CHƯƠNG 2 : SỢIQUANG
2.2. Mô tả quang hình quá trình truyền ánhsáng trong sợiquang
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 đườngnày được gọi là các mode sóng. Có thể hình dung gần đúng một modeứngvới 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 bậccao nhất đối với sợi quang này. Mode bậc 0 được gọi là mode cơbản.
b) Sợi đa mode
Ðặc điểm của sợi đa mode là truyền đồng thời nhiều mode sóng.
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]:
(2.12) Với:
a: bán kính lõi sợiquang. λ: bước sóng làm việc.
NA: khẩu độ số của sợi quang.
- Một cách tổng quát, số mode sóng truyền được trong sợiquang đượcxác định gần đúng như sau:
(2.13) Với g là số mũ trong hàm chiết suất.
Từ đó suy ra:
Số mode truyền được trong sợi SI:
(2.14) Số mode truyền được trong sợi GI:
(2.15) - 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
Hình 2.14. Ánh sáng đi trong sợi đa mode
- Sợi đơn mode là sợi trong đó chỉ có một mode sóng cơ bản lan truyền.
- Theo lý thuyết, điều kiện để sợi làm viện ở chế độ đơn mode là thừa số sóng V củasợi tại bước sóng làm việc V < Vc1 = 2,405.
- Sợi đơn mode có đường kính lõi và khẩu độ số nhỏ. Giá trị điển hình: •Ðường kính lõi: d = 9 ÷10 μm.
•Ðường kính lớp bọc: D = 125 μm. •Chiết suất lõi: n1 = 1,465 (λ = 1300nm). •Khẩu độ số: NA = 0.13 ÷ 0.18.
- Ánh sáng đitrong sợi đơn mode: