Nguyên lý cơ bản của cáp quang

Truyền dẫn cáp quang dựa trên nguyên tắc phản xạ toàn phần của ánh sáng có sẵn tại mặt phân cách của hai phương tiện truyền thông. Đối với sợi đột biến, n1 là chiết suất của môi trường lõi, n2 là chiết suất của môi trường bọc, n1 lớn hơn n2, là góc tới khi ánh sáng đi vào lõi tới mặt phân cách giữa lõi và lớp phủ (quy như giao diện lớp phủ - lõi) Khi nó lớn hơn góc tới hạn θc của phản xạ toàn phần, phản xạ toàn phần có thể xảy ra mà không có năng lượng ánh sáng đi qua lõi và ánh sáng tới có thể được truyền về phía trước tại mặt phân cách qua nhiều tổng số phản xạ. nguyên bản

Khi sợi quang bị uốn cong, mặt phân cách sẽ quay và góc tới nhỏ, do đó góc tới của một phần ánh sáng trở nên nhỏ hơn θc và không thể bị phản xạ toàn bộ. Tuy nhiên, những tia có góc tới lớn hơn vẫn có thể bị phản xạ toàn phần, do đó ánh sáng vẫn có thể truyền qua khi sợi quang bị uốn cong, nhưng nó sẽ gây ra tổn thất năng lượng. Nói chung, khi bán kính uốn lớn hơn 50-100 mm, tổn hao có thể được bỏ qua. Những khúc cua nhỏ sẽ gây ra “tổn thất vi mô” nghiêm trọng.

Người ta thường sử dụng lý thuyết sóng điện từ để nghiên cứu sâu hơn cơ chế truyền dẫn của sợi quang, và giải phương trình sóng theo điều kiện biên của ống dẫn sóng môi trường sợi quang. Sự lan truyền ánh sáng trong sợi quang chứa nhiều chế độ, mỗi chế độ biểu thị sự phân bố trường điện từ và tương ứng với một tia nhất định được mô tả trong quang học hình học. Các chế độ dẫn hiện có trong sợi quang phụ thuộc vào giá trị tần số chuẩn hóa ν của sợi quang

trong đó NA là khẩu độ số, liên quan đến chiết suất của môi trường lõi và lớp phủ. ɑ là bán kính lõi và λ là bước sóng của ánh sáng truyền qua. Khi sợi quang bị uốn cong, hiện tượng ghép nối mode xảy ra và một phần năng lượng được chuyển từ chế độ dẫn sang chế độ bức xạ, năng lượng này được truyền ra bên ngoài lõi và mất đi.

Hiệu suất: Các thông số chính của cáp quang là suy hao, băng thông, v.v.