2. 2 Kiến trúc mạng có cấu trúc
3.3.6.1 Truyền lan tín hiệu trong sợi quang
Để truyền đợc trong sợi quangthì tia sâng phải tuđn theo định luật phản xạ toăn phần của Snell. Trong sợi quang có hai loại tia có thể truyền đi trong đó lă tia kinh tuyến (Hình 3.11) vă tia nghiíng (Hình 3.12). Tia kinh tuyến lă tia truyền dọc theo sợi quang theo đờng zic zắc vă câc tia năy cắt ngang trục của lõi sợi sau mỗi lần phản xạ, còn tia nghiíng lă tia truyền dọc theo sợi quang theo đờng xoắn ốc vă đờng đi của câc tia năy thờng dăi hơn câc đơng kinh tuyến do đó suy hao mạnh hơn. Vì vậy, việc đi văo phđn tích loại tia nghiíng năy lă không cần thiết vì nó không phản ânh về câc tia lan truyền trong sợi. Nín chỉ xem xĩt câc tia kinh tuyến mới có ý nghĩa trong mục đích năy. Tuy nhiín, câc tia nghiíng cũng góp phần văo việc kết luận quâ trình tiếp nhận câc tia sâng vă suy hao tín hiệu của sợi quang.
Câc tia kinh tuyến đợc thể hiện trong hình 3.11 lă xĩt cho loại sợi có chỉ số chiết xuất phđn bậc. Với góc văo của tia sâng hợp với lõi trục một góc θ0. Theo định luật Snell thì gócφmin tạo ra sự phản xạ toăn phần sẽ đợc xâc định nh sau:
sinφmin = (3.14)
Trong đó:
φmin lă góc tới hạn n1 lă chiết xuất lõi n2 lă chiết xuất vỏ
Nh vậy, mọi tia sâng khi tiếp xúc văo ranh giới lõi-vỏ với góc φ < φmin sẽ bị khúc xạ ra ngoăi vỏ vă sẽ bị suy hao ở lớp vỏ. Điều kiện của phơng trình 3.14 sẽ bị răng buộc với góc văo lớn nhất θ0max theo phơng trình:
n0sinθ0max = n1sinθc = (3.15)
Trong đó θc lă góc khúc xạ tới hạn. Do vậy, câc tia có góc văo θ0 < θ0max thì sẽ phản xạ hoăn toăn bín trong tại ranh giới lõi-vỏ của sợi quang. Hình 3.10 còn cho chúng ta rút ra đợc hai nhận xĩt quan trọng. Thứ nhất, câc tia với câc góc φ > φmin có câc vận tốc theo trục z lă khâc nhau. Cụ thể, vận tốc theo trục z đợc tính bởi:
vz = sinφ (3.16)
Vận tốc năy phụ thuộc văo θ1 do vậy gđy ra trễ truyền lan khâc nhau, đó chính lă tân sắc. Thứ hai, lă câc tia có θ1 căng lớn thì vận tốc theo trục z căng lớn vă do đó có vận tốc góc căng nhỏ. Nh trín hình thể hiện thì ta thấy rằng vận tốc góc căng lớn thì sự thẩm thấu của năng lợng ânh sâng văo lớp vỏ căng lớn. Câc tia có
Với ∆ = lă độ chính lệch chiết xuất tơng đối giữa lõi vă vỏ. Khẩu độ số NA lă một thông số rất quan trọng đối với sợi quang vì nó thể hiện sự tiếp nhận ânh sâng vă khả năng tập trung câc tia sâng của sợi, cũng vì thế mă cho phĩp chúng ta tính toân đợc hiệu quả của quâ trình ghĩp nguồn phât văo sợi dẫn quang. Giâ trị của khẩu độ số NA luôn nhỏ hơn một đơn vị vă nằm trong khoảng từ 0.14 ữ 0.5. Đối với câc ứng dụng trong viễn thông thì NA nằm trong khoảng 0.1 ữ 0.2 tơng ứng với câc góc văo từ 5.70ữ 11.50. Do đó câc connector quang thờng có góc nghiíng tiếp xúc lă 80. ý nghĩa của khẩu độ số NA đợc thể hiện trong hình 3.11.
Đồ ân tốt nghiệp 47
Hình 3.11 Tia kinh tuyến trong sợi chiết xuất phđn bậc Tia khúc xạ Tia phản xạ Lõi Vỏ Vỏ n 2 n1 n2 Trục φ θ θ0 n 0