BÀI tiểu luận sợi quang

Sợi quang

Lịch sử hinh
thành

Nguyên lý

Ứng dụng


Sợi Quang
Sự ra đời của sợi quang…???

 Năm 1854: John Tyndall,
nhà vật lý tự nhiên người Anh
,đã thực hiện thành công thí
nghiệm đáng chú ý nhất là
ánh sáng có thể truyền qua
một môi trường điện môi
trong suốt.Vào năm 1870 ông
đã chứng minh được ánh
sáng có thể dẫn được theo
vòi nước uốn cong dựa vào
nguyên lý phản xạ toàn phần.


 Năm 1952 nhà vật lí
Narinder Singh Kapany ,
dựa trên nghiên cứu của
nhà vật lí người Anh John

Tyndall về truyền ánh sáng
bên trong vật liệu truyền
dẫn cong , có thể kết luận
trong thử nghiệm của ông
rằng Diod quang ( LED )
được phát minh truyền ánh
sáng trong sợi quang . Sợi
quang là vật liệu truyền
dẫn trung gian tuyệt vời
để sử dụng trong hệ thống
yêu cầu dải thông cao : hệ
thống Telephone ,
Videoconference , LAN ....


•Ánh sáng được dùng trong sợi quang gần với tia hồng ngoại .
Trên thực tế sợi quang có thể dùng cho ánh sáng với bước
sóng khác nhau . ITU  (International Telecommunication Union )
phân biệt những bước sóng khác nhau có thể sử dụng trong
sợi quang thnàh những "bands" . Ví dụ sợi quang hoạt động
trong O Band có bước sóng từ 1260 nm đến 1360 nm


Sợi quang là gì ???
 Sợi quang là những dây nhỏ và
dẻo truyền các ánh sáng nhìn
thấy được và các tia hồng
ngoại. Chúng có lõi ở giữa và
có phần bao bọc xung quanh
lõi. Để ánh sáng có thể phản xạ

một cách hoàn toàn trong lõi
thì chiết suất của lõi lớn hơn
chiết suất của áo một chút.
 Lõi và áo được làm bằng thuỷ
tinh hay chất dẻo (Silica), chất
dẻo, kim loại, fluor, sợi quang
kết tinh).Vỏ bọc ở phía ngoài áo
bảo vệ sợi quang khỏi bị ẩm và
ăn mòn, đồng thời chống xuyên
âm với các sợi đi bên cạnh và
làm cho sợi quang dễ xử lý. Để
bọc ngoài ta dùng các nguyên
liệu mềm và độ tổn thất năng
lượng quang lớn.


Nguyên lý truyền ánh sáng
trong sợi quang

Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang chủ yếu dựa
vào hiện tượng phản xạ toàn phần của tia sáng tại mặt phân
cách hai môi trường khi nó đi từ môi trường có chiết suất lớn
sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.


Điều kiện xảy ra hiện tượng phản xạ
toàn phần là:
+ Ánh sáng truyền từ môi trường chiết
quang hơn (có chiết suất lớn) sang môi
trường kém chiết quang (có chiết suất

nhỏ hơn) : n1> n2
+ Góc tới của tia sáng phải lớn hơn
góc tới hạn : θ > θ0
Khi xảy ra hiện tượng phản xạ toàn
phần, năng lượng ánh sáng được bảo
toàn theo hướng truyền


Ta xét một ví dụ như sau: Một tia sáng truyền từ môi trường
thứ nhất có chiết suất n1 sang môi trường thứ hai có chiết suất
n2 , trong đó n1> n2


Quá trình đưa ánh sáng vào
sợi quang 
- Ánh sáng phát ra từ nguồn phát quang bị 
khuếch tán do nhiễu xạ.
- Muốn đưa ánh sáng vào lõi sợi quang cần
phải tập trung ánh sáng. Tuy nhiên không phải 
tất cả ánh sáng được tập trung đều có thể
đưa vào sợi mà chỉ có một phần góc tới nằm
trong một giới hạn nhất định mới có thể
đưa được vào lõi sợi quang.


. 
cladding) n2

n2

n
Lõi (core) n1
n1

cladding) n2

H×
nh :Nguyªn lý truyÒn dÉn ¸nh s¸ng trong sî i quang


Khẩu độ số NA


Áp dụng công thức Snell để tính NA :

NA =

Do chiết suất không khí là n0 = 1
nên NA = sin θi0 =

NA được gọi là độ mở số của sợi quang
 θi0 là góc tiếp nhận ánh sáng cực đại


Nếu gọi ∆ là độ lệch chiết suất tương đối giữa lõi
và lớp vỏ thì:
=


Trên thực tế: n1

NA=

=

n2 do đó:


Cấu trúc của cáp quang


Nguyên lý hoạt động của cáp
quang

E/O


Cáp quang thả biển


CÁP QUANG THẢ BIỂN

Thép gia cường

Thép gia cường




Phương pháp nội soi

Nguyên lý


ĐÈN LED SỢI QUANG (LED FIBER OPTIC
LIGHTING)