Kỹ thuật thông tin quang 2

Chương 2: Sợi Quang

19

Hình 2.8 Minh họa ánh sáng đi trong sợi SI.

2.2.3.3. Sợi chiết suất biến đổiGI (Graded-Index)

Ở dạng này, chiết suất của lõi có dạng phân bố parabol (tương ứng g = 2).

⎪

⎪

⎩

⎪

⎪

⎨

⎧

=

−Δ ≤

≤ ≤

⎥

⎥

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎢

⎢

⎣

⎡

⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛ r a a

r n

n a r b

n r

2

1 1

2

( ) (2.11)

b a 0a b

n1

n2

r

Hình 2.9 Dạng phân bố chiết trong lõi sợi GI.

Ánh sáng đi trong sợi GI như hình 2.10.

Hình 2.10 Minh họa ánh sáng đi trong sợi SI.

2.2.3.4. Sợi đa mode (Multi-Mode), sợi đơn mode (Single-Mode)

a) Khái niệm mode

Một mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của ánh sáng trong sợi quang. Khi truyền

trong sợi quang, ánh sáng đi theo nhiều đường, trạng thái truyền ổn định của các đường

này được gọi là các mode sóng. Có thể hình dung gần đúng một mode ứng với một tia

sáng. Chúng ta dùng từ bậc (order) để chỉ các mode. Quy tắc như sau: góc lan truyền của

mode càng nhỏ thì bậc của mode càng thấp. Rõ ràng mode lan truyền dọc theo trục trung

tâm của sợi quang là mode bậc 0 và mode với góc lan truyền là góc tới hạn là mode bậc

cao nhất đối với sợi quang này. Mode bậc 0 được gọi là mode cơ bản.

b) Sợi đa mode

− Ðặc điểm của sợi đa mode là truyền đồng thời nhiều mode sóng.

Chương 2: Sợi Quang

20

− Số mode sóng truyền được trong một sợi quang phụ thuộc vào các thông số của sợi,

trong đó có tần số được chuẩn hóa V (Normalized Frequency). Tần số được chuẩn hóa

V được xác định như sau [1]:

V =

2π

λ

.a.NA = k.a.NA (2.12)

Với:

a: bán kính lõi sợiquang.

λ: bước sóng làm việc.

λ

2π k = (2.13)

NA: khẩu độ số của sợi quang.

− Một cách tổng quát, số mode sóng truyền được trong sợi quang được xác định gần

đúng như sau:

2 2

2

+ ≈ ×

g

V g N (2.14)

Với g là số mũ trong hàm chiết suất.

Từ đó suy ra:

• Số mode truyền được trong sợi SI:

2

2 V N ≈ (g → ∝) (2.15)

• Số mode truyền được trong sợi GI:

4

2 V N ≈ (g → 2) (2.16)

− Sợi đa mode có đường kính lõi và khẩu độ số lớn. Giá trị điển hình:

• Ðường kính lõi: d = 50 μm.

• Ðường kính lớp bọc: D = 125 μm.

• Gọi là sợi đa mode 50/125 μm.

• Chiết suất lõi: n1 = 1,47 (λ = 1300 nm).

• Khẩu độ số: NA = 0.2 ÷ 0.29

− Ánh sáng đi trong sợi đa mode: