quang bằng
2.8 Sự phụ thuộc của hệ số tán sắc D vào bước sóng đối với những loạ
khác nhau
2.4 Sự phụ thuộc của tán sắc vật liệu, tán sắc ốngdẫn sóng và tán sắc tổng vào bước sóng dẫn sóng và tán sắc tổng vào bước sóng
Tán sắc tổng là tổng các giá trị tán sắc của sợi quang, đó là tán sắc mode Dmode, tán sắc màu Dchr, trong tán sắc màu có tán sắc vật liệuDmatvà tán sắc ống dẫn sóng Dwg. Công thức tính tổng tán sắc là: Dt= q D2 mode+D2 chr, (2.32)
Trong đó: Tán sắc màuDchr =Dmat+Dwg.
Đối với sợi quang đơn mode thì không có thành phần tán sắc mode, tức là tán sắc tổng bằng tổng của tán sắc vật liệu và tán sắc ống dẫn sóng.
Ta có thể thấy từ hình 2.9, sự tăng của hệ số góc âm của tán sắc ống dẫn sóng dịch chuyển, tán sắc không về phía bước sóng dài hơn. Do đó, tán sắc cực tiểu dịch chuyển đến cửa sổ truyền thứ 3 thì bị mở rộng do ảnh hưởng của tán sắc ống dẫn sóng. Điều đó có thể thực hiện được do sự mở rộng khác nhau giữa chiết suất lõi và vỏ.
Tuy nhiên, ta chú ý rằng do mở rộng khác nhau này mà ta có thể tăng tần số ngưỡng v0 = 2πa
λ0 p
n2 1−n2
2, tạo điều kiện cho sự lan truyền nhiều hơn 1 mode xảy ra. Để loại bỏ tác dụng không mong muốn này, ta phải giảm đường kính của lõi, ví dụ: từ 8µ m trong sợi chuẩn thành 5 µm trong sợi dịch chuyển tán sắc. Khi GVD dịch chuyển nhiều hơn 1,6 µm thì các sợi cho giá trị β2 > 0 và được gọi là các sợi bù tán sắc, DCFs.
Hình 2.9: Sự phụ thuộc của tán sắc vật liệu, tán sắc ống dẫn sóng và tán sắctổng vào bước sóng tổng vào bước sóng
[5]
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương này, chúng tôi đã tìm hiểu:
• Sự phụ thuộc của vận tốc nhóm vào bước sóng
• Sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng đối với các loại sợi quang đơn mode
• Sự phụ thuộc của hệ số tán sắc D vào bước sóng đối với các loại sợi quang
• Sự phụ thuộc của tán sắc vật liệu, tán sắc ống dẫn sóng và tán sắc tổng vào bước sóng.
Đối với mỗi yếu tố được khảo sát, chúng tôi giải quyết theo phương pháp định tính và hình thành đồ thị mô tả sự phụ thuộc đó.
Kết luận và Kiến nghị
Trong phạm vi đề tài của mình, chúng tôi rút ra một số kết luận về những vấn đề mà luận văn đã giải quyết được như sau:
1. Trình bày được cơ sở lý thuyết của xung ngắn lan truyền trong sợi quang, hiện tượng tán sắc và các loại tán sắc trong môi trường sợi quang.
Tín hiệu dọc theo sợi quang sẽ bị méo, biến dạng bởi các hiệu ứng tán sắc gây ra. Tán sắc mode chỉ phụ thuộc vào kích thước sợi, đặc biệt là đường kính lõi sợi, nó tồn tại trên sợi đa mode vì các mode trong sợi này sẽ lan truyền theo các đường đi khác nhau làm cho cự li đường đi cũng khác nhau, do đó có thời gian lan truyền khác nhau. Các sợi đơn mode không có tán sắc mode. Tán sắc ống dẫn sóng được tạo bởi tham số lan truyền phụ thuộc vào bước sóng. Tán sắc vật liệu là một hàm của bước sóng và do sự thay đổi chỉ số chiết suất của vật liệu lõi tạo nên.
2. Đã tìm hiểu sự phụ thuộc các yếu tố: vận tốc nhóm, chiết suất, hệ số tán sắc; tán sắc vật liệu, tán sắc ống dẫn sóng và tán sắc tổng vào bước sóng.
Sự ảnh hưởng của GVD vào hình dạng và khoảng thời gian của sự lan truyền xung biến điệu theo thời gian trong sợi quang, ta có thể thấy rằng ảnh hưởng GVD trở nên cần thiết cho xung thời gian ps hoặc ngắn hơn.
Tán sắc vật liệu là một hàm của bước sóng, khi chiết suất của vật liệu cấu tạo lõi sợi bị thay đổi, nó tạo ra sự phụ thuộc vận tốc nhóm vào bước sóng ánh sáng, làm tốc độ lan truyền của các thành phần phổ là khác nhau
Sự bức xạ của bước sóng ngắn có chiết suất lớn hơn bước sóng dài, vì thế ánh sáng có bước sóng khác nhau sẽ truyền với tốc độ khác nhau
Khi D < 0, điều đó cho biết trong sợi là tán sắc thường (GVD > 0)
Khi D > 0, điều đó cho biết trong sợi là tán sắc dị thường (GVD < 0)
Tán sắc tổng là tổng các giá trị tán sắc của sợi quang.
Luận văn mang tính chất như một tài liệu tham khảo dành cho người học vật lí không đi sâu nghiên cứu chuyên ngành vẫn hiểu được bản chất của vấn đề tán sắc trong sợi quang vì luận văn chỉ trình bày định tính bỏ qua các phép tính toán phức tạp.
Trong quá trình học tập và nghiên cứu, với những hạn chế và khó khăn nhất định, vì thế luận văn không thể tránh khỏi thiếu sót. Do đó, chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và giúp đỡ của các thầy cô, cán bộ khoa học và các độc giả quan tâm, để chúng tôi có thể hoàn thiện đề tài này hơn nữa
Tài liệu tham khảo
[1] T.Li(ed). Optical Fiber Communications: Fiber Fabrication. Academic Press, San Diego, 1985.
[2] Cao Long Vân, Đinh Xuân Khoa, and M. Trippenbach. Cơ sở quang học phi tuyến. NXB Giáo dục, 2003.
[3] G.P. Agrawal. "Nonlinear Fiber Optics". 3rd editon, 2001.
[4] Phan Xuân Anh. Ảnh hưởng của hiện tượng tán sắc ánh sáng trong quá trình truyền dẫn thông tin quang. Đại học Vinh, 2003.
[5] Halina Abramczyk. “Dipersion phenomena in optical fibers”. PhD thesis, Tech- nical University of Lodz, 2010.
[6] Luc Thévenaz and Editor. Advanced fiber optics. A Swiss academic,CRC Press, 2011.