Hiện tƣợng phản xạ trong toàn phần sẽ xuất hiện khi θclad > π/2. Theo công thức (2.1) ta có thể dễ dàng suy ra góc tới θcore :
θcore > sin-1(nclad / ncore) (2.2)
Kết quả giá trị nhỏ nhất của θcore của hiện tƣợng phản xạ trong toàn phần đƣợc gọi là góc quyết. Chỉ số bƣớc quang đƣợc đặc trƣng bởi góc này.
36
Do hiện tƣợng phản xạ toàn phần này, ánh sáng truyền trong cáp quang suy giảm rất ít, tín hiện suy giảm trong cáp quang chỉ khoảng 0.45 dB/km với bƣớc sóng 1270 nm đến 1370 nm và chỉ khoảng 0.2dB/km với bƣớc sóng 1430 nm đến 1610 nm.
Trong cáp quang một phần ánh sáng truyền trong lõi, phần khác truyền ở lớp vỏ. Các nhà sản xuất quang đƣa ra một tham số đặc biết khác thay cho chiết suất ncore và nclad gọi là chỉ số khúc xạ hiệu dụng neff (nclad< neff<ncore) , ngoài ra một tham số khác cũng đƣợc quan tâm là chỉ số khúc xạ sai khác Δ = (ncore – nclad)/nclad
2.1.2 Sợi quang đơn mode và đa mode
Hiện tƣợng phản xạ trong có thể xuất hiện tại bất kì góc nào lớn hơn góc quyết tuy nhiên ánh sáng không nhất thiết phải truyền tại tất cả các góc để giảm nhiễu giữa ánh sáng tới và phản xạ. Các góc tại đó ánh sáng truyền gọi là mode của cáp quang.
Hiện tại có hai kiểu cáp quang tồn tại đó là đơn mode và đa mode. Giống nhƣ tên gọi của nó cáp quang đa mode cho phép ánh sáng truyền trong nhiều mode khác nhau, ngƣợc lại cáp đơn mode chỉ cho phép truyền trên một mode, mode đó gọi là mode cơ bản. Các sợi cáp quang đa mode có đƣờng kính core nhỏ hơn so với sợi đa mode.
Số mode m cáp quang đa mode hỗ trợ đƣợc phụ thuộc vào đƣờng kính lõi và bƣớc sóng λ và đƣợc cho bởi công thức :
m ≈ (π2
d2 )(n2core-n2clad) / (2λ2
) (2.3)
Công thức 2.3 là công thức xấp xỉ chỉ phù hợp trong trƣờng hợp đƣờng kính lõi cáp quang lớn hơn nhiều so với bƣớc sóng của tín hiệu. Cáp sẽ trở thành đơn mode nếu chỉ số bƣớc của nó nhỏ hơn đƣờng kính DSMF .
DSMF ≈ 2Δ n π 2.405 eff λ (2.4)
Trong công thức 2.4 ta tính toán đƣợc bƣớc sóng λcutoff tại đó nếu với bất kì với một ánh sáng có bƣớc sóng λ > λcutoff , sợi quang sẽ chỉ đƣợc phép truyền ở chế độ đơn mode.
Nhƣ đã đề cập ở phần trên sợi quan sử dụng hai vùng bƣớc sóng : Dải từ 1270 đến 1370 nm và 1430 đến 1610 nm. Hệ số λcutoff của bƣớc sóng sẽ nằm dƣới bƣớc sóng thấp nhất có thể sử dụng , nó khoảng 1260nm
37
Với các chuẩn đơn mode hiện nay hệ số neff ≈ 1.467 và Δ≈0.3. Thay thế giá trị λcutoff = 1260 nm vào (2.4) ta có thể tính toán đƣờng kính tối đa của cáp đơn mode trong các dải sử dụng, khi đó DSMF ≈ 8.5 μm.