Chế tạo đầu dò sợi quang kích thước nano, sử dụng thu các mode WGM từ các vi cầu pha tạp erbium

Ngược lại nghiên cứu quang phổ ở phạm vi rất sát bề mặt của mẫu ở khoảng cách nhỏ hơn bước sóng là phương pháp mới trong nghiên cứu quang học quang phổ, được gọi là quang học trường gần

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

 * 

ĐỖ NGỌC CHUNG

CHẾ TẠO ĐẦU DÒ SỢI QUANG KÍCH THƯỚC NANO, SỬ DỤNG THU CÁC MODE WGM TỪ VI CẦU PHA TẠP ERBIUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2006

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Đỗ Ngọc Chung

CHẾ TẠO ĐẦU DÒ SỢI QUANG KÍCH THƯỚC NANO, SỬ DỤNG THU CÁC MODE WGM TỪ VI CẦU PHA TẠP ERBIUM

Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện nanô

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS Trần Thị Tâm

Ha Nội - 2006

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Mở đầu ……… 1

Chương 1:QUANG HỌC TRƯỜNG GẦN (NEAR-FIELD OPTICS) ……… 3

1.1 Khái niệm về quang học trường gần 3

1.2 Một số kỹ thuật đo sử dụng quang học trường gần 5 1.3 Kính hiển vi quang học trường 7

Chương 2: BUỒNG CỘNG HƯỞNG VI CẦU…… ……… 10

2.1 Nguyên lý………

Quan điểm quang học cổ điển: ……… ………

Quan điểm quang sóng lượng tử: ………

2.2 Các ký thuật ghép nối trường gần ……… …… ……

10 11 12 15 Chương 3: CHẾ TẠO ĐẦU DÒ SỢI QUANG …… ………

3.1 Vật liệu chế tạo………

3.2 Các thông số đặc trưng của một đầu dò sợi quang………

3.3 Phương pháp chế tạo………

3.3.1 Phương pháp kéo nhiệt ……… ………

3.3.2 Phương pháp ăn mòn hoá học ……… …… ………

18

18 18

19

19

20

Chương 4: THỰC NGHIỆM … ……….… … ………

4.1 Phương pháp kéo nhiệ………

4.1.1 Phương pháp nhiệt hồ quang: ………

4.1.2 Phương pháp nhiệt laser:……… ……… …… …… … …

4.2 Phương pháp ăn mòn hoá học… ………… ……… ………

4.3 Sử dụng đầu dò thu tín hiệu laser từ vi cầu pha tạp Erbium……

Kết luận và kiến nghị

Danh mục công trình của tác giả

Tài liệu tham khảo

22

22

22

23

28

33

41

42

41

46

1

MỞ ĐẦU

Quang học và quang phổ là lĩnh vực ra đời từ rất lâu Nghiên cứu các đặc trưng quang phổ của vật liệu cho biết nhiều đặc tính của vật liệu đó Trong những phép đo quang phổ thông thường, việc thu các tín hiệu phát ra từ các tương tác quang học đều thực hiện xa nguồn, ở khoảng cách lớn hơn bước sóng, đầu thu quang được đặt ở vị trí khá xa vật liệu cần nghiên cứu (nguồn sáng) Những phép đo như vậy được gọi là quang học trường xa Ngược lại nghiên cứu quang phổ ở phạm vi rất sát bề mặt của mẫu ở khoảng cách nhỏ hơn bước sóng là phương pháp mới trong nghiên cứu quang học quang phổ, được gọi là quang học trường gần (SNOM), là một lĩnh vực quang học hiện nay đang được quan tâm nghiên cứu nhiều trên thế giới Phương pháp nghiên cứu quang học trường gần cho ta nhiều thông tin về các tính chất vật liệu đặc biệt trong các nghiên cứu công nghệ nanô

Các vi buồng cộng hưởng quang học là một trong các đối tượng được quan tâm nghiên cứu nhiều không những trong công nghệ nanô mà cả trong lĩnh vực điện động lực học luợng tử [1,2], quang học cổ điển cũng như quang học phi tuyến [3,4,5,6], với nhiều loại cấu hình vi cộng hưởng quang học như

vi cầu, vi đĩa hay vành khuyên…Các vi cộng hưởng tạo ra các mode quang học có phân bố phụ thuộc vào hình thái học, các mode đó được gọi là các mode cộng hưởng phụ thuộc vào hình thái (MDR) hay các mode đường viền (WGM)

Vi cầu cũng là một trong các vi buồng cộng hưởng có thể tạo laser với

độ phẩm chất cao, thể tích mode nhỏ, ngưỡng thấp [6,7] và được quan tâm nhiều trong thông tin quang, ứng dụng làm các bộ lọc quang học, các bộ chuyển mạch quang, các sensor quang học….Laser vi cầu cũng có ứng dụng quang trọng trong việc ổn định tần số, khuếch đại ánh sáng, khảo sát các quá trình phi tuyến, hay trong các bộ nhớ quang

Tuy nhiên không thể thu bức xạ từ các mode WGM bằng phương pháp trường xa thông thường Bức xạ WGM được nghiên cứu bởi lý thuyết Lorent-Mie Lý thuyết Lorent-Mie cho phép hiểu sự phân bố của WGM’s, từ đó có được kỹ thuật đặc biệt phù hợp để thu tín hiệu WGM’s, đó là kỹ thuật sử dụng tương tác trường gần [8,15]

2

Để thu được tín hiệu bằng kỹ thuật trường gần, có thể sử dụng nhiều phương pháp ghép nối: bằng lăng kính, sử dụng các kênh dẫn bán dẫn hay sử dụng các đầu dò sợi quang Các đầu dò sợi quang với kích thước đầu cỡ nanô mét là công cụ thu rất tốt trong kỹ thuật trường gần Phương pháp này còn có ưu điểm đơn giản trong chế tạo và lắp đặt Có nhiều phương pháp dùng để chế tạo đầu dò sợi quang như phương pháp kéo nhiệt, phương pháp

ăn mòn hoá hay phương pháp mài mòn cơ Trong luận văn này, đầu dò sợi quang được chế tạo bằng cả hai phương pháp: Phương pháp kéo nhiệt sử dụng laser CO2 và nguồn nhiệt hồ quang, phương pháp ăn mòn hóa học sử dụng dung dịch ăn mòn HF và NH4F

Luận văn tập trung vào nghiên cứu các vấn đề trong kỹ thuật chế tạo đầu dò bằng sợi quang vuốt nhọn đến kích thước nanô mét, một số đặc tính trong cơ chế ghép nối quang trường gần trong thí nghiệm ghép nối đầu dò thu tín hiệu laser vi cầu thuỷ tinh floride “ZBLALiP” pha tạp Erbium Luận văn gồm có 4 chương:

Chương 1 mô tả nguyên lý, đặc điểm và một số ứng dụng của quang học trường gần

Chương 2 trình bày nguyên lý của buồng cộng hưởng vi cầu theo hai quang điểm quang học cổ điển và quang học lượng tử, lý thuyết giải thích sự phân bố của các mode đường viền (WGM’s) hay các mode cộng hưởng phụ thuộc hình thái học (MDR’s)

Chương 3 đề cập đến các kỹ thuật ghép nối tín hiệu WGM’s Điều kiện kết hợp pha trong ghép nối cũng được trình bày tại đây

Chương 4 giới thiệu phương pháp kỹ thuật chế tạo đầu dò sợi quang bằng phương pháp kéo nhiệt và phương pháp ăn mòn

Chương 5 trình bày kết quả chế tạo đầu dò sợi quang kích thước nanô mét và ứng dụng của đầu dò thu tín hiệu laser vi cầu thuỷ tinh floride

“ZBLALiP” pha tạp Erbium Kết quả phổ tín hiệu được thu bằng các đầu dò đã chế tạo cũng được trình bày và thảo luận

3

CHƯƠNG 1

QUANG HỌC TRƯỜNG GẦN (NEAR-FIELD OPTICS)

Quang học là lĩnh vực phát triển rất sớm và có rất nhiều ứng dụng Tuy nhiên trong các kỹ thuật quang học thông thường, khả năng phân giải của các thiết bị quang học bị hạn chế bởi giới hạn nhiễu xạ khi giảm kích thước tới cỡ bước sóng Vì vậy các thiết bị quang học không thích ứng được với các mạch tích phân điện tử có kích thước nhỏ hơn rất nhiều

Sự ra đời của NFO đã phá vỡ giới hạn nhiễu xạ trong quang học, mở

ra những ứng dụng mới trong các lĩnh vực nghiên cứu Khoa học và Công nghệ, đặc biệt là Công nghệ nanô

1.1 KHÁI NIỆM VỀ QUANG HỌC TRƯỜNG GẦN

Khi nghiên cứu các tính chất hay cấu trúc của vật liệu bằng phương pháp quang phổ, chúng ta thường đặt đầu thu quang ở xa vị trí nguồn phát

xạ hay vật liệu cần nghiên cứu: khoảng cách lớn hơn nhiều lần bước sóng ánh sáng kích thích Phép đo như vậy được gọi là phép đo quang học trường

xa Trong phép đo quang học trường xa, độ phân giải của thiết bị thu quang

bị giới hạn bởi hiện tượng nhiễu xạ và không thể vượt quá ½ bước sóng (NFO)cho phép vượt qua được sự hạn chế về giới hạn nhiễu xạ đó

Khi ánh sáng truyền trong sợi quang, qua lăng kính hay trong các buồng cộng hưởng, nhờ hiện tượng phản xạ toàn phần mà ánh sáng đổi hướng và bị giam giữ trong môi trường lan truyền Tuy nhiên theo quang học lượng tử, một phần ánh sáng có thể truyền qua mặt phân cách và có điện trường giảm theo hàm mũ phụ thuộc vào khoảng cách từ bề mặt phân cách giữa hai môi trường, được gọi là trường suy giảm hay trường mờ (EF) [8,9]

Có thể coi như trường mờ định xứ tại sát ngay bề mặt phân cách giữ hai môi trường, ở khoảng cách bước sóng Quang học xem xét các tương tác trong phạm vi trường mờ đó được gọi là Quang học trường gần (NFO) Bằng các phép đo NFO chúng ta loại bỏ được giới hạn của hiện tượng nhiễu xạ ánh

4

sáng và trên cơ sở đó có thể chế tạo các thiết bị đo quang như kính hiển vi quang học trường gần với độ phân giải không phụ thuộc vào bước sóng Tín hiệu trường gần có thể cung cấp nhiều thông tin cả về cấu trúc cũng như đặc điểm về bề mặt của mẫu (hình 1.1)

Hình 1.2: Hiện tượng trường gần, (Trường gần sau lỗ nhỏ hơn bước sóng,

Trường xa (d 2 >>

a<<

Trường gần (d 1 <<

Trường tăng mạnh

Cấu trúc nano

Ánh sáng kích thích

Sự xem xét các tương tác trong phạm vi trường mờ đó được gọi là quang học trường gần Bằng các phép đo quang học trường gần chúng ta vượt qua được giới hạn của hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng và trên cơ sở đó

có thể chế tạo các thiết bị đo quang như kính hiển vi quang học trường gần với độ phân giải không phụ thuộc vào bước sóng Tín hiệu trường gần có thể cung cấp nhiều thông tin cả về cấu trúc cũng như đặc điểm về bề mặt của mẫu Việc thu tín hiệu trường gần là tương đối khó, đòi hỏi phải có các đầu

sử dụng trong các kỹ thuật này thường được chế tạo từ sợi quang hoặc Silic

Kỹ thuật thu phổ tán xạ trường gần được mô tả như trong hình 1.3a, gồm một đầu dò có kích thước cỡ nano và một nguồn sáng kích mẫu Khi dịch chuyển đầu dò vào phạm vi trường mờ định xứ ngay sát bề mặt của mẫu, chúng ta có thể thu được tín hiệu trường mờ tán xạ bởi đầu dò tán xạ (1.3a)

6

Kỹ thuật thu phổ phát xạ trường gần được mô tả như trong hình 1.3b Sợi quang hoặc Si được ăn mòn, sau đó phủ kim loại và tạo lỗ nhỏ với kích thước cỡ nano tại đỉnh của đầu dò Quá trình chế tạo đầu dò dạng này được

mô tả dưới hình 1.4

(1): Silic và sợi quang đã được tạo dạng típ nhọn bằng ăn mòn hoặc bằng kéo nhiệt

Ánh sáng kích thích

Phát

xạ trường gần

Hình 1.3: Sơ đồ kỹ thuật đo trường gần, (a) kỹ thuật thu phổ tán xạ trường gần,

(b) kỹ thuật thu phổ phát xạ trường gần

Típ nhọn

Lớp kim loại

Lỗ nhỏ hơn bước sóng

Hình 1.4: Đầu dò thu trường gần

(1) (2) (3) (4)

Nguồn kích thích mẫu có thể chiếu trực tiếp qua đầu dò hoặc gián tiếp

Do kích thước của đầu dò nhỏ hơn bước sóng nên tín hiệu đằng sau đầu dò hay tín hiệu thu được từ bề mặt của mẫu bằng đầu dò là tín hiệu trường gần

Để thu được tín hiệu trường gần, đầu dò được gắn với các thiết bị thu cực nhạy như avalanche photodiode, máy đếm photon hoặc sử dụng thiết bị đo tần số dao động cộng hưởng của đầu dò Kỹ thuật đo này ngoài việc có thể khảo sát bề mặt của mẫu còn có thể sử dụng trong các phép đo phổ huỳnh quang, hay phổ Raman của mẫu

1.3 KÍNH HIỂN VI QUANG HỌC TRƯỜNG GẦN

Một trong nững ứng dụng vĩ đại nhất của kỹ thuật đo trường gần đó là kính hiển vi quang học trường gần (SNOM) SNOM sử dụng kỹ thuật quýet đầu dò trong phạm vi trường gần để thu các tín hiệu trường gần phát ra từ bề mặt của mẫu hoặc sử dụng tín hiệu trường gần để phản hồi điều chỉnh dịch chuyển của đầu dò, từ đó có thể khảo sát được các thông tin bề mặt của mẫu Trong SNOM thành phần quan trọng, quyết định độ phân giải đó là đầu dò Dưới đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động của một đầu dò sợi quang sử dụng nguyên lý quang học trường gần:

8

Hình 1.5: Nguyên lý khảo sát bề mặt mẫu sử dụng trường gần

Đầu dò sợi quang (probe Tip) có lỗ (aperture) nhỏ hơn bước sóng kích thích Do lỗ nhỏ hơn bước sóng nên trường gần được duy trì ngay sau đầu

dò Khoảng cách của đầu dò được điều chỉnh ngay sát bề mặt của mẫu (Specimen) ở khoảng cách không đổi (nhỏ hơn bước sóng) Mẫu được điều chỉnh 3 chiều x, y, z (x-y-z Scanner) Khi mẫu dịch chuyển, khoảng cách giữa đầu dò và mẫu thay đổi, sự thay đổi này phản hồi lại thiết bị điều khiển

vị trí của đầu dò, từ đó mô phỏng được hình dạng ba chiều của mẫu Độ phân giải của một SNOM hiện tại từ 50÷100 nm Bằng việc sử dụng thấu kính (objective) đo trường xa ta cũng mô phỏng được hình dạng bề mặt của mẫu, tuy nhiên với độ phân giải không cao

Ngoài ứng dụng trong thiết bị kính hiển vi trường gần, (NFO)còn có nhiều ứng dụng như trong công nghệ vi hình, sử dụng nguồn trường gần có thể vẽ được các chi tiết nhỏ cỡ vài chục nano Trong sinh học sử dụng đầu

dò trường gần có thể phân tích các mẫu trong trạng thái lỏng, hay có thể tìm

vị trí các mầm bệnh gây bệnh Một ứng dụng mới và có ý nghĩa trong công nghệ thông tin đó là ứng dụng làm bộ nhớ quang học trường gần

Dưới đây là sơ đồ hoàn chỉnh của một thiết bị SNOM:

9

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của SNOM

10

CHƯƠNG 2

BUỒNG CỘNG HƯỞNG VI CẦU

Buồng cộng hưởng vi cầu là một dạng buồng cộng hưởng có độ phẩm chất cao, dễ chế tạo và có nhiều ứng dụng trong thông tin quang như các bộ lọc quang, các bộ suy giảm chọn lựa bước sóng hay các chuyển mạch quang học cũng như sử dụng làm sensor thu các tín hiệu nhỏ.… [14,15-19]

2.1 NGUYÊN LÝ

Xét trường hợp ánh sáng lan truyền trong vi cầu điện môi với chiết suất lớn hơn môi trường bên ngoài Nếu ánh sáng lan truyền bên trong tới bề mặt vi cầu với góc tới  < c (c là góc giới hạn phản xạ toàn phần giữa hai môi trường tuân theo định luật Snell), tín hiệu sẽ đi ra ngoài (Hình 2.1) Ngược lại  >c do hiện tượng phản xạ nội toàn phần tại mặt phân cách giữa vi cầu và môi trường bên ngoài, ánh sáng sẽ bị giam giữ bên trong vi cầu và đi vòng quanh dưới bề mặt Sau mỗi vòng kín, nếu tín hiệu có pha trùng với pha ban đầu, sẽ tạo ra sự cộng hưởng Mỗi chu trình cộng hưởng

đó được đặc trưng bởi một tần số cộng hưởng riêng, hay còn gọi là các mode quang học, phân bố vòng quanh ở sát bề mặt vi cầu [19,20] Hình dạng của vi cầu ảnh hưởng rất nhiều vào sự hình thành cũng như phân bố của các mode quang học này, chính vì vậy các mode này được gọi là các mode cộng hưởng phụ thuộc vào hình thái học (MDR-Mophology Dependent Resonances) hay các mode đường viền (WGM - Wishpering Gallery Modes) Để hiểu nguyên lý, sự hình thành các mode MDR chúng ta xem xét buồng cộng hưởng vi cầu dưới hai quan điểm: Quang học cổ điển

và quang học lượng tử:

11

Quang học cổ điển

(a) (b) Hình 2.1: (a) Chu trình ánh sáng trong giới hạn quang hình học cổ điển, (b)

chu trình ánh sáng như sự minh hoạ quang học lượng tử

Để tín hiệu có thể quay lại cùng pha với thời điểm ban đầu thì chu vi của vi cầu phải là bội của bước sóng của tín hiệu lan truyền trong vi cầu:

2πR = ℓ

)(

Trong đó ħ là hằng số Planck chia cho 2π , và k là số sóng Nếu ánh

sáng đi tới bề mặt của vi cầu theo phương gần như tiếp tuyến (in  2) thì

mô men góc được biểu diễn như là ħℓ:

ħℓ ≈ ap = a2πħ 

)(

m

(2.4)

c

l=30

12

Thay vào phương trình (2.2) ta thu được số nguyên ℓ, là số bước sóng

xuất hiện trong chu vi hình cầu, coi như là momen góc Nếu quỹ đạo của tia sáng nghiêng một góc  so với trục z, như hình vẽ:

Hình 2.2: Quỹ đạo truyền của tín hiệu trong cầu

thì thành phần momen góc của mode là:

Đối với các vi cầu hoàn hảo, tất cả các mode m là suy biến (suy biến

2l+1) Sự suy biến được tăng lên một phần khi buồng cộng hưởng bị biến

dạng đối xứng dọc theo trục z Với sự biến dạng đó giá trị nguyên của m là

 Theo quan điểm quang hình thì không thể ghép nối với WGM’s

 Tính toán sự phân cực của ánh sáng

 Đặc trưng theo bán kính của các mode không xác định được [22]

Quan điểm quang học lượng tử:

Các mode quang học trong cầu điện môi là lời giải của phương trình Helmholtz trong tọa độ cầu [19,22,23]: (  2 k2n2 )  0

X

Z

Y



13

Giải phương trình Helmholtz ta biết được các đặc trưng điện, gọi là các mode điện (TE-Modes) và các đặc trưng từ gọi là các mode từ (TM-modes) Các TE-modes và TM-modes là các thành phần điện và từ song song với bề mặt của vi cầu Các mode trong cầu điện môi được đặc trưng

bởi 3 loại: các mode bán kính, (n) là số mode theo bán kính; Các mode phương vị, (m) là đặc trưng cho số mode phương vị; Các mode phân cực, (l)

đặc trưng cho số mode kinh tuyến

Theo quang học sóng thì tại bề mặt phản xạ toàn phần của cầu điện môi có sự thẩm thấu trường ra ngoài môi trường Để tính sự phân bố trường bên ngoài cầu điện môi chúng ta phải kết hợp lời giải của phương trình Helmholtz ở bên trong vi cầu và điều kiện biên tại mặt phản xạ toàn phần của cầu điện môi[19] Điều kiện biên được cho bởi phương trình:

) (

) ( ) (

) (

' '

ka h

ka h ka j

ka j x

i

i i

TM for m

x

1

Trong đó j i (ka) là hàm Bessel và h i (ka)là hàm Hankel

Kết quả lời giải được mô phỏng bằng đồ thị dưới đây [23]:

14

(a)

(b)

Đuôi trường suy giảm nhanh theo hàm mũ

Đuôi trường suy giảm nhanh theo hàm mũ

15

Hình 2.3: Sự phân bố cường độ theo bán kính đối với vi cầu đường kính 10

m và số modekinh tuyến l=51 (≈ 1550 nm) tương ứng với số mode theo bán kính n=1,2,3 Đuôi trường là màu đỏ, giảm theo hàm mũ của bán kính

Sự phân bố trường trong cầu điện môi được chỉ trên hình cho thấy ngoài các mode trong vi cầu, một phần trường đã lọt ra ngoài vi cầu, phần

đồ thị gạch chéo- đuôi trường tính từ vị trí bán kính 10 m Cường độ trường ở ngoài cầu điện môi suy giảm theo hàm mũ theo khoảng cách từ bề mặt của cầu, do đó được gọi là trường mờ Không thể dùng các kỹ thuật đo tín hiệu ở trường xa thông thường để thu Để có thể đo được tín hiệu trường, đầu thu phải đặt ở vị trí cách vi cầu <1000 nm mới có thể thu được tín hiệu

từ vi cầu điện môi Khoảng cách càng gần cường độ tín hiệu thu được càng lớn

2.2 CÁC KỸ THUẬT GHÉP NỐI TRƯỜNG GẦN

Để kích thích được WGM’S trong vi cầu có nhiều cách: Có thể dùng tín hiệu kích thích chiếu trực tiếp vào vi cầu hoặc gián tiếp, hoặc dưới một góc đặc biệt như trên hình 3.1:

Đuôi trường suy giảm nhanh theo hàm mũ

16

Tuy nhiên cách kích thích trực diện vào vi cầu cho hiệu suất thấp hơn rất nhiều so với cách kích thích theo phương tiếp tuyến với vi cầu Kích thích theo phương tiếp tuyến với vi cầu có nhiều phương pháp như: phương pháp sử dụng lăng kính, phương pháp sử dụng taper dạng sợi…

Kích thích WGM’S thì dễ hơn là thu để thu được các WGM’S thì nhất thiết phải sử dụng kỹ thuật quang học trường gần Một số phương pháp

có hiệu suất tốt đã được sử dụng là: phương pháp ghép nối bằng lăng kính, bằng ống dẫn sóng, phương pháp ghép nối sử dụng đầu thu chế tạo bằng sợi quang … [26,27,28,29] (Hình 3.2)

Hình 2.5: Một số kỹ thuật ghép để bơm và thu tín hiệu từ vi cầu

Hình 2.4: Sơ đồ kỹ thuật kích thích MDR (a), bơm trực diện, (b,c) bơm theo

tiếp tuyến bằng lăng kính hoặc đầu dò sợi quang

Vi cầu

Vi cầu

Vi cầu Kích thích

Kích thích

Kích thích

17

(a), sử dụng lăng kính, (b), sử dụng sợi quang cắt vát đầu,(c), sợi quang

được loại bỏ một phần vỏ, (d), sợi vuốt thon

Các phương pháp này đều áp dụng tương tác quang trường gần, nhờ hiệu ứng xuyên hầm của ánh sáng để bơm cũng như thu tín hiệu vào trong vi cầu với hiệu suất cao Hình 2.5a, thể hiện kỹ thuật ghép nối bằng lăng kính Phương pháp này khó thực hiện và được dùng trong phòng thí nghiệm Trên hình 2.5b là là sơ đồ ghép nối bằng sử dụng sợi quang được mài vát đầu, phương pháp này dẽ sử dụng hơn phương pháp dùng lăng kính tuy nhiên việc mài sợi là tương đối khó Hình 2.5c là phương pháp sử dụng sợi quang mài bớt một phần vỏ bọc, phương pháp này cũng đòi hỏi kỹ thuật mài sợi cao nên cũng rất khó Trong hình 2.5d là phương pháp sử dụng đầu dò loại sợi quang kéo thon (taper) và sợi quang vuốt thon (half taper) Phương pháp này cũng cho hiệu suất ghép nối cao và dễ sử dụng cũng như dễ chế tạo Việc chế tạo sợi quang tapẻ hay half taper đưwcj thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau Chi tiết của các phương pháp được trình bày cụ thể trong chương 4 và chương 5

3.2 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƢNG CỦA MỘT ĐẦU DÒ SỢI

QUANG

Một đầu dò sợi quang đƣợc đánh giá bởi các thông số nhƣ độ bóng bề mặt và một số thông số cấu trúc

Hình 3.1: Các hằng số đặc trưng cho cấu trúc của đầu dò

Trên hình 3.1 mô tả các thông số đặc trƣng cho một đầu dò sợi quang, trong đó:

+ a là độ dài vuốt thon