Bài giảng THÔNG TIN QUANG - Chương 2 pptx

Chương 2: Cơ sở thông tin quang
*
Nguyễn Thị Quỳnh Hoa
Khoa Công Nghệ, Đại học Vinh
Slide 2
Nội dung
 Cơ sở thông tin quangCơ sở thông tin quang
 Sợi quangSợi quang
 Nguồn quangNguồn quang
 Bộ thu quangBộ thu quang
Slide 3
Cấu tạo và phân loại sợi quang
 Cấu tạo: Gồm 2 lớp
- lõi (core): n1
- vỏ (cladding): n2
 Phân loại:
- Sợi quang chiết suất nhảy
bậc đơn mode (SISM)
- Sợi quang chiết suất liên
tục đơn mode (GISM)
- Sợi quang chiết suất liên
tục đơn mode (GISM)
Sợi quang chiết suất nhảy bậc
Sợi quang chiết suất liên tục
Slide 4
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
 Nguyên lý phản xạ toàn phần:
1 1 2 2
.sin .sin
n n
 


Tia tới
Tia phản xạ
Tia khúc xạ
n
1
n
2
Đinh lý Snel:
 Để:

1 1 2 2
.sin .sin
n n
 

1
2 1
2
sin sin
n
n
 
 
2 1 1 2
n n
 
  
2


1

0
2
2
1
90 sin
C
n
n
 
  
Góc tới phải lớn hơn góc giới hạn
Slide 5
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
 Truyền dẫn ánh sáng trong sợi
quang chiết suất nhảy bậc:
n
1
= c/v
Trong đó n
1
: chiết suất của lõi sợi quang
c: vận tốc ánh sáng
v: vận tốc truyền trong môi trường
Sợi SI không thể dùng để truyền tín
hiệu với tốc độ cao qua cự ly dài
Hai tia truyền với quãng đường khác
nhau, cùng một tốc độ truyền  Hiện
tượng tán sắc

Slide 6
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
Ảnh hưởng của hiện tượng tán sắc
Slide 7
Khái niệm mode và phương trình xác định mode truyền
dẫn, số lượng mode tối đa:
 Mode truyền dẫn: là cách thức phân bố theo không gian của năng
lượng quang học trong một hay nhiều chiều tọa độ.
 Phương trình xác định mode truyền dẫn:
1
0 m
22
. 2 2
os
n d
m
c

 
 
 
Trong đó n
1,
d : chiết suất và đường kính của lõi sợi quang
: bước sóng ánh sáng trong không khí
: góc dịch pha khi phản xạ

0

1 0

m
2 ( / )
os
( / )
n d
c
m


 


1
m
0
2
os .
n
d
c
m



2 ; 1
m
 
 
 Số lượng mode tối đa được truyền:
2

( / )
2
d NA
NM
 
 

Khẩu độ số NA (Mumerical Aperture) = (n
1
2
- n
2
2
)
1/2
Slide 8
Khái niệm mode và phương trình xác định mode truyền
dẫn, số lượng mode tối đa:
 Điều kiện để sợi quang chiết suất nhảy bậc chỉ truyền dẫn đơn mode:
- Tần số chuẩn hóa (V):
2 2 1/2
1 2
2
( )
d
V n n


 
2,45

V

: Đơn mode
Slide 9
Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang
 Sợi quang chiết suất liên tục:
 Quãng đường truyền khác nhau
có tốc độ truyền khác nhau  giảm
tán sắc
Slide 10
Suy hao trong sợi quang
Hệ số suy hao:
Pout
Pin
Slide 11
Các nguyên nhân gây suy hao trong sợi quang
 Suy hao do hấp thụ
 Suy hao do tán xạ
Slide 12
Suy hao trong sợi quang
Phổ suy hao của sợi quang
Slide 13
Các nguyên nhân gây tán sắc trong sợi quang
 Tán sắc mode
 Tán sắc thể
 Tán sắc chất liệu
 ….