Khi khơng cĩ hiện tƣợng trộn mode thì giá trị tán xạ (độ giãn xung) tăng tuyến tính với chiều dài sợi, nên vừa hạn chế băng tần truyền dẫn, vừa hạn chế cự ly truyền dẫn.
Trên thực tế, khơng phải luơn luơn sợi thẳng một cách lý tƣởng, cũng nhƣ khơng phải lúc nào cũng là dạng hình trụ, mà thƣờng cĩ những chỗ uốn cong nhỏ, hoặc tiết diện sợi hình ellip, và cịn xuất hiện cả những chỗ khơng đồng nhất khác. Do vậy, đƣờng đi của các tia sáng bị thay đổi chút ít, hoặc cĩ đơi chỗ khơng thỏa mãn phản xạ tồn phần, gĩc phản xạ khác với gĩc tới … Trên hình (1.22) cho ví dụ sự thay đổi đƣờng đi của các tia sáng khi đi qua đoạn sợi quang bị uốn cong.
Hình 1.22. Sự thay đổi đường đi các tia sáng
Khi đi qua một chỗ sợi bị uốn cong thì một tia thẳng hơn (ví dụ tia 1) sẽ trộn lẫn vào tia dốc hơn (tia 2) h
nguyên, nhƣng đã chuyển thành một mode khác, cụ thể từ mode bậc nhỏ hơn thành mode bậc cao hơn và ngƣợc lại. Hiện tƣợng này trong sợi đa mode đƣợc gọi là sự trộn mode hay tản mode.
Sự trộn mode vừa cĩ tác dụng, vừa gây tác hại, cụ thể nhƣ sau:
Chỉ sau khi đi đƣợc một đoạn nào đĩ, thì mới cĩ sự phân bố năng lƣợng cho các mode, gọi là trạng thái cân bằng mode, và sau đĩ thì khơng thay đổi nữa. Độ dài ban đầu này gọi là đoạn ghép, cĩ giá trị vào khoảng vài trăm mét đến vài Km (kí hiệu là Lk) tùy theo sợi. Trong quá trình trộn mode, ngƣời ta thấy rằng, hầu nhƣ các mode bậc cao hơn dễ bị ảnh hƣởng nhiều và rất dễ vƣợt ra khỏi ruột sợi, nên các mode bậc cao chỉ cịn lại một phần năng lƣợng nhỏ.
Các mode bậc cao ứng với các tia zích zắc dối hơn, chính chúng gây ra độ lệch thời gian lớn hơn so với tia đi dọc trục, vì thế khi chúng đi ra khỏi ruột sợi thì độ giãn xung cũng giảm bớt đi. Nhƣ thế, trên một sợi quang dài, ngƣời ta thấy
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ rằng ban đầu thì tán xạ mode tăng tuyến tính với độ dài sợi, nhƣng khi đi hết đoạn ghép Lk thì tăng chậm lại, tỉ lệ với căn bậc hai của độ dài L
Khi L nhỏ thì tán xạ mode là:
L ,.L (1.50)
Khi L lớn thì tán xạ mode đƣợc tính gần đúng bằng:
(L) , LLk (1.51)
Độ dài đoạn ghép Lk đặc trƣng cho sự trộn mode của sợi. Ảnh hƣởng của trộn vào độ giãn xung (tán xạ) đƣợc biểu thị trên hình 1.23
Hình 1.23. Sự phụ thuộc của tán xạ mode vào sự trộn mode
a. Đƣờn , khơng cĩ mode.
b. Đƣờng cong 2 : Tăng theo căn bậc hại với vùng L/Lk >>1. c. Đƣờng cong 3 : Tăng gần tuyến tính ở vùng gần đoạn ghép. Ngồi ra sự trộn mode cĩ ảnh h đến độ rộng băng truyền dẫn của sợi. Nếu sợi khơng cĩ trộn mode thì độ rộng băng truyền dẫn giảm tuyến tính theo độ dài sợi L của sợi. Khi cĩ trộn mode, thì độ rộng băng truyền giảm khơng theo tuyến tính nữa mà với tốc độ giảm ít hơn. Một cách gần đúng, cĩ thể nĩi rằng ban đầu độ rộng băng truyền dẫn (do ảnh hƣởng của riêng tán xạ mode) giảm dần theo 1/L và sau đĩ giảm theo giá trị 1/ L.
Một cách gần đúng với quan sát thực tế, ta thấy rằng cĩ thể biểu thị quan hệ của độ rộng băng truyền dẫn bị hạn chế bởi tán xạ mode theo cơng thức:
k m m L L B B 3 1 1 , (1.52) Với B„m là độ rộng băng truyền dẫn trên đoạn một kilomet. Giá trị đoạn dài đoạn ghép Lk và độ rộng băng Bm cần phải đo trong thực tế, hoặc tính tốn trƣớc. Thế
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ nhƣng, ngƣời ta chƣa thể xác định chính xác đƣợc, do đĩ hai đại lƣợng này cần xác định theo kinh nghiệm cho loại cáp quang sử dụng. Trên hình (1.24) thể hiện quan hệ Bm và L theo (1.52)
Hình 1.24. Quan hệ Bm và độ dài L
Đƣờng 1: Giảm tuyến tính heo lý thuyết Đƣờng 2: Thực tế giảm ít dốc hơn