Phần 2 hệ THỐNG THÔNG TIN QUANG

Hiện nay các hoạt động nghiên cứu đang được tiến hành trong một lĩnh vựcgọi là photon học là một lĩnh vực tối quan trọng trong thông tin quang, có khả năngphát hiện và sử lý trao đổi và

HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HTTTQ

1.1 Sự phát triển của thông tin quang:

Khởi đầu của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người về chuyểnđộng hình dáng và màu sắc thông qua đôi mắt Tiếp đó một hệ thống thông tin, điềuchế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng các đèn hải đăng các đèn tín hiệu Kế tiếp

là sự ra đời của một máy điện báo quang Thiết bị này sử dụng khí quyển như mộtmôi trường truyền dẫn và do đó chịu ảnh hưởng của các điều kiện thời tiết để giảiquyết vấn đề này người ta đã chế tạo ra máy điện báo vô tuyến dùng để liên lạc giữahai người ở cách xa nhau

Năm 1960 các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công ra laze và đến năm 1966

đã chế tạo ra sợi quang có dộ tổn thất thấp ( 1000dB/Km) Bốn năm sau Karpon đãchế tạo ra cáp sợi quang trong suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20dB/Km Từthành công rực rỡ này các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã bắt đầu tiến hànhnghiên cứu, phát triển và kết quả là công nghệ mới về giảm suy hao truyền dẫn, vềtăng dải thông về các laze bán dẫn đã được phát triển thành công vào những năm 70.Sau dó giảm độ tổn hao xuống còn 0,18 db/Km còn laze bán dẫn có khả năng thựchiện giao động liên tục ở nhiệt độ khai thác đã được chế tạo, tuổi thọ kéo dài hơn

100 năm

Dựa trên công nghệ sợi quang và các laze bán dẫn giờ đây có thể gửi một

khối lượng lớn các tín hiệu âm thanh dữ liệu đến các địa chỉ cách xa hàng trăm Km

bằng một sợi quang có độ dày như một sợi tóc, không cần các bộ tái tạo

Hiện nay các hoạt động nghiên cứu đang được tiến hành trong một lĩnh vựcgọi là photon học là một lĩnh vực tối quan trọng trong thông tin quang, có khả năngphát hiện và sử lý trao đổi và truyền dẫn thông tin bằng các phương tiện ánh sáng

Photon học có khả năng sẽ được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử và viễnthông trong thế kỷ 21.

1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin quang:

Hình vẽ 1.1 biểu thị cấu hình cơ bản của hệ thống thông tin quang

Chức năng của từng bộ phận trong hệ thống thông tin quang:

Nguồn phát quang

điện vào

Mạch điều khiển

Bộ nối quang

Sợi dẫn quang

Mối hàn sợi

Bộ chia quang

PhátquangMạch điện

Thu quang

Khuếch

đổi t/h

Đầu thu quang

Tín hiệu điện ra

Bộ biến đổi điện – quang ( E/O): Dùng để biến đổi tín hiệu điện thành tín

hiệu quang để truyền trong môi trường cáp quang ( biến đổi xung điện thành xungquang)

Yêu cầu thiết bị E/O biến đổi trung thực ( ánh sáng bị điều biến theo qui luậtcủa tín hiệu điện)

Cáp quang: Là môi trường dùng để truyền dẫn tín hiệu là ánh sáng, được chế

tạo bằng chất điện môi có khả năng truyền được ánh sáng như sợi thạch anh, sợithuỷ tinh, sợi nhựa

Yêu cầu: Tổn hao năng lượng nhỏ, độ rộng băng tần lớn, không bị ảnh hưởngcủa nguồn sáng lạ ( không bị nhiễu)

Bộ biến đổi quang - điện ( O/E): Thu các tín hiệu quang bị suy hao và méo

dạng trên đường truyền do bị tán xạ, tán sắc, suy hao bởi cự ly để biến đổi thành cáctín hiệu điện và trở thành nguồn tin ban đầu

Yêu cầu: Độ nhậy máy thu cao, thời gian đáp ứng nhanh, nhiễu nhỏ tiêu thụnăng lượng điện ít

Các trạm lặp: Được sử dụng khi khoảng cách truyền dẫn lớn Trạm lặp biến

đổi tín hiệu quang thu được thành tín hiệu điện để khuyếch đại Tín hiệu đã được khuyếch đại được biến đổi thành tín hiệu quang để tiếp tục truyền trên tuyến cáp sợi quang

1.3 Ưu, nhược điểm và các ứng dụng của thông tin quang:

1.3.1 Ưu điểm :

hơn rất nhiều so với sợi cáp đồng trục 10mm), nhẹ hơn, dễ uốn cong Chi phí vậtliệu cáp ít, cáp lại được lắp đặt thuận tiện, ngay cả bằng tay Cáp quang hiện naycho phép tăng được nhiều kênh truyền dẫn mà chỉ tăng đường kính cáp rất ít

• Sợi quang chế từ thuỷ tinh thạch anh là môi trường trung tính với ảnh hưởng củanước, axít, kiềm nên không sợ bị ăn mòn, ngay cả khi lớp vỏ bảo vệ bên ngoài

có bị hư hỏng nhưng sợi thuỷ tinh còn tốt thì vẫn bảo đảm truyền tin tốt

thế nên đầu vào và đầu ra của hệ thống hoàn toàn cách điện và không có mạchvòng chảy qua đất

nhiều trong máy bay, tàu thuỷ, hoặc trong công nghiệp để truyền số liệu

nên cho phép truyền dẫn băng rộng, truyền được tốc độ lớn hơn cáp kim loại khicùng chi phí xây dựng mạng.Trong tương lai làm cáp thuê bao cho các dịch vụdải rộng cũng rất phù hợp.Vì có tiêu hao nhỏ nên cho phép đạt cự ly khoảng lặplớn hơn của cáp kim loại rất nhiều

lượng lớn lõi sợi quang lớn hơn số lượng kim loại

dưỡng Không bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ, không dẫn điện, không gây chập,cháy Không chịu ảnh hưởng của nhiễu từ trường bên ngoài (như sóng vô tuyếnđiện, truyền hình, ảnh hưởng của cáp điện cao thế ) dẫn đến tính bảo mật thôngtin cao, không bị nghe trộm

hợp nên nguồn nguyên liệu rất dồi dào rẻ tiền Sợi có đường kính nhỏ, trọnglượng nhỏ, không có xuyên âm rất dễ lắp đặt và uốn cong

• Truyền tín hiệu qua cáp quang không bị nhiễu và không có hiệu ứng thời gian trễnhư ở thông tin vệ tinh.

Time-Multiplex độ rộng băng tần bị hạn chế còn khoảng 10GHz

1.3.2 Nhược điểm.

quang

mau lão hoá làm tăng tổn hao

đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối đặc là trong việc hàn nối sợi quang là rất phức tạp

1.3.3 Ứng dụng.

Nhờ những ưu điểm trên mà sợi quang được ứng dụng trong các mạng lướiđiện thoại, số liệu, máy tính và phát thanh, truyền hình ( dịch vụ băng rộng) và sẽđược sử dụng trong ISDN ( là mạng kết hợp giữa kỹ thuật chuyển mạch kênh với kỹthuật chuyển mạch gói), trong điện lực các ứng dụng y tế quận sự và cũng như trongcác thiết bị đo

Do có các tiến bộ trên mà các hệ thống thông tin quang được áp dụng rộng rãitrên mạng lưới Chúng có thể được xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế,liên tỉnh, thuê bao kéo dài cho tới cả việc truy nhập vào mạng thuê bao linh hoạt vàđáp ứng mọi môi trường lắp đặt từ trong nhà, trong các cấu hình thiết bị cho tới

xuyên lục địa, vượt đại dương vv Các hệ thống thông tin quang cũng rất phù hợpcho các hệ

thống truyền dẫn số không loại trừ tín hiệu dưới dạng ghép kênh nào nào, cáctiêu chuẩn Bắc Mỹ, Châu Âu hay Nhật Bản

Bảng a Tốc độ truyền dẫn tiêu chuẩn ở Bắc Mỹ, châu Âu và Nhật Bản

cấp Tốc độ bít

Mbit/s

Số kênh thoại

Tốc độ bít Mbit/s

Số kênh thoại

Tốc độ bít Mbit/s

Số kênh thoại 1

24 96 672 4032 -

2,048 8,448 34,368 139,264 565,148

30 120 480 1920 7680

1,544 6,312 32,064 97,728 396,200

24 96 480 1440 5760

Ngoài các tốc độ trên, có một tiêu chuẩn mới phát triển trong những năm gầnđây gọi là SDH (Synchronous Digital Hierarchy- Phân cấp số đồng bộ) với nhiều

ưu điểm hơn so với phân cấp số PDH ở trên về mặt dung lượng truyền dẫn và khảnăng quản lý khai thác mạng Các tốc độ cơ bản trong phân cấp SDH được mô tảqua các module truyền tải đồng bộ (STM-Synchronous Transport Module)

Hiện nay các hệ thống thông tin quang đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới,chúng đáp ứng cả các tín hiệu tương tự và số, chúng cho phép truyền dẫn tất cả cáctín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng Số lượng cáp quang hiện nay được lắp đặttrên thế giới với số lượng rất lớn, ở đủ mọi tốc độ truyền dẫn với các cự ly khácnhau, các cấu trúc mạng đa dạng Nhiều nước lấy cáp quang là môi trường truyềndẫn chính trong mạng lưới viễn thông của họ Các hệ thông thông tin quang sẽ làmũi đột phá về tốc độ, cự ly truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễnthông cấp cao

xạ khi gặp các môi trường đục Quan điểm này mô tả được đầy đủ các hiệu ứng vềquang học trong một phạm vi riêng nào đó ví dụ như các hiện tượng phản xạ và khúc

xạ ánh sáng, nhưng lại không đúng khi dùng thuyết này để giải thích về hiện tượngnhiễu xạ và giao thoa, tuy nhiên hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa chỉ hãn hữu Năm

1986, Maxwell đã chứng minh bằng lý thuyết rằng bản chất của sóng ánh sáng làsóng điện từ Hơn nữa khi quan sát các hiệu ứng phân cực, người ta nhận thấy sựchuyển động của sóng ánh sáng luôn vuông góc với hướng mà sóng đi, điều đó chỉ

ra rằng sóng ánh sáng là sóng ngang Theo quan điểm sóng quang hay vật lý quangthì sóng điện từ được phát ra từ một nguồn nhỏ có thể được đặc trưng bởi một loạicác mặt sóng hình cầu mà nguồn đặt ở trung tâm các mặt cầu này Mặt sóng đượcxác định bởi các quĩ tích tất cả các điểm ở trong loại sóng cùng pha

2.1.1 Các định luật cơ bản của ánh sáng:

Các định luật cơ bản của ánh sáng có liên qua đến sự truyền ánh sáng trên sợiquang là hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng vận tốc của ánh sáng là:

Hình dưới đây minh hoạ quá trình phản xạ và khúc xạ ánh sáng ứng với mộtmôi trường thứ nhất có chiết suất n1 lớn hơn chiết suất n2 của môi trường thứ hai

Pháp tuyến

Pháp tuyến

φ2

n2

n1

Hình 2.1: Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng.

Khi truyền dẫn các tín hiệu số qua sợi quang, xuất hiện hiện tượng dãn rộngcác xung ánh sáng ở đầu thu Thậm chí trong vài trường hợp các xung lân cận còn đèlên nhau, dẫn đến không phân biệt được xung, gây méo tín hiệu khi tái tạo Hiệntượng dãn xung được gọi là hiện tượng tán xạ.

Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do ảnh hưởng của sợi quang mà cácthời gian chạy khác nhau cho các thành phần ánh sáng phát đi đồng thời Tán xạ cóảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn cụ thể là:

sáng

tượng dịch pha Độ rộng băng truyền dẫn của sợi quang bị giới hạn, ảnh hưởngcủa tán xạ được mô tả như sau:

Hình 2.2: Ảnh hưởng của tán xạ lên tín hiệu digital (a) và tín hiệu analog (b)

S : chỉ tín hiệu phát

E : chỉ tín hiệu thu

a> Tán sắc mode:

Hình b : Sụt biên độ Hình a : Dãn xung

t

• Tán sắc mode tồn tại trong tất cả các sợi quang đa mode , không có trong đơnmode

đầu thu tại các thời điểm khác nhau, nghĩa là truyền tốc độ như nhau nhưng đếnđầu thu không đồng thời

các dạng sóng xuất phát từ đầu sợi tại cùng một thời điểm nhưng đến cuối sợi thìkhông đồng thời Giữa các dạng sóng (các tia sóng ) nhanh nhất và chậm nhấtgây ra độ lệch thời gian đặc trưng cho tán sắc mode

b> Tán sắc sắc thể trong sợi đa mode:

Tán sắc sắc thể có trong sợi đa mode và sợi đơn mode:

hiệu và làm cho thời gian tới của các thành phần có bước sóng khác nhau khôngnhư nhau

2.2 Cấu tạo cáp sợi quang:

2.2.1 Lõi cáp sợi quang:

Bao gồm sợi quang đặt trong ống đệm chặt hoặc ống đệm lỏng được liên kếtvới nhau bằng cách xoắn quanh một phần tử trung tâm gọi là phần tử gia cường

Bước xoắn phải đủ dài để cho sợi quang không bị cong quá mức qui định và

Phần tử trung tâm làm bằng các plastic có rãnh vừa là chức năng gia cườngvừa để đặt sợi theo hình xoắn ốc Các ống đệm cũng bằng plastic

2.2.2 Vỏ cáp quang

Để bảo vệ lõi cáp khỏi bị ảnh hưởng từ bên ngoài Các vỏ plastic (một hoặcnhiều vỏ) để bao bọc lõi cáp

tính cơ học tốt, chống cháy có độ ẩm cho phép cao PE có tính cơ và hoá tốt,chống cháy kém, hệ số ma sát thấp thuận lợi cho khi kéo cáp vào cống

lớp ngoài cùng: Khi vỏ ngoài bị phồng lên thì lớp các lá nhôm này vẫn ômchặt lớp phía trong như vậy ngăn được nước đang nằm trong lớp vỏ ngoàithấm vào trong

được dùng cho cáp chôn trực tiếp để bảo vệ các ứng suất xuyên tâm và chốnggậm nhấm

2.2.3 Phần tử gia cường.

sức chống co để đảm bảo cho cáp được ổn định khi lắp đặt cáp, khi nhiệt độ củamôi trường thay đổi

• Phần tử gia cường có thể là:

+ Kim loại: thường là các loại dây thép được đặt tại tâm hoặc vỏ của cáp khi

dùng thép phải chú ý chống ăn mòn và chống điện áp cao do sét đánh

+ Phi kim loại: Thường là dây thuỷ tinh Plastic tăng cường(G-FRP) hoặc là các

sợi amid Thường đặt ở tâm cáp có độ mềm dẻo cao(hoặc đặt phân tán trong vỏ cáp)

a> Các cách đặt phần tử gia cường trong lõi cáp quang:

Modul đàn hồi

Ứng suất điểm uốn kg/mm2

Độ co dãn điểm uốn %

Ứng suất tại điểm gẫy

Độ giãn tại điểm gãy %

2

Hình 2.3: Cách đặt phần tử gia cường.

a> Các dây dẫn có cách điện: Các dây này là một thành phần của lõi cáp dùng để

truyền các kênh nghiệp vụ hoặc để phát hiện thấm nước vào cáp hoặc cấp nguồn từ xa nhưng sự có mặt của các dây này gây ra nhược điểm cho cáp là hiện tựơng cảm ứng điện từ của dây cao áp hoặc sét

b> Các lớp đệm lót được sử dụng để bảo vệ lõi cáp từ lực nén xuyên tâm: đó là

các vật liệu Plastic quấn hình trôn ốc quanh lõi cáp

- Liên kết các thành phần của lõi cáp với nhau

- Tạo ra lớp ngăn nhiệt khi bị nóng và phồng ra

d> Một số bộ phận để bơm không khí khô để chống ẩm vào và chống nước

nước ngấm dọc cáp khi vỏ cáp bị thủng Nó có tác dụng ổn định hoá học không

tạo khí Hyđrôgen.Chất độn chủ yếu nằm trong vỏ cáp có khi cả lõi cáp

2.3 Phân loại sợi quang.

Như trong bảng 2.3, sợi quang được phân loai theo nhiều cách như phân loạitheo vật liệu điện môi sử dụng, mode truyền dẫn, phân bố chiết suất khúc xạ của lõiv.v

Sợi quang thuỷ tinh đa vật liệuSợi quang bằng nhựa

Sợi quang đa modePhân loại theo phân bố chiết suất khúc xạ Sợi quang chiết suất bậc

Sợi quang chiết suất biến đổi đều

Bảng 2.3: Phân loại sợi quang.

2.3.1 Phân loại theo vật liệu điện môi:

Khi phân loại theo vật liệu điện môi thì tổng số có ba loại :

còn có các tạp chất thêm vào như: Ge, B và P v.v để làm thay đổi chiết suấtkhúc xạ

boro- silicat

• Sợi quang nhựa thường được sản xuất bằng PMMA (Polymethyl metharcylate).

2.3.2 Phân loại theo mode lan truyền :

Theo mode lan truyền sợi quang được chia làm hai nhóm:

2.2.3 Phân loại theo phân bố chỉ số khúc xạ:

Loại cáp quang phân loại theo phân bố chỉ số khúc xạ bao gồm:

a> Sợi quang đa-model chiết suất phân bậc:

Khi ánh sáng đi vào lõi của cáp quang theo một góc nào đó sẽ lan truyền tronglõi theo phương thức phản xạ hoàn toàn Khi cáp quang bị uốn cong đột ngột thì gócgiữa đường quang và mặt phẳng biên có thể lớn hơn góc tới hạn do vậy tổn hao sangmặt áo sẽ tăng lên Trong kiểu sợi quang đa phương thức ánh sáng đi thẳng và ánhsáng phản xạ hoàn toàn với góc lớn sẽ có các góc khác nhau Tỷ lệ với sự chênh lệchnày có sự chênh lệch về thời điểm đến của đầu cuối làm cho việc truyền thông tinđến các địa điểm xa vài trụcMHz-Km

b> Sợi quang đa – model chiết suất biến đổi:

Sợi quang đa model chỉ số lớp: Được thiết kế để giảm độ sai lệch về thời giannhư đã đề cập ở trên Loại sợi quang này có hệ số khúc xạ lớn nhất tại lõi của nó và

có độ khúc xạ nhỏ hơn về phía áo sợi quang Điều này có nghĩa là sự phân bố hệ sốkhúc xạ có hình chuông Nếu đúng như vậy thì tốc độ của ánh sáng mà nó bị uốn

cong theo chiều dài sẽ tăng lên khi hệ số khúc xạ giảm đi và do vậy ánh sáng sẽ dếnđầu cuối ra gần đúng như thể ánh sáng đã lan truyền theo một đường thẳng Vì vậy

nó có thể giữ nhiều thông tin ( GHz-Km) gấp hàng trăm nghàn lần so với sợi quang

của áo sợi quang là 125 µm

c> Sợi quang đơn model (Nằm trong nhóm sợi quang chiết xuất phân bậc):

Đường kính và lõi của sợi quang đơn model nhỏ hơn nhiều so với sợi quang

đa model Khi đường kính và lõi của sợi quang giảm xuống và độ sai lệch về hệ sốkhúc xạ giữa lõi và áo sơị quang giảm đi Trong trường hợp này không có sự khácbiệt nào về thời gian do sự khác biệt giữa các góc lan truyền gây ra vì vậy nó có dảithông truyền dẫn lớn (100GHz-Km hoặc hơn nữa)

2.4 Các nguyên tắc lan truyền ánh sáng của sơi quang.

2.4.1 Ánh sáng truyền qua sợi quang đa model chiết xuât bậc:

Đa mode chiết xuất bậc đa dạng sóng có chiết suất nhảy bậc Sợi quang đamodel chiết suất bậc có đường kính chỉ bằng đường kính của 1sợi tóc, bọc bênngoài là vỏ cũng bằng thuỷ tinh có chiết suất bé hơn Độ rộng băng tần đạt đến100MHz/Km Khi một tia sáng đi vào sợi quang với một góc tương đối hẹp, nó bịphản xạ liên tục ở đường biên cho đến khi nó chạy ra ở đầu cuối

Có nhiều tia sáng trong lõi, n1=const nên tốc độ của ánh sáng trong lõi là: c/n1=const

Vậy mọi tia sáng được truyền trong lõi sợi có vận tốc giống nhau Tia nào cóquãng đường đi ngắn thì thời gian truyền nhỏ sẽ đến sớm hơn và ngược lại Các tia

sáng đến cuối sợi cáp không đồng thời Xung ánh sáng ở cuối sợi cáp là xung quangtổng hợp thành phần đến xung cuối sợi cáp bị dãn rộng và sụt đỉnh, xuất hiện giaothoa giữa các xung quang ( méo tín hiệu) Vì những lý do trên mà sợi quang SI-MMchỉ sử dụng cho các đường truyền tốc độ thấp cỡ chục Mb/s trong các tuyến có cự lyngắn, không dùng trong các tuyến đường trục

Hình 2.4: Ánh sáng truyền qua sơi quang đa mode chiết suất bậc.

2.4.2 Ánh sáng truyền qua sợi quang đa mode chiết xuất liên tục ( GI-MM):

Hình 2.5: ánh sáng truyền qua sợi quang đa mode chiết suất liên tục.

rộng băng tần đạt khoảng 1GHz.Km Cấu tạo của lõi sợi quang coi như tạo bởi nhiềuthấu kính hội tụ xếp đặt theo thứ tự nhất định

Có nhiều tia sáng được truyền trong lõi, n1 giảm theo bán kính nên vận tốc củatia sáng trong lõi là :

c/n ≠ const

Vậy tia sáng nào gần tâm lõi thì vận tốc nhỏ xa lõi thì vận tốc lớn Do chiếtsuất lõi giảm liên tục theo chiều tầng của bán kính nên tia sáng không truyền thẳng

mà sẽ bị uốn cong đều có xu hướng quay trở lại lõi Quỹ đạo của tia sáng gần giốngnhư hình sin, có tia sáng chưa kịp tới bề mặt tiếp giáp giữa n1và n2 thì đã bị uốn congquay trở lại lõi Tia sáng nào có quãng đường đi dài thì có vận tốc lớn, tia sáng cóquãng đường đi ngắn thì có vận tốc nhỏ Các tia sáng đến cuối sợi cáp tương đốiđồng thời nên xung quang ít sụt đỉnh ít bị giãn rộng Vì vậy sợi GI- MM có khả năngtruyền tốc độ cao hơn SI-MM Thường được sử dụng ở các đường truyền có tốc độhàng trăm Mb/s

2.4.3 Sợi quang đơn mode chiết suất bậc:

Hình 2.6: Ánh sáng truyền qua sợi quang đơn mode chiết suất liên tục.

Đường kính của sợi quang được làm thật bé chỉ có ánh sáng song song vớitrục được truyền đi như thế sự đa dạng và méo xung được khắc phục, đường kính

100Gb/s Độ rộng băng tần được coi là vô hạn Nhưng điều này còn bị giới hạn bởinguồn sáng chỉ còn 10GHz/Km

Ánh sáng truyền trong sợi thì đạt được diều kiện chỉ còn mode cơ bản đượctruyền trong lõi sợi Có hai cấu trúc cơ bản của sợi quang đơn mode

2.5 Đặc tính suy hao của sợi quang ( Ký hiệu suy hao = AT ).

- Suy hao của sợi quang là một trong các thông số quan trọng để xác định khoảngcách thông tin trên mỗi khoảng lặp cực đại Tính bằng dB/Km

- Suy hao phụ thuộc vào bước sóng truyền qua sợi quang và phụ thuộc vào lõi sợiquang Nhưng suy hao phải đủ nhỏ có thể truyền công suất quang từ đầu phát đếnđầu thu đạt chỉ tiêu theo thiết kế

2.5.1 Các yếu tố suy hao bên trong:

Khi ánh sáng truyền trong sợi quang ánh sáng bị hấp thụ do bị cộng hưởng cựctím(UV)kết hợp với cấu trúc các nguyên tử tinh thể, đuôi cộng hưởng hồng ngoại kếthợp với các liên kết phân tử

a> Suy hao do tác động của ánh sáng vào các điện tử của nguyên tử (AT) mà đỉnhhấp thụ của nó nằm trong vùng cực tím(UV), còn đuôi của nó lan sang vùng gầnhồng ngoại (IR)- là vùng bước sóng hoạt động của các sợi quang

Đối với loai sợi quang SiO2 suy hao này được tính gần đúng theo công thức:

ATu = A0exp(λ0/λ)Trong đó: A0 = 1,108.10-3 dB/Km

λ0 = 4,582 µmb> Do tác động của ánh sáng với dao động của các phần tử (ATi) mà đỉnh hấp thụnằm trong vùng hồng ngoại Còn đuôi kéo dài nằm trong vùng gần hồng ngoại(IR)

Ati = B0exp (-λi/λ)

Trong đó : B0 = 4 1011 dB/km

ATR = C0/λ4 Trong đó: C0 ≈ 0,7 dB/ km µm4

2.5.2 Suy hao do công nghệ chế tạo sợi quang:

a> Lượng hấp thụ ánh sáng do chất bẩn của thuỷ tinh đặc biệt có hại hơn là lẫn cácion kim loại vào sợi quang Nhưng với kỹ thuật chế tạo sợi quang bây giờ yếu tốnày có thể bị loại bỏ

b> Một loại chất bẩn nữa mà kỹ thuật hiện nay không thể loại bỏ được là gốc nước

trọng lượng chiếm một phần triệu Công nghệ sản xuất sợi quang hiện nay chophép suy hao gốc nước OH gây nên chỉ chiếm khoảng 0.3 dB/Km đến 2dB/Km

nhưng có trị số suy hao bé hơn Những đỉnh này trước đây rất quan trọng đã ảnhhưởng đến các cửa sổ suy hao thấp

- Cửa sổ suy hao thứ hai gần 1,3 µm

c> Quá trình sản xuất các công đoạn chế tạo phôi thuỷ tinh, kéo sợi gây ra cáckhuyết tật và ứng suất làm suy hao khoảng 0,15 - 0,16 dB/Km đối với sợi đamode tại cửa sổ thứ ba.

2.5.3 Suy hao bên ngoài do các nguyên nhân sau:

a> Khi lắp đặt và hàn nối sợi làm cho trục của lõi sợi bị biến dạng gây nên cho sợicong và vi cong

Suy hao vi cong có thể do hai nguyên nhân sau:

- Nhiệt độ và lực ép khi lắp đặt cáp

- Khi đặt sợi cáp trong quá trình sản xuất và chế tạo sợi cáp

Cong vi mô làm tăng suy hao tỷ lệ với: exp( -R/Rc)

D: Là đường kính ngoài của sợi cáp.

a: Là bán kính lõi cáp

Ef và Eb: Là modul đàn hồi của sợi và ống đệm

b> Khi lắp đặt lực ép vào các bề mặt gồ ghề của vỏ sợi hoặc do oằn sợi nằmtrong vỏ cáp

c> Sự phụ thuộc vào nhiệt độ:

Do vật liệu chất độn và vật liệu cáp có hệ số dãn nở khác nhau Khi nhiệt độthay đổi làm cho lực ép vào sợi quang cũng thay đổi từ đó sẽ tạo ra suy hao vi cong

do biến đổi sợi

2.5.4 Suy hao do hàn nối sợi:

Các bộ nối để nối hai đầu của sợi quang với nhau trên panel hoặc các cổng

“đuôi heo” của thiết bị Đặc tính quan trọng của bộ nối là phải gắn với lõi với mức

độ chính xác cao, cụ thể làm tâm của hai lõi không được lệch nhau quá phạm vi chophép và khe hở hai đầu của sợi phải thật bé để phản xạ nhỏ nên suy hao phải thật bé

- Suy hao khi nối hai sợi có lõi khác nhau

- Suy hao do nối hai sợi có góc mở khác nhau

- Suy hao do đặt lệch sợi và sợi không đồng tâm

- Suy hao gây ra do mặt cắt của hệ số khúc xạ không đối xứng

- Suy hao do khoảng cách giữa hai đằu của sợi đặt xa nhau

- Suy hao do hai đầu của sợi có góc nghiêng

- Suy hao do phản xạ Frenel.

2.5.5 Méo mode:

Yếu tố cuối cùng sinh ra sự suy giảm tín hiệu là méo giữa các mode Đây làhậu quả của của sự chênh lệch về trễ nhóm đối với từng mode riêng rẽ tại một tần sốđơn thuần

2.6 Các hình thức lắp đặt cáp.

2.6.1 Cáp treo:

nâng lên và gắn buộc vào dây treo với vỏ ngoài của cáp Khi thi công chỉ cần nâng

và gắn day treo đó vào cột Cách lắp đặt loại này nhanh gọn, ít tốn kém hơn, nhưngảnh hưởng đến các công trình khác, không đảm bảo mỹ quan thành phố hoặc điềuhành giao thông

Đối với cáp có dây treo ngoài không đòi hỏi lực căng đặc biệt mà chỉ cần cókhả năng chịu nhiệt tốt và đặc tính cơ học tốt Loại này dùng cho những vùng cóbăng và gió mạnh hoặc có khoảng lặp quá dài

Nghành điện tử viễn thông 35 Đồ án thực tập

Laghing wire 20mm

12mm

G – FAP Support member

Meternal Strength Member

Optical Unit

Fiber Strength member

Polyruethang sheath

Slotted coer

Kelat strength member Polyethylen Sheath

With internal Sheangth member

12mm With internal streng member

Loại tự treo phải có ứng suất cơ và nhiệt cao trong quá trình khai thác, phải đảm bảochịu được lực căng lớn Loại có dây treo ngoài có thể sử dụng mọi loại cấu trúcnhưng loại tự treo chỉ dùng cấu trúc đệm lỏng để sợi không gian di chuyển tự do.

2.6.2 Cáp cống:

Đường cống đặt cáp làm bằng bê tông, ống sành hoặc ống nhựa được nối vớinhau bằng các bể cáp (hầm cáp) sau đó cáp được luồn vào trong cống Hình thức nàyxây dựng tốn kém Kỹ thuật lắp đặt phức tạp, nhưng nó thích hợp với mạng lưới cốđịnh, lâu dài và đảm bảo mỹ quan trong thành phố, không gây cản trở giao thông,quản lý mạng cáp tiện

Cáp cống không có dây bện để treo.

Cáp cống phải chụi lực kéo và chống vặn cáp khi kéo vào cống Cáp phải nhẹ đểlắp đặt trong tuyến có cự ly dài và mềm mại tránh dủi do khi lắp đặt Vỏ cáp chọnsao cho tự nó có khả năng giảm ma sát đến mức tối thiểu để kéo đặt trong cống dễdàng thường là vỏ PE

2.6.4 Cáp trong nhà và các vượt:

Cáp trong nhà là loại cáp có ít sợi có cấu trúc chặt để cho đường kính của cápnhỏ và mềm mại chống va đập, dễ nối Có khả năng chống gậm nhấm và chống xâyxát

Cáp vượt giữa các nhà cao tầng cũng là loại cáp trong nhà (có thể sử dụng loạicáp tự treo)

Cáp trong nhà và cáp vượt đều phải dính sát tường nhà cao tầng vỏ cáp phảiđược chế tạo bằng chất không bắt lửa không tạo ra hơi độc và khói đen.

Nghành điện tử viễn thông 37 Đồ án thực tập

2,5mm

PVC SHEATH

ARAMID FIBER STRENGTHMEMBER

FIBER

S PVC SHEATH

FLAT UNDER