Vật lý - Sợi quang học

SỢI QUANG HỌC CẤU TẠO VÀ PHÂN LOẠI SỢI QUANG CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SỢI QUANG CÁCH THU NHẬN SÓNG QUANG NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG _ỨNG DỤNG CỦA SỢI QUANG CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TÁC HOẠT ĐỘNG CỦA LEED II, coâng ngheä cheá taïo sôïi quang,toån hao vaø caùch khaùc phuïc Sợi quang được cấu tạo từ hai phần : lõi và vỏ Trong công nghệ chế tạo và về mặt vật liệu thì hai phần đó được chế tạo đồng thời và liên tục về mặt vật liệu Sự khác nhau về chiết suất trong hai phần đó được thực hiện bằng cách thay đổi nồng độ phụ gia Công nghệ chế tạo sợi quang được chia làm hai giai đoạn : giai đoạn chế tạo phôi (perform) và ơi5 Giai đoạn chế tạo phôi bằng phương pháp CVD : Dòng khí mang H2 thổi qua các bình đựng SiCl4 và GeCl4 để tạo dòng hơi Dòng hơi hỗn hợp này được khống chế và điều chỉnh được thổi qua một ống thạch anh Các hạt SiCl4 pha tạp GeO2 ngưng tụ lên thành ống làm cho thành ống dày lên dần Ta có một phôi với sự phân bố chiết suất cần theo thiết kế Vapors: SiCl 4 + GeCl4 + O2 Rotate mandrel (a) Deposited soot Burner Fuel: H 2 Target rod Deposited Ge doped SiO 2 Giai đoạn kéo sợi Từ các thỏi phôi người ta kéo ra các sợi quang có phân bố chiết suất theo thiết kế trước Sợi quang được kéo xuống phía dưới được bọc lớp bảo vệ polime (jacket) (b) Furnace Porous soot preform with hole Clear solid glass preform Drying gases (c) Furnace Drawn fiber Preform III,Nguyên tắc hoạt động 1, Sự Lan Truyền Sóng Theo Phương Trình Sóng Điện Từ:        )( ),()( ),( 2 2 2 2 2 2 rn t tr c rn tr    }),( ˆ Re{),( )( tkxiekftxf    Nghiệm phương trình trên là: (1) (2) Phương trình sóng là: 0 1 2 2 22 2       t f vx f Khảo sát sự lan truyền sóng điện từ trong không gian hai môi trường đồng nhất  ’ ’’    ’,’ k K’ K’’  c v   c v ' ''sin'''sin'sin  kkk  Ta có nn v v k k ' '''sin sin    'n 'n n sin=1 töùc laø sin’=1 hay ’=/2 sin=n’/n ,  goïi laø goùc tôùi haïn Vì k=k’’ , =’’ n Khi ta tăng  lên thì xảy ra hiên tượng phản xạ toàn phần Nếu ánh sáng đi từ môi trường có chiết suất lớn (n>n’) sang môi trường có chiết suất nhỏ thì: 1 'sin 'sin  n n   2 ,Phương Pháp Quang Học Tia (ray optics). Trong phương pháp này, ánh sáng lan truyền theo trục x được xem như sóng phăng mặt (y,z) 110 0 1 1 0 sinsin sin sin    n n n  1 2 2 1 sin sin n n    0 1 1n 2n 2n 2 a, Điều Kiện Phản Xạ Toàn Phần : Để ánh sáng truyền đi trong sợi, nó phải thỏa điều kiện phản xạ toàn phần: Theo định luật khúc xa Snell: 0 1 0 1n 2n 2n 2 khi nhỏ thì tia sáng đi vào trong sợi nó chỉ xảy ra hiện tượng khúc xạ ở mặt phân cách khi tăng lên để cho đạt đến góc tới hạn của hiện tượng phản xạ toàn phần bên trong mặt phân cách n1_ n2 0 )arcsin( 2 1 1 n n  2 0 0 1 1 2 sin sin sin sin n n      )/arcsin( 020 nnhay b, Ñieàu Kieän Giao Thoa: Ñeå traùnh söï trieät tieâu naêng löôïng quang do söï giao thoa cuûa caùc soùng tôùi vaø soùng phaûn xaï treân maët bieân cuõa loûi hai soùng phaûi coù ñoä leäch pha giöûa hai ñieåm A,B phaûi baèng moät laàn 2    m dn m 22 cos 22 1 0  2 1n 2n 2n A B 1n Chiết suất của lõi  Là góc dịch phan khi phản xạ Bước sóng ánh sáng trong không khi0 m ứng với mode được phép c, Điều kiện biên: Aùnh sáng lan truyền liên tục phản xạ toàn phần tại mặt biên của lõi Cho nên cường độ điện trường tại mặt biên phải bằng 0 do giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ Nhưng vì n1 gần bằng n2 nên điện trường không thể bằng 0 mà có giá trị thấp m m 2/cossin  mdd mm  Với m=0,1,2 n3 n1 Light Light n3 n1 Light Sợi quang bộ lọc sóng DFB Diode laser detector bộ nôi D, Ứng dụng: Sợi quang có rất nhiều ứng dụng trong khoa học kỷ thuật ngày nay Sợi quang dựoc dùng trong y học như dể hiển thị hình ảnh, chẩn đoán và chữa bệnh. Dùng sợi quang luồn sâu vào nhiều bộ phận bên trong cơ thể con người mà bác sĩ không thể thâm nhập bằng các phương pháp khác. Ngành thông tin liên lạc hay các hệ thống bên trong mạng máy tính sử dụng các sợi cáp quang để tăng nhanh thời gian chuyển thông tin dùng cho việc vận hành và sắp xếp các tệp tin. chuyển được các cuộc gọi điện thoại và các chương trình truyền hình. Làm vật dụng trang trí trong nhà