LUẬN văn sư PHẠM vật lý cáp QUANG và kỹ THUẬT hàn nối cáp sợi QUANG

Ánh sáng laser là ánh sáng kết hợp không gian đóng vai trò là một nguồn sáng rất quan trọng vì sợi quang truyền tải tín hiệu trên một mode truyền dẫn trong lõi, chịu ảnh hưởng của giao t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

Luận Văn Tốt Nghiệp

Ngành: Sư phạm Vật Lí – Công Nghệ

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

ThS - GVC Hoàng Xuân Dinh Nguyễn Bích Tuyền

Lớp: SP Vật Lý_CN K34

MSSV: 1087076

Cần Thơ, 05 / 2012

Sắp rời khỏi mái trường với những kiến thức quý báo mà thầy cô đã truyền đạt cho em Em xin chân thành cám ơn qu ý thầy cô đã tận tình dạy dỗ em trong bao năm qua trên giảng đường đại học Những kiến thức mà em đã học được để thực hiện luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Hoàng Xuân Dinh, người đã tận tình hướng dẫn

em làm bài luận văn này Thầy đã chỉ dạy em rất nhiều điều từ cách làm một bài luận văn sao cho mang tính khoa học, cho đến việc thầy sửa từng chữ trong bài làm để sao cho bài làm hoàn thiện nhất Em không chỉ học ở nơi thầy kiến thức mà còn học được nhiều

từ những đức tính tốt đẹp của thầy Một lần nữa em xin cảm ơn thầy rất nhiều!

Do lần đầu thực hiện đề tài luận văn nên sẽ không tránh khỏi những sai sót dù đã rất cố gắng chỉnh sửa Vì vậy, em rất mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến!

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và các bạn đã đồng hành cùng em trrong quá trình học ở ĐHCT Xin gởi đến quý thầy cô lời chúc sức khỏe và thành công!

Em xin chân thành cảm ơn!

2 Các giả thuyết của đề tài 1

3 Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài 1

3.1Phương pháp nghiên cứu 1

3.2Phương tiện thực hiện đề tài 2

4 Các bước thực hiện đề tài 2

Phần NỘI DUNG Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

1 Ánh sáng và các lý thuyết về ánh sáng 3

1.1 Lý thuyết hạt ánh sáng 3

1.2 Lý thuyết sóng ánh sáng 3

1.3 Lý thuyết điện từ 4

1.4 Thuyết tương đối 4

1.5 Lý thuyết lượng tử ánh sáng 4

2 Các đặc điểm cơ bản của ánh sáng 5

2.1 Ba đặc điểm cơ bản của ánh sáng 5

2.1.1 Tính truyền thẳng của ánh sáng 5

2.1.2 Sự khúc xạ và phản xạ của ánh sáng 5

2.2 Đặc tính không kết hợp của ánh sáng tự nhiên 6

2.3 Đặc tính kết hợp của ánh sáng laser 6

3 Thông tin quang 7

3.1 Sự phát triển của thông tin quang 7

3.2 Tổng quan về hệ thống thông tin quang 8

3.3 Ưu điểm của kỹ thuật truyền dẫn quang 9

Chương II: SỢI QUANG 11

1 Sợi quang và cấu tạo sợi quang 11

1.1 Sợi quang 11

1.2 Cấu tạo sợi quang 11

2 Nguyên lý truyền ánh sáng qua sợi quang 12

3 Phân loại sợi quang 13

4 Tán xạ của sợi quang và tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang 14

4.1 Tán xạ của sợi quang 14

4.2 Tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang 15

Chương III: CÁP QUANG 15

1 Sợi quang trong cáp quang 16

1.1 Yêu cầu đối với sợi quang 16

1.2 Các phương pháp chế tạo sợi quang 17

2 Cáp quang 17

2.4 Ưu điểm cáp quang 19

2.5 Phân loại cáp quang 22

2.5.1 Phân loại theo cấu trúc 22

2.5.2 Phân loại theo mục đích sử dụng 23

2.5.3 Phân loại theo điều kiện lắp đặt 24

a) Cáp treo 24

b) Cáp kéo trong cống 25

c) Cáp chôn trực tiếp 26

d) Cáp đặt trong nhà 29

e) Cáp ngập nước và thả biển 29

2.6 Ứng dụng của cáp quang 30

Chương IV: KỸ THUẬT HÀN NỐI CÁP SỢI QUANG 32

1 Lý do hàn nối cáp sợi quang 32

2 Định nghĩa hàn cáp sợi quang 32

2.1 Định nghĩa mối hàn nhiệt và mối nối cơ khí 32

2.2 Tại sao phải dung một mối hàn nhiệt 33

3 Các phương pháp hàn nối sợi quang 33

3.1 Hàn nối bằng keo dính 33

3.2 Hàn nóng chảy 34

3.2.1 Nguyên tắc hàn hồ quang 34

3.2.2 Quy trình hàn nối cáp sợi quang 34

3.2.3 Mối hàn nhiệt 36

3.3 Sử dụng bộ nối cơ khí 37

4 Các bước hàn nối sợi quang 38

4.1 Tuốt vỏ, làm sạch, bấm mặt cắt 38

4.2 Nạp sợi quang 38

4.3 Hàn sợi quang 38

4.4 Chẩn đoán và sửa lỗi 38

4.5 Tháo cáp ra và bảo vệ mối hàn 39

5 Máy hàn nhiệt 39

5.1 Hoạt động của máy hàn nhiệt 39

5.2 Nguyên tắc hoạt động của máy hàn 40

5.2.1 Máy hàn gióng thẳng sợi quang 40

5.2.2 Máy hàn kiểm tra 42

5.2.3 Hàn 42

5.2.4 Đo lại suy hao mối hàn 42

5.3 Các loại máy hàn 43

Chương V: CƠ CHẾ SUY HAO VÀ BẢO VỆ MỐI HÀN NỐI 45

1 Cơ chế suy hao 45

1.1 Định nghĩa suy hao 45

2 Đo tổn hao mối nối 53

3 Bảo vệ mối nối 55

3.1 Khay hàn 55

3.2 Măng xông cáp 55

3.2.1 Vai trò 55

3.2.2 Nguyên tắc măng xông 56

Phần KẾT LUẬN Tài liệu tham khảo 57

Phần MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Một xã hội nói chung hay mỗi cá nhân nói riêng muốn phát triển để ngày càng tiến

bộ thì phải không ngừng học tập, trao đổi, mở rộng kiến thức Internet đã xuất hiện và trở thành nhu cầu thiết yếu, giúp mỗi người ở khắp nơi trên thế giới có thể trao đổi học tập, giao tiếp, giải trí dễ dàng và nhanh chóng Theo xu thế phát triển công nghệ truyền dẫn thế giới, Cáp quang ra đời trở thành cơ sở của Internet và Wi-Fi Việc truyền thông tin qua cáp quang sẽ được thực hiện rất nhanh, hiệu quả, an toàn và quan trọng hơn là không

bị nhiễu điện từ

Tuy nhiên việc chế tạo ra cáp sợi quang cũng có một số hạn chế về kỹ thuật,

phương pháp lắp đặt nên chiều dài của các cuộn cáp nói chung có hạn Do đó cần phải nối các cuộn cáp lại với nhau Hàn nối cáp quang là một nghề hái ra tiền, nhưng không phải ai cũng làm được vì đòi hỏi kỹ năng khéo léo, phải có thiết bị chuyên dùng (giá tiền chẳng kém gì mua router) và một số kiến thức nhất định

Em chọn đề tài này cũng nhằm bổ sung thêm kiến thức cho bản thân và những ứng dụng có liên quan đến đề tài này trong tương lai, đồng thời cũng giúp ích phần nào cho công tác giảng dạy của em sau này

2 CÁC GIẢ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI

- Cáp quang và sợi quang là gì?

- Có mấy cách hàn nối cáp sợi quang ?

- Sau khi hàn chúng ta phải bảo vệ mối nối ra sao ?

 Do đó, nội dung nghiên cứu của em gồm có:

- Nghiên cứu về sợi quang và cáp quang

- Tìm hiểu các cách hàn nối cáp sợi quang

- Nghiên cứu về cách bảo vệ mối nối sau khi hàn

3 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

3.1 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện đề tài này, em đã hoàn thành phần nghiên cứu của mình với các phương pháp sau:

- Nghiên cứu về việc hàn nối cáp và bảo vệ mối nối sau khi hàn Tìm các tài liệu

có liên quan như: giáo trình, sách, luận văn hoặc tiểu luận có liên quan, những bài báo cáo của các bạn về cáp quang và ứng dụng, tài liệu trên mạng, đọc và tổng hợp sau đó viết bài

3.2 Phương tiện thực hiện đề tài

- Tài liệu tham khảo: Sách, bài giảng, Luận văn tốt nghiệp Đại học, tài liệu từ các bài báo cáo của các bạn về cáp quang và ứng dụng, tài liệu từ Internet

- Ý kiến nhận được từ: giáo viên hướng dẫn, các thầy cô trong bộ môn và các bạn sinh viên

4 CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Bước 1: Nhận đề tài, xác định nhiệm vụ cần đạt được của đề tài

- Bước 2: Tìm các tài liệu có liên quan đến đề tài và đọc tài liệu, nghiên cứu tài liệu, tham khảo ý kiến từ thầy cô, bạn bè

- Bước 3: Tổng hợp tài liệu, tiến hành viết đề tài và trao đổi với giáo viên hướng dẫn

- Bước 4: Nộp đề tài cho giáo viên hướng dẫn, tham khảo ý kiến và chỉnh sửa

- Bước 5: Viết hoàn chỉnh đề tài và nộp

Phần NỘI DUNG

Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Ánh sáng là từ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong

vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường (tức là từ khoảng 400 nm đến 700 nm)

Giống như mọi bức xạ điện từ, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sóng hạt

chuyển động gọi là photon Ánh sáng do Mặt Trời tạo ra còn được gọi là ánh nắng (hay

còn gọi là ánh sáng trắng bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến

tím); ánh sáng Mặt Trăng mà chúng ta thấy được gọi là ánh trăng thực tế là ánh sáng do

mặt trời chiếu tới mặt trăng phản xạ đi tới mắt người; ánh sáng do đèn tạo ra còn được

gọi là ánh đèn

"Ánh sáng lạnh" là ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quang phổ tím

"Ánh sáng nóng" là ánh sáng có bước sóng nằm gần vùng đỏ Ánh sáng có quang phổ trải

đều từ đỏ đến tím là ánh sáng trắng; còn ánh sáng có bước sóng tập trung tại vùng quang

phổ rất hẹp gọi là "ánh sáng đơn sắc"

1.1 Lý thuyết hạt ánh sáng

Lý thuyết hạt ánh sáng, được Isaac Newton đưa ra, cho rằng dòng ánh sáng là

dòng di chuyển của các hạt vật chất Lý thuyết này giải thích được hiện tượng phản xạ và

một số tính chất khác của ánh sáng; tuy nhiên không giải thích được nhiều hiện tượng

như giao thoa, nhiễu xạ mang tính chất sóng

1.2 Lý thuyết sóng ánh sáng

Lý thuyết sóng ánh sáng, được Christiaan Huygens đưa ra, cho rằng dòng ánh

sáng là sự lan truyền của sóng Lý thuyết này giải thích được nhiều hiện tượng mang tính

chất sóng của ánh sáng như giao thoa, nhiễu xạ ; đồng thời giải thích tốt hiện tượng khúc

xạ và phản xạ

Lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ánh sáng ra đời cùng thời điểm, thế kỷ 17 và đã

gây ra cuộc tranh luận lớn giữa hai trường phái

Năm 1817, Thomas Young đề xuất rằng sóng ánh sáng là sóng ngang, chứ không

phải sóng dọc Chúng dao động vuông góc với hướng truyền, chứ không theo hướng

1.3 Lý thuyết điện từ

Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ra đời, lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell năm 1865, khẳng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng Đặc biệt, lý thuyết này kết nối các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học, cho thấy ánh sáng chỉ là một trường hợp riêng của sóng điện từ

Các thí nghiệm sau này về sóng điện từ, như của Heinrich Rudolf Hertz năm 1887,

đều khẳng định tính chính xác của lý thuyết của Maxwell

1.4 Thuyết tương đối

Thuyết tương đối của Albert Einstein ra đời, 1905, với mục đích ban đầu là giải thích hiện tượng vận tốc ánh sáng không phụ thuộc hệ quy chiếu và sự không tồn tại của môi trường ête, bằng cách thay đổi ràng buộc của cơ học cổ điển

Trong lý thuyết tương đối hẹp, các tiên đề của cơ học được thay đổi, để đảm bảo thông qua các phép biến đổi hệ quy chiếu, vận tốc ánh sáng luôn là hằng số Lý thuyết này đã giải thích được chuyển động của các vật thể ở tốc độ cao và tiếp tục được mở rộng thành lý thuyết tương đối rộng, trong đó giải thích chuyển động của ánh sáng nói riêng và vật chất nói chung trong không gian bị bóp méo bởi vật chất

Thí nghiệm đo sự bẻ cong đường đi ánh sáng của các ngôi sao khi đi qua gần Mặt Trời, lần đầu vào nhật thực năm 1919, đã khẳng định độ chính xác của lý thuyết tương

đối rộng

1.5 Lý thuyết lượng tử ánh sáng

Lý thuyết lượng tử của ánh sáng nói riêng và vật chất nói chung ra đời khi các thí nghiệm về bức xạ vật đen được giải thích bởi Max Planck và hiệu ứng quang điện được giải thích bởi Albert Einstein đều cần dùng đến giả thuyết rằng ánh sáng là dòng chuyển

động của các hạt riêng lẻ, gọi là quang tử (photon)

Vì tính chất hạt và tính chất sóng cùng được quan sát ở ánh sáng, và cho mọi vật chất nói chung, lý thuyết lượng tử đi đến kết luận về lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng và vật chất; đúc kết ở công thức De Broglie, 1924, liên hệ giữa động lượng một hạt và bước sóng của nó

2 Các đặc điểm của ánh sáng

2.1 Ba đặc điểm cơ bản của ánh sáng

Ánh sáng có ba đặc điểm là: ánh sáng truyền thẳng, ánh sáng khúc xạ, ánh sáng phản xạ

(n1 ≠ n2) thì tia sáng tách thành 2 tia mới : Một tia khúc xạ sang môi trường 2, một tia

phản xạ lại môi trường 1 Các tia tới, tia khúc xạ và tia phản xạ được mô tả (Hình 1.1)

- Nếu n1 < n2 thì sinα > sinβ tức là α > β tia khúc xạ lệch về phía gần pháp tuyến

- Nếu n1 > n2 thì sinα < sinβ tức là α < β tia khúc xạ lệch về phía xa pháp tuyến hơn

Đặc biệt tại trường hợp n1 > n2 nếu tăng α thì β cũng tăng theo nhưng β luôn lớn hơn α Khi góc tới α tăng đến giá trị mà β = 900 (tia khúc xạ nằm song song với mặt ngăn cách) Thì góc tới tương ứng trường hợp này gọi là góc tới hạn igh

Nếu tiếp tục tăng góc tới lớn hơn góc tới hạn igh thì không còn tia khúc xạ nữa mà chỉ có tia phản xạ Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần

Góc tới hạn igh được tính dựa vào công thức Snell

n1sinα = n2sinβ

↔ n1sinigh = n2sin900

↔ n1sinigh = n2

Như vậy để có hiện tượng phản xạ toàn phần phải có 2 điều kiện:

- Môi trường 1 chứa tia tới phải có chiết suất lớn hơn chiết suất môi trường 2

- Góc tới lớn hơn góc tới hạn

2.2 Đặc tính không kết hợp của ánh sáng tự nhiên

Ánh sáng của nguồn bức xạ thông thường đều không có tính kết hợp Khi nguồn bức xạ hoạt động, từng nguyên tử riêng lẻ bức xạ ngẫu nhiên Các xung ánh sáng, mỗi xung chứa đựng dao động riêng Các xung ánh sáng chỉ tồn tại trong thời gian ngắn 10-8 s ( đi được khoảng 3m), sau đó các nguyên tử ngừng bức xạ trong một thời gian dài Trong thời gian đó, các nguyên tử lại bức xạ các xung ánh sáng Mặc dù các xung ánh sáng cũng chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, nhưng nhờ công các xung này mà có một luồng ánh sáng liên tục bức xạ ra ngoài

Vì các nguyên tử bức xạ ánh sáng ngẫu nhiên, không đồng bộ nhau nên pha của ánh sáng bức xạ luôn biến đổi ngẫu nhiên Các nguồn ánh sáng tự nhiên không bao giờ giao thoa lẫn nhau trong một thời gian dài vì pha của chúng luôn thay đổi và thay đổi rất nhanh Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng không kết hợp

2.3 Đặc tính kết hợp của ánh sáng laser

Ánh sáng kết hợp không gian : Ánh sáng có sóng cùng pha với một sóng khác theo phương mặt phẳng thẳng đứng với phương truyền sóng được xem là ánh sáng kết hợp trong miền không gian

Ánh sáng laser là ánh sáng kết hợp không gian đóng vai trò là một nguồn sáng rất quan trọng vì sợi quang truyền tải tín hiệu trên một mode truyền dẫn trong lõi, chịu ảnh hưởng của giao thoa

Ánh sáng kết hợp thời gian : ánh sáng có bước sóng đơn, duy nhất là ánh sáng kết hợp trong miền thời gian

Ánh sáng laser không thể tìm thấy trong tự nhiên Ánh sáng laser đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc đưa thông tin sợi quang vào ứng dụng thực tế Nghiên cứu các diode laser, mang về nguồn ánh sáng có tính kết hợp về thời gian Công nghệ thông tin quang sẽ biến đổi pha thay vì sử dụng biến đổi cường độ như hiện nay Truyền dẫn ánh sáng kết hợp là công nghệ truyền dẫn dung lượng siêu lớn trong tương lai

3 Thông tin quang

Khác với thông tin hữu tuyến và vô tuyến - các loại thông tin sử dụng các môi trường truyền dẫn tương ứng là dây dẫn và không gian - thông tin quang là một hệ thống truyền tin thông qua sợi quang Điều đó có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang Tại nơi nhận, nó lại được biến đổi trở lại thành thông tin ban đầu

3.1 Sự phát triển của thông tin quang

Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người

về chuyển động, hình dáng và màu sắc của sự vật thông qua đôi mắt Tiếp đó, một hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng những ngọn đèn hải đăng

các đèn hiệu Sau đó, năm 1971 VC Chape phát minh ra một máy điện báo quang

Thiết bị này sử dụng khí quyển như là một môi trường truyền dẫn và do đó chịu

ảnh hưởng của các điều kiện về thời tiết Để giải quyết hạn chế này, Marconi đã sáng chế

ra máy điện báo vô tuyến và có khả năng thực hiện thông tin giữa những người gửi và người nhận ở xa nhau

Đầu năm 1980, A.G Bell - người phát minh ra hệ thống điện thoại – đã nghĩ ra

Tuy nhiên sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ bê do sự xuất hiện của hệ thống vô tuyến

Sự nghiên cứu hiện đại về thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh thành công của Laser năm 1960 và bằng khuyến nghị của Kao và Hockham năm 1966 về việc chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp 4 năm sau Kapron đã có thể chế tạo các sợi quang trong suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20 dB/km Được cổ vũ bởi thành công này, các nhà khoa học và kỹ sư trên toàn thế giới đã tiến hành các hoạt động nghiên cứu và phát triển và kết quả là công nghệ mới về giảm suy hao truyền dẫn, về tăng giải thông các laser bán dẫn… đã được phát triển thành công những năm 70 Hơn nữa, trong những năm

70 laser bán dẫn có khả năng thực hiện dao động liên tục ở nhiệt độ khai thác đã được chế tạo Tuổi thọ của nó được ước lượng hơn 100 năm Dựa trên các công nghệ sợi quang

và laser bán dẫn giờ đây đã có thể gửi một khối lượng lớn các tín hiệu âm thanh / dữ liệu

đến các địa điểm cách xa hàng 100 km bằng một sợi quang có độ dày như một sợi tóc,

không cần đến các bộ tái tạo Hiện nay các hoạt động nghiên cứu nghiêm chỉnh đang

được tiến hành trong lĩnh vực được gọi là photon học – là một lĩnh vực tối quan trọng đối

với tất cả các hệ thống thông tin quang, có khả năng phát hiện, xử lý, trao đổi và truyền dẫn thông tin bằng phương tiện ánh sáng Photon học có khả năng sẽ được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử và viễn thông trong thế kỷ 21

3.2 Tổng quan về hệ thống thông tin quang

3.2.1 Cấu hình hệ thống thông tin quang

Để thiết lập một hệ thống truyền dẫn hợp lý, việc lựa chọn môi trường truyền dẫn,

phương pháp điều chế / ghép kênh đã được xem xét trước tiên Cho đến nay thì không gian được sử dụng một cách rộng rãi cho thông tin vô tuyến, còn cáp đối xứng và cáp

đồng trục cho thông tin hữu tuyến Sau đây là phương pháp truyền dẫn hiện đang có sẵn

dựa trên việc sử dụng cáp quang Sự điều chế sóng mang quang của hệ thống truyền dẫn quang hiện nay được thực hiện với sự điều chế theo mật độ vì các nguyên nhân sau :

a Sóng mang quang, nhận được từ các phần tử phát quang hiện có, không đủ ổn

định để phát thông tin sau khi có sự thay đổi về pha và độ khuếch đại và phần lớn là

không phải các sóng mang quang đơn tần

b Hiện nay, các Laser bán dẫn được chế tạo đã có tính nhất quán tuyệt vời và do

đó có khả năng cung cấp sóng mang quang ổn định

c Nếu một sóng mang đơn tần có tần số cao được phát đi theo cáp quang đa mode

- điều mà có thể xử lý một cách dễ dàng – thì các đặc tính truyền dẫn thay đổi tương đối phức tạp và cáp quang bị dao động do sự giao thoa gây ra bởi sự biến đổi mode hoặc do phản xạ trong khi truyền dẫn và kết quả là rất khó sản xuất một hệ thống truyền dẫn ổn

định Vì vậy, trong nhiều ứng dụng, việc sử dụng phương pháp điều chế mật độ có khả

năng sẽ được tiếp tục

3.2.2 Những thành phần cơ bản của hệ thống truyền dẫn quang

Hệ thống truyền dẫn quang bao gồm các phần tử phát xạ ánh sáng (nguồn sáng), các sợi quang (môi trừơng truyền dẫn) và các phần tử thu để nhận ánh sáng truyền qua sợi quang

Các phần tử sau đây được chọn để sử dụng :

- Sợi quang đa mode chỉ số bước

- Sợi quang đa mode chỉ số lớp

- Sợi quang đơn mode

- Phần tử thu ánh sáng

- Điôt quang kiểu thác (APD)

- Điôt quang PIN (PIN - PD)

3.3 Ưu điểm của kỹ thuật truyền dẫn quang

So với hệ thống truyền dẫn trên kim loại, hệ thống truyền dẫn trên cáp quang có

những ưu điểm sau :

Sợi quang nhỏ và nhẹ hơn cáp kim loại, đường kính mẫu sợi quang là 0.1 mm, nhỏ hơn rất nhiều so với sợi cáp đồng trục có đường kính 10 mm

Sợi cáp nhỏ, nhẹ hơn sợi cáp kim loại, dễ uốn cong Chi phí chế tạo vật liệu ít, cáp lại được lắp đặt dễ dàng và thuận lợi ngay cả bằng tay Các cáp quang hiện nay cho phép tăng được nhiều kênh truyền dẫn mà chỉ tăng kích thước cáp rất ít

Sợi quang chế tạo từ thủy tinh thạch anh là môi trường trung tính với ảnh hưởng của nước, axit, kiềm,… nên không sợ ăn mòn, và ngay cả khi lớp vỏ bảo vệ bên ngoài hư hỏng nhưng sợi thủy tinh vẫn còn tốt vẫn đảm bảo truyền tín hiệu tốt

Sợi thủy tinh là sợi điện môi nên hoàn toàn cách điện, không sợ bị chập mạch Tính hiệu truyền trong sợi quang không bị ảnh hưởng bởi điện từ trường bên ngoài, nên có thể sử dụng sợi quang cho các hệ thống thông tin ở những nơi có nhiễu

điện từ trường mạnh như trong các nhà máy, nhà máy điện… mà không cần che chắn ảnh

hưởng điện từ

Cũng vì nhẹ mà không bị ảnh hưởng bởi điện từ nên sợi quang cũng được sử dụng nhiều trong máy bay, tàu thủy hoặc trong công nghệ truyền số

Không gây nhiễu bên ngoài và không gây xuyên âm thanh giữa các sợi quang,

đảm bảo không bị nghe trộm

Vì sợi quang là sợi điện môi, nên đầu vào và đầu ra của hệ thống hoàn toàn cách

điện và không có vòng chảy qua đất

Tiêu hao nhỏ không phụ thuộc tần số tín hiệu và tiêu hao nhỏ trong dãy tần số rộng nên cho phép truyền dẫn băng thông rộng

Vì có tiêu hao nhỏ nên cho phép đạt cự ly khoảng lặp lớn hơn cáp kim loại rất nhiều

Người ta tính toán rằng nếu chế tạo được 100000 km cáp/năm thì giá thành một hệ thống truyền dẫn quang chỉ bằng 1/10 giá thành của truyền dẫn trên cáp kim loại có cùng năng lực truyền dẫn

Chương II : SỢI QUANG

1 Sợi quang và cấu tạo sợi quang

1.2.Cấu tạo sợi quang

Sợi quang có cấu tạo là một ống dẫn sóng hình trụ trong đó ánh sáng có thể lan

truyền được Chúng có lõi ở giữa và có phần vỏ bao bọc xung quanh lõi (Hình 2.2) Để

ánh sáng có thể phản xạ toàn phần trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của lớp vỏ một chút

- Core(lõi): Có dạng hình trụ tròn, là trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi, chiết suất n1, đường kính cỡ 1 vài µm (lớn hơn bước sóng truyền tải cỡ vài chục lần)

- Cladding(vỏ): Có dạng hình trụ bao quanh lõi, là vật chất bên ngoài bao bọc lõi,

có chiết suất n2< n1, đường kính khoảng 0.1mm,làm bằng thủy tinh hoặc plastic

Ngoài ra còn có các thành phần khác như:

• Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt

• Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp quang Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của sợi quang

2 Nguyên lý truyền ánh sáng qua sợi quang

Nguyên lý cơ bản trong sợi quang dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần của ánh

sáng (Hình 2.3) và (Hình 2.5)

Hình 2.3 Nguyên lý truyền ánh sáng trong sợi quang

Xét tia tới SI đến điểm I trên tiết diện MN của sợi dây Tia này bị khúc xạ khi đi vào sợi dây Tia khúc xạ tới mặt phẳng tiếp xúc giữa lõi và lớp vỏ tại I1 dưới góc tới i lớn hơn góc tới hạn và bị phản xạ toàn phần

Hiện tượng phản xạ toàn phần như vậy lặp lại nhiều lần liên tiếp tại các điểm I2,

I3

Tia sáng được dẫn qua sợi quang học mà cường độ sáng bị giảm không đáng kể Các tia sáng truyền trong lõi sợi quang thuộc một trong hai nhóm Nhóm thứ nhất

gồm các tia sáng đi qua trục của sợi quang các tia này gọi là tia kinh tuyến.Trong hình

2.4(a) có hai tia kinh tuyến trong sợi quang bậc thang) Nhóm thứ hai là tia xoắn hình

V b Lõi

hình 2.4(b) vì nó không bao giờ sử dụng hết diện tích của sợi quang các tia này truyền

trong cự ly lớn hơn các tia kinh tuyến và vì vậy nó bị suy giảm nhiều hơn

Hình 2.4 Đường truyền của tia kinh tuyến (a) và tia xoắn (b) trong sợi quang bậc thang

Hình 2.5 Ánh sáng lan truyền trong sợi quang

3 Phân loại sợi quang

Việc phân loại sợi quang phụ thuộc vào sự thay đổi thành phần chiết suất của lõi sợi Loại sợi có chỉ số chiết suất đồng đều ở lõi sợi gọi là sợi có chỉ số chiết suất phân bậc

SI (Step Index), loại sợi có chỉ số chiết suất ở lõi giảm dần từ tâm lõi sợi ra tới tiếp giáp lõi và lớp bọc gọi là sợi có chỉ số chiết suất giảm dần GI (Graded Index) Nếu phân chia theo mode truyền dẫn thì có sợi đa mode MM (Multimode) và sợi đơn mode SM (Single mode) Sợi đa mode cho phép nhiều mode truyền dẫn trong nó, còn sợi đơn mode chỉ cho phép 1 mode truyền trong nó

a

b

Bảng 2.1 Phân loại sợi quang

Phân loại theo chỉ số chiết suất - Sợi có chỉ số chiết suất phân bậc

- Sợi có chỉ số chiết suất giảm dần Phân loại theo mode truyền dẫn - Sợi đơn mode

- Sợi đa mode

Phân loại theo cấu trúc vật liệu

- Sợi thuỷ tinh

- Sợi lõi thuỷ tinh lớp bọc chất dẻo

- Sợi thuỷ tinh nhiều thành phần

- Sợi chất dẻo

Bảng 2.2 Các thông số tiêu chuẩn của sợi quang

Loại Các thông số

Sợi quang chiết suất

Tỷ lệ đồng tâm 6% hoặc ít hơn 0,5 ÷ 3 µm

Tỷ lệ không tròn của lõi 6% hoặc ít hơn

Tỷ lệ không tròn của lớp

bọc

2% hoặc ít hơn 2% hoặc ít hơn

4 Tán xạ của sợi quang và tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang

4.1 Tán xạ của sợi quang

4.1.1 Hiện tượng

Khi truyền các tín hiệu digital qua sợi quang, xuất hiện hiện tựơng dãn rộng các xung ánh sáng ở đầu thu, thậm chí trong một số trường hợp xung lân cận đè lên nhau, không phân biệt được các xung gây ra méo tín hiệu khi tái sinh

4.1.2 Nguyên nhân - Ảnh hưởng

4.1.3 Phân loại

- Tán xạ vật liệu

- Tán xạ mode hay tán xạ đa mode

- Tán xạ mặt đất ( chiết suất thay đổi trên mặt cắt của sợi )

a = -10 lg P2/P1

4.2.2 Nguyên nhân gây tổn hao

Do hiện tượng hấp thụ quang (hiện tượng tự hấp thụ, hiện tượng hấp thụ không tinh khiết) và hiện tượng tán xạ ánh sáng (tán xạ Rayleigh, tán xạ do cấu trúc sợi quang không đồng nhất), do bị uốn cong, do hàn nối và ghép các sợi quang và các linh kiện thu phát quang

Chương III : CÁP QUANG

1.1 Yêu cầu đối với sợi quang

Cũng giống như cáp thông tin điện, các sợi quang được chế tạo xong chưa được

đem sử dụng ngay mà được dùng để sản xuất cáp thì để đảm bảo những tính năng truyền

dẫn ánh sáng và có tuổi thọ cao, sợi quang cần có yêu cầu sau đây:

- Về cơ: bền vững không đứt, gãy do các lực kéo, lực cắt ngang và lực uốn cong Không bị giản nở quá lớn do tác động của lực kéo thường xuyên, tốc độ lão hóa chậm

- Về tính truyền dẫn ánh sáng: Vật liệu phải rất tinh khiết, cấu tạo ruột và vỏ phải

đều đặn, không có chỗ khuyết tật để tránh sự tán xạ của ánh sáng, sinh tiêu hao phụ gây

méo dạng tín hiệu

Các sợi quang sau khi chế tạo hoàn chỉnh đều được phủ hai lớp để bảo vệ, thường

là polyme hữu cơ Lớp bên trong để phân bố tải trọng lên sợi và tăng độ bền của sợi do tác dụng uốn cong Lớp bên ngoài để bảo vệ bề mặt sợi khỏi những tác động cơ làm hỏng sợi Ngoài ra, lớp bảo vệ bên ngoài cũng có chiết suất lớn hơn chiết suất của thủy tinh vỏ sợi để chặn các tia sáng lạ không truyền vào lớp vỏ sợi

Đặc tính cơ bản của sợi quang được quyết định bởi vật liệu chế tạo sợi và bởi lớp

bảo vệ bên ngoài Nếu do tác động của lực kéo hoặc lực uốn cong mà sợi bị đứt thì có nhiều nguyên nhân, người ta chia ra 3 loại sau đây:

1 Đứt do lực kéo lớn, khoảng trên 40N thì nguyên nhân có thể do cấu trúc của

thạch anh hay do bề mặt của sợi có chỗ bị rạn vỡ

2 Đứt do lực kéo trung bình, khoảng từ 15N đến 40N, thường do tạp chất nằm

trong vỏ sợi, gây nên các chỗ khuyết tật

3 Đứt do lực kéo dưới 15N, thường do các khuyết tật trên bề mặt, do bọt khí, do

có các tạp chất trong lớp bảo vệ, do phủ lớp bảo vệ kém

Khi quấn sợi để tạo thành cáp sẽ xuất hiện các lực kéo vài Niuton, nếu sợi rơi vào trường hợp thứ ba như trên thì rất nguy hiểm, vì vậy để bảo đảm chế tạo cáp chắc chắn và

để trong quá trình thí nghiệm cáp bền vững, thì sợi phải chịu đựng được lực kéo khoảng 4

- 5N trong thời gian 1s

Nếu sợi được phủ lớp bảo vệ nhựa Acrylat thì một mét phải chịu được lực thử là

50 N Khi đó mới có khả năng kéo được sợi có chiều dài đến 10 km

Đặc tính truyền dẫn ánh sáng của sợi thì lại được quyết định bởi kích thước của

ruột sợi, bởi chiết suất trong ruột và vỏ sợi và bởi đồng bộ đều của chiết suất, tức là phụ thuộc vào công nghệ và kỹ thuật chế tạo sợi

1.2 Các phương pháp chế tạo sợi quang

Có hai phương pháp chế tạo sợi quang :

Phương pháp thứ nhất là vật liệu làm ruột và vỏ được đưa vào lò nấu chảy rồi kéo chảy ra ngoài tạo thành dạng sợi

Phương pháp thứ hai thì sử dụng dạng phôi có sẵn cũng gồm dạng vỏ và dạng ruột

đem kéo nóng thành sợi

Yêu cầu nhiệt độ và tốc độ kéo rất ổn định để đảm bảo kích thước hình học và dạng đường cong biến thiên của chiết suất yêu cầu Phải chú ý tránh bụi bẩn và tạp chất,

để không làm hỏng bề mặt nóng chảy của sợi Khi sợi kéo ra còn nóng phải được phủ lớp

bảo vệ luôn, để sau khi nguội đã có lớp phủ bảo vệ hoàn chỉnh và đồng đều

2 Cáp quang

2.1 Lịch sử phát triển cáp quang

Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người

về chuyển động, hình dáng và màu sắc của sự vật thông qua đôi mắt

 Tiếp đó, một hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng

các đèn hải đăng các đèn hiệu

 Sau đó, năm 1791, VC.Chape phát minh ra một máy điện báo quang

 Năm 1895, Marconi đã sáng chế ra máy điện báo vô tuyến

 Đầu năm 1980, A.G.Bell đã nghĩ ra một thiết bị quang thoại có khả năng

biến đổi dao động của máy phát thành ánh sáng

 Tuy nhiên, sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ do sự xuất hiện hệ

thống vô tuyến

 Sự nghiên cứu hiện đại về thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh

thành công của Laser năm 1960 bởi nhà vật lý người Mỹ Theodore Maiman

 Năm 1966, Charles Kuen Kao và George Hockman đã công bố khám phá mới đầy hứa hẹn về khả năng của sợi quang - những sợi thủy tinh hoặc nhựa trong suốt, linh

hoạt và mỏng hơn một sợi tóc

Tuy nhiên, ông đã truyền cảm ứng cho nhiều nhà khoa học nghiên cứu về các tiềm năng của sợi quang học trong các thập niên kế tiếp

 Năm 1970, Corning Glass Works chế tạo một cáp quang phá vỡ giới hạn 20dB

(17dB/km)

 Cuối những năm 70, các công ty viễn thông quyết định triển khai và sử dụng

công nghệ này Mạng cáp quang bắt đầu phổ biến ở các thành phố cũng như dưới lòng

đại dương nhưng nó chỉ làm nên cách mạng vào những năm 90

2.2 Đặc điểm yêu cầu của cáp quang

Cũng như kim loại, cáp quang cũng có những yêu cầu đặc biệt cần đáp ứng :

- Lớp vỏ bao bên ngoài để bảo vệ sợi quang khỏi ảnh hưởng của môi trường như : côn trùng, độ ẩm hoặc các lực tác động

- Không nhiễu từ

- Không thấm nước, lọt nước

- Chống các ảnh hưởng của tác động cơ học như va chạm, lực kéo, lực nén, lực uốn cong

- Ổn định khi nhiệt độ thay đổi, nhất là khi nhiệt độ rất cao, có tác động co ngót sợi

- Trọng lượng nhỏ, kích thước bé

2.3 Cấu tạo cáp quang

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sự gãy gập của sợi cáp

quang (Hình 3.1)

Hình 3.1 Cấu tạo cáp quang

Lớp phản

xạ ánh

Lớp vỏ bảo

vệ chính

Vỏ bảo

vệ ngoà

Lớp áo giáp

Cáp quang bao gồm các thành phần sau:

 Vỏ bảo vệ chính (primary coating hay còn gọi coating, primary buffer)

Primary coating là lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core và clading không bị bụi, ẩm, trầy xước

 Các thành phần gia cường (Strength member)

Thành phần này được các hãng sản xuất cáp sợi quang thêm vào theo từng chủng loại cụ thể để tăng cường sự chắc chắn của cáp nhằm hạn chế tối đa lực cơ học có thể tác

động lên sợi cáp quang

Lớp đệm sợi quang là lớp vỏ bên ngoài bảo vệ sợi quang nhằm hạn chế các tác

động cơ học, môi trường tác độ lên sợi quang

 Lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer)

Là lớp vỏ ngoài cùng bao bọc các sợi quang bên trong và được làm từ các loại nhựa có khả năng chịu đựng các lực cơ học cũng như tác độ của môi trường

 Lớp áo giáp( Jacket): Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó

gọi là cáp quang Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket

2.4 Ưu điểm cáp quang

Sợi quang đã trở thành một phương tiện thông dụng cho nhiều yêu cầu truyền thông Nó có những ưu điểm vượt trội hơn so với các phương pháp truyền dẫn điện thông thường

♦ Một số ưu điểm cáp quang :

1 Dung lượng lớn

Các sợi quang có khả năng truyền những lượng lớn thông tin Với công nghệ hiện nay trên hai sợi quang có thể truyền được đồng thời 60.000 cuộc đàm thoại Một cáp

So với các phương tiện truyền dẫn bằng dây thông thường, một cáp lớn gồm nhiều đôi dây có thể truyền được 500 cuộc đàm thoại Một cáp đồng trục có khả năng với 10.000 cuộc đàm thoại và một tuyến viba hay vệ tinh có thể mang được 2000 cuộc gọi

đồng thời

2 Kích thước và trọng lượng nhỏ

So với một cáp đồng có cùng dung lượng, cáp sợi quang có đường kính nhỏ hơn và khối lượng nhẹ hơn nhiều Do đó dễ lắp đặt chúng hơn, đặc biệt ở những vị trí có sẵn dành cho cáp (như trong các đường ống đứng trong các tòa nhà…), ở đó khoảng không là rất ít

3 Có các đặc tính tốt

- Không bị nhiễu điện

Truyền dẫn bằng sợi quang không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ (EMI) hay nhiễu tần số vô tuyến (RFI) và nó không tạo ra bất kỳ sự nhiễu nội tại nào Sợi quang có thể cung cấp một đường truyền “sạch" ở những môi trường khắc nghiệt nhất

Các công ty điện lực sử dụng cáp quang, dọc theo các đường dây điện cao thế

để cung cấp đường thông tin rõ ràng giữa các trạm biến áp

Cáp sợi quang cũng không bị xuyên âm Thậm chí dù ánh sáng bị bức xạ ra từ một sợi quang thì nó không thể thâm nhập vào sợi quang khác được

- Tính cách điện

Sợi quang là một vật cách điện Sợi thủy tinh này loại bỏ nhu cầu về các dòng

điện cho đường thông tin.Cáp sợi quang làm bằng chất điện môi thích hợp không chứa

vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng

Sợi quang có thể loại bỏ được nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất hay những trường hợp nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đường dây thông tin như sét hay những trục trặc về điện Đây thực sự là một phương tiện an toàn thường được dùng ở nơi cần cách điện

- Tính bảo mật

Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao Một sợi quang không thể bị trích

để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường như sự dẫn điện trên bề

mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ở dạng tín hiệu quang

Các tia sáng truyền lan ở tâm sợi quang và rất ít hoặc không có tia nào thoát khỏi sợi quang đó Thậm chí nếu đã trích vào sợi quang được rồi thì nó có thể bị phát

hiện nhờ kiểm tra công suất ánh sáng thu được tại đầu cuối Trong khi các tín hiệu thông tin vệ tinh và viba có thể dễ dàng thu để giải mã được

4 Độ tin cậy cao và dễ bảo dưỡng

Sợi quang là một phương tiện truyền dẫn đồng nhất và không gây ra hiện tượng pha-đinh Những tuyến cáp quang được thiết kế thích hợp có thể chịu đựng được những điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm khắc nghiệt và thậm chí có thể hoạt động ở dưới nước Sợi quang có thời gian hoạt động lâu, ước tính trên 30 năm đối với một số cáp

Yêu cầu về bảo dưỡng đối với một hệ thống cáp quang là ít hơn so với yêu cầu của một hệ thống thông thường do cần ít bộ lặp điện hơn trong một tuyến thông tin; trong cáp không có dây đồng, là yếu tố có thể bị mòn dần và gây ra mất hoặc lúc có lúc không

có tín hiệu; cáp quang cũng không bị ảnh hưởng bởi sự ngắn mạch, sự tăng vọt điện áp nguồn hay tĩnh điện

5.Tính linh hoạt

Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạng thông tin số liệu, thoại và video Các hệ thống này đều có thể tương thích với các chuẩn RS.232, RS422, V.35, Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, thoại 2/4 dây, tín hiệu E/M, video tổng hợp …

6.Tính mở rộng

Các hệ thống sợi quang được thiết kế thích hợp có thể dễ dàng được mở rộng khi cần thiết Một hệ thống dùng cho tốc độ số liệu thấp, ví dụ T1 (I 544 Mb/s) có thể

được nâng cấp trở thành một hệ thống tốc độ số liệu cao hơn, OC-12 (622 Mb/s), bằng

cách thay đổi các thiết bị điện tử Hệ thống cáp sợi quang có thế vẫn được giữ nguyên

RS.232 V.35

T1 (I 544 Mb/s) OC-12 (622 Mb/s)

7.Sự tái tạo tín hiệu

Công nghệ ngày nay cho phép thực hiện những đường truyền thông bằng cáp quang dài trên 70 km trước khi cần tái tạo tín hiệu, khoảng cách này còn có thể tăng lên tới 150 km nhờ sử dụng các bộ khuếch đại laze

Trong tương lai, công nghệ có thể mở rộng khoảng cách này lên tới 200 km và

có thể 1000 km Chi phí tiết kiệm được do sử dụng ít các bộ lặp trung gian và việc bảo dưỡng chúng có thể là khá lớn Ngược lại, các hệ thống cáp điện thông thường cứ vài km

có thể đã cần có một bộ lặp

♦ Nhược điểm cáp quang

- Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt

- Chi phí - Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng

2.5 Phân loại cáp quang

2.5.1 Phân loại theo cấu trúc

 Cáp có cấu trúc cổ điển: Có các sợi hoặc các nhóm sợi quang phân bố đối

xứng theo hướng xoay vòng đồng tâm (Hình 3.2)

Hình 3.2 Cáp quang có cấu trúc cổ điển

 Cáp có lõi trục rãnh: Các sợi hoặc các nhóm sợi được đặt lên các rãnh có sẵn (Hình 3.3)

Hình 3.3 Cáp có lõi trục rãnh

 Cáp có cấu trúc băng dẹt: Nhiều sợi quang được ghép trên một băng và trong

ruột cáp có nhiều băng xếp chồng lên nhau (Hình 3.4

Hình 3.4 Cáp có cấu trúc băng dẹt

 Cáp có cấu trúc đặc biệt: Do nhu cầu trong cáp có các dây kim loại để cấp

nguồn từ xa, để cảnh báo, để làm đường nghiệp vụ, hoặc cáp trong nhà chỉ cần 2 sợi quang, cáp có các dây đồng

2.5.2 Phân loại theo mục đích sử dụng

 Cáp dùng trên mạng thuê bao nội hạt, nông thôn là cáp sử dụng trong

phạm vi thành phố, thị xã, thị trấn

 Cáp trung kế giữa các tổng đài là cáp nối giữa các tổng đài với nhau

2.5.3 Phân loại theo điều kiện lắp đặt

a) Cáp treo

Hình 3.5 Minh họa cáp quang treo FTTH 4 sợi Cấu trúc của cáp

 Số sợi: 4 sợi quang đơn mode

 Bước sóng hoạt động của sợi quang: 1310nm và 1550nm

 Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng với

quy cách của ống đệm lỏng trung tâm Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của

ống đệm lỏng được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước

 Lớp nhựa HDPE chất lượng cao bảo vệ ngoài

 Dây treo cáp bằng thép 1x1.2mm

 Lõi sợi quang được làm bằng Silica và được bổ sung bởi Germanium, có

chỉ số chiết suất lớn hơn chỉ số chiết suất của lớp vỏ phản xạ

 Vỏ phản xạ sợi quang được làm bằng doped Silica

 Lớp bảo vệ sơ cấp của sợi quang được làm bằng một loại vật liệu chịu được tia

cực tím (UV-curable acrylate) Lớp bảo vệ này được cấu thành bởi hai lớp đàn hồi bám chặt vào bề mặt sợi quang nhằm bảo vệ sợi quang đối với môi trường ẩm Lớp acrylate bên trong mềm hơn lớp bên ngoài Lớp bảo vệ này có thể được loại bỏ dễ dàng bằng các dụng cụ tuốt vỏ hoặc dùng hóa chất Lớp vỏ này bảo vệ cho sợi quang không bị suy hao

do uốn cong và không bị trầy xướt

 Đường kính ngoài của lớp bảo vệ sơ cấp sợi quang là: 245mm ± 5mm

 Màu sợi quang : Dương, Cam, Lá, Nâu

 Tính chất cơ học của sợi quang

Chịu được tải trọng kéo: 700N/mm 2 ; độ giãn dài: 1% Tải trọng phá hỏng sợi quang ≥ 5,250N/mm 2

 Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng

Sợi quang sau khi được bảo vệ bằng lớp bảo vệ sơ cấp và nhuộm màu để dễ phân biệt sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ống đệm lỏng (Buffer tube)

Ống đệm lỏng này có thể chứa được từ 2 đến 8 sợi quang bên trong tùy theo kích thước của ống lỏng; sợi quang được nằm lỏng trong ống, ở trạng thái tĩnh, các sợi quang nằm tại vị trí tâm của ống

Cấu trúc này cho phép nếu một lực kéo được tác dụng lên cáp, thì sự giãn dài của cáp sẽ không tạo ra sức căng trên sợi quang và do đó không làm tăng thêm suy hao

Công nghệ ống đệm lỏng cũng đáp ứng một cách tốt nhất đối với sự thay đổi nhiệt độ của môi trường mà nó có thể gây ra sự co hoặc giãn của cáp Cấu trúc này cũng

là một cách bảo vệ tốt nhất cho sợi quang khi nó bị nén theo hướng ngang

Tóm lại, với cấu trúc này sợi quang sẽ được bảo vệ một cách tốt nhất, không bị

ảnh hưởng bởi bất kỳ một tác động nào từ bên ngoài

b) Cáp kéo trong

Mặt cắt ngang của cáp

Hình 3.6 Cáp kéo trong cống Cấu trúc của cáp

 Số sợi: 04~144 sợi quang đơn mode

 Bước sóng hoạt động của sợi quang: 1310nm và 1550nm

 Phần tử chịu lực phi kim loại trung tâm

 Ống đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng

Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm lỏng được điền đầy bằng

 Lớp băng chống thấm nước

 Lớp sợi tổng hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi

 Lớp nhựa HDPE chất lượng cao bảo vệ ngoài

Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng

- Sợi quang sau khi được bảo vệ bằng lớp bảo vệ sơ cấp và nhuộm màu để dễ phân

biệt sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ống đệm lỏng (Buffer tube)

- Ống đệm lỏng này có thể chứa được từ 2 đến 12 sợi quang bên trong tùy theo

kích thước của ống lỏng; sợi quang được nằm lỏng trong ống, ở trạng thái tĩnh, các sợi quang nằm tại vị trí trung tâm của ống lỏng

- Do phải bện xoắn xung quanh phần tử chịu lực trung tâm để tạo thành lõi cáp

nên các ống đệm lỏng phải có chiều dài lớn hơn Chiều dài tăng thêm này sẽ ảnh hưởng khả năng chịu lực và độ giãn dài của cáp

- Cấu trúc này cho phép nếu một lực kéo được tác dụng lên cáp, thì sự giãn dài của

cáp sẽ không tạo ra sức căng trên sợi quang và do đó không làm tăng thêm suy hao

- Công nghệ ống đệm lỏng cũng đáp ứng một cách tốt nhất đối với sự thay đổi nhiệt độ của môi trường mà nó có thể gây ra sự co hoặc giãn của cáp

Cấu trúc này cũng là một cách bảo vệ tốt nhất cho sợi quang khi nó bị nén theo