Tai Lieu Tham khao Ha noi va Đo thu Cap quang

Để bảo vệ sợi quang không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài, ngoài cácthành phần chính, sợi quang còn được bọc bởi một vài lớp nữa như: - Lớp phủ hay lớp vỏ thứ nhất primary coati

TÀI LIỆU THAM KHẢOHÀN NỐI- ĐO THỬ CÁP QUANG

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO CÁP SỢI QUANG

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG :

- Năm 1870, John Tyndall (nhà vật lý người Anh) đã chứng minh được ánh sáng

có thể truyền được theo ống nước uốn cong bằng việc ứng dụng hiện tượngphản xạ toàn phần

- Năm 1880, Alexander Graham Bell (người Mỹ) giới thiệu hệ thống điện thoại

quang, trong đó tín hiệu quang truyền qua môi trường không khí

- Năm 1934, Norman R Funch (kỹ sư người Mỹ) dùng các thanh thuỷ tinh để

truyền tín hiệu quang

- Năm 1958, Arthur Schawlow và Charles H Townes nghiên cứu & phát triểnLASER

- Năm 1960, Theodor H Maiman đưa LASER (Laze) vào hoạt động thànhcông

- Năm 1962, Laze và Photodiode bán dẫn được hoàn thiện

- Năm 1966, Charles H Kao và Geoge A Hockhan (người Anh) dùng sợi thuỷ tinh để truyền dẫn tín hiệu quang, suy hao của sợi còn quá lớn (khoảng 1000dB/km).

- Năm 1970, hãng Corning Glass Works chế tạo thành công sợi quang có chiếtsuất bậc với suy hao nhỏ hơn 20dB/km ở bước sóng 633nm

- Năm 1972, chế tạo sợi quang có chiết suất lõi giảm dần với suy hao 4dB/km

- Hệ thống quang sợi thế hệ đầu tiên hoạt động ở bước sóng 850 nm được đưavào sử dụng năm 1980 Hệ thống này có tốc độ 45 Mbit/s và khoảng cách trạmlặp khoảng 10 km

- Hệ thống thông tin quang sợi thế hệ thứ hai vào những năm đầu của thập kỷ

80 Tốc độ thấp dưới 100 Mbit/s do hiện tượng tán sắc của sợi đa mode khálớn

- Năm 1983, sợi quang đơn mode (single mode) được sản xuất tại Mỹ.

- Các hệ thống thông tin quang sợi thế hệ thứ 3 có tốc độ 2,5 Gb/s hoạt động ởvùng bước sóng 1,55m được đưa vào sử dụng năm 1990

- Hệ thống thông tin quang thế hệ thứ 4 sử dụng khuếch đại quang để tăngkhoảng cách trạm lặp và ghép kênh theo bước sóng (WDM) để tăng tốc độ bít

- Hệ thống thông tin quang thế hệ thứ năm tập trung tìm giải pháp khắc phục tánsắc của sợi Hiện nay, sợi quang đơn mode đang được sử dụng rộng rãi, suyhao của sợi chỉ còn khoảng 0,2dB/km ở bước sóng ở bước sóng 1550nm

1.1.2 Ưu, nhược điểm :

1.1.2.1 Ưu điểm:

- Do sợi quang có suy hao nhỏ và tán sắc nhỏ nên cự ly đoạn lặp lớn hơn nhiều

so với cáp kim loại khi truyền cùng tốc độ

- Đường kính cáp bé, trọng lượng thấp, dễ lắp đặt (chiều dài một cáp có thể đạttới 5km)

- Vật liệu chế tạo có sẵn trong tự nhiên (SiO2) cho nên giá thành vật liệu chếtạo sợi thấp hơn cáp đồng

- Không bị ảnh hưởng điện từ trường bên ngoài vì vậy có thể đi gần đường dâycao áp của điện lực mà không ảnh hưởng gì

- Tạp âm nhỏ

- Băng tần rộng nên có thể truyền tín hiệu số tốc độ cao

1.1.2.2 Nhược điểm:

- Hàn nối sợi khó khăn hơn nối cáp kim loại

- Muốn cấp nguồn từ xa cho các trạm lặp, cần có thêm dây dẫn đồng đặt trongcáp sợi quang

- Khi có khí ẩm hoặc nước lọt vào cáp thì sợi quang sẽ chóng bị lão hoá, cácmối hàn chóng hỏng và suy hao tăng nhanh

- Do sợi có kích thước nhỏ nên hiệu suất ghép với nguồn quang thấp

- Vì đặc tính bức xạ không tuyến tính của Laser diode nên hạn chế việc truyềntín hiệu analog

- Đối với tín hiệu số, không thể truyền được mã lưỡng cực.

1.2 PHÂN LOẠI CÁP QUANG:

1.2.1 Phân loại theo phạm vi sử dụng:

- Cáp nội hạt: Sử dụng trong phạm vi thành phố, thị xã, thị trấn,…

- Cáp đường dài (cáp đường trục): Sử dụng nối giữa các trung tâm tỉnh, giữa cácquốc gia với nhau

- Cáp trung kế: Sử dụng nối giữa các đài điện thoại với nhau

1.2.2 Phân loại theo phương thức lắp đặt:

- Cáp treo: Cáp được treo trên đường cột, trên tường nhà

- Cáp cống: Cáp đi trong cống (ống) nhựa hoặc bêtông

- Cáp chôn trực tiếp: Cáp được chôn trực tiếp xuống đất

- Cáp thả nước: Cáp thả sông, thả biển

Về hình thức lắp đặt, có thể chia cáp quang thành 3 loại như sau:

- Cáp ngoài trời (Outdoor Cable).

- Cáp trong nhà (Indoor Cable).

- Cáp đặc biệt (Special Cable).

* Cáp ngoài tr ời (Outdoor Cable):

- Bao gồm cáp treo, cáp chôn trực tiếp hoặc cáp kéo trong cống

- Cáp ngoài trời thường có vỏ bằng nhựa PE màu đen

- Sợi quang trong cáp được đặt trong các ống đệm lỏng, mỗi ống chứa 1 haynhiều sợi quang tuỳ theo số lượng sợi quang trong cáp

- Cáp ngoài trời bình thường không cần lớp gia cường, nếu có chỉ cần một lớpkim loại mỏng (thường là nhôm) bọc ruột cáp

- Bên trong cáp có chứa một hoặc vài đôi dây đồng tuỳ theo mục đích sử dụng

- Riêng cáp treo trực tiếp có thêm dây treo nên tiết diện có dạng hình số 8 nhưcáp đồng Tuy sợi quang nhẹ hơn sợi đồng nhưng đường kính dây treo của cáp

- Cáp trong nhà và cáp ngoài trời chỉ khác nhau về cấu trúc và vật liệu làm vỏ

- Cáp trong nhà có vỏ là nhựa PVC là vật liệu khó cháy, thường có màu xám vìkhông cần ngăn các bức xạ như cáp ngoài trời

- Tuỳ theo mục đích sử dụng, số lượng sợi quang trong cáp trong nhà có thể từ

1 đến vài chục sợi Trong đó loại 1 sợi được dùng nhiều nhất để làm cáp phânphối, dây nhảy, loại này có đường kính ngoài là 3,5 mm

* Cáp đặc biệt (Special Cable)

- Bao gồm những loại cáp quang dùng trong những môi trường đặc biệt như:Cáp đi theo đường điện lực, cáp dùng để lắp đặt trên tàu biển, trên máy bay,cáp thả sông, thả biển,

- Trong từng môi trường cụ thể, cáp được chế tạo với những đặc điểm khácnhau để thích hợp với các điều kiện môi trường như: Không chứa các thànhphần kim loại, nhẹ, kết cấu cơ học chắc chắn, chịu được rung động cơ học,chịu được nhiệt độ cao, khả năng ngăn ẩm tốt,

1.2.3 Phân loại theo cấu trúc:

- Cáp có cấu trúc cổ điển: Cáp có dạng hình trụ tròn gần giống cáp đồng

- Cáp có cấu trúc hình viên trụ có rãnh: Trong lõi có ống nhựa đặc xẻ rãnh chứacác ống đệm sợi quang

- Cáp có cấu trúc ruy-băng: Sợi quang được đặt trong các dải băng dẹp, sốlượng sợi trong mỗi băng và số lượng băng phụ thuộc vào dung lượng cáp

1.3 CẤU TẠO CÁP SỢI QUANG:

1.3.1 Cấu tạo sợi quang :

1.3.1.1 Thành ph ần chính:

Thành phần chính của sợi quang gồm lõi (core) và lớp bọc (cladding) Lớp bọcđôi khi còn được gọi là vỏ Sợi quang được dùng hiện nay trên mạng Viễn thông làloại sợi có cả hai lớp trên bằng thuỷ tinh

Lõi để dẫn ánh sáng, lớp bọc để giữ ánh sáng tập trung trong lõi nhờ hiện tượngphản xạ toàn phần của ánh sáng ở ranh giới giữa lõi và vỏ

Để có hiện tượng phản xạ toàn phần, ngoài điều kiện về góc tới của tia sáng còncần thêm điều kiện chiết suất của lõi phải lớn hơn chiết suất của lớp bọc Chiết suấtcủa lớp bọc có giá trị không đổi còn chiết suất lõi có thể thay đổi theo bán kính(khoảng cách tính từ trục sợi trở ra) tuỳ từng loại sợi

Sự phân bố chiết suất theo bán kính được viết dưới dạng tổng quát như sau:

r

n( ) 1 1 với r  a (lõi sợi)

n(r) = n 2 với a < r  b (lớp bọc)

Trong đó:

n1là chiết suất lớn nhất ở lõi sợi

n2là chiết suất của lớp bọc

∆ là độ lệch chiết suất tương đối

1

2 1

Các giá trị thông dụng của g:

g = 2 : Chiết suất sợi quang dạng parabol

g  : Chiết suất sợi quang dạng phân bậc

Để bảo vệ sợi quang không bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài, ngoài cácthành phần chính, sợi quang còn được bọc bởi một vài lớp nữa như:

- Lớp phủ hay lớp vỏ thứ nhất (primary coating).

- Lớp vỏ thứ hai (secondary coating).

1.3.1.2 Các thành phần khác:

* Lớp phủ :

Lớp phủ có các tác dụng bảo vệ sợi quang như sau:

- Chống lại sự xâm nhập của hơi nước

- Tránh sự trầy xước gây nên những vết nứt

- Giảm ảnh hưởng vi cong

Lớp phủ được bọc ngay trong quá trình kéo sợi Vật liệu dùng làm lớp phủ có

thể là epoxyarylate, polyurethanes, ethylen-vinyl-acetate,

Chiết suất của lớp phủ lớn hơn chiết suất của lớp bọc để loại bỏ các tia sángtruyền trong lớp bọc vì khi đó sự phản xạ toàn phần không thể xảy ra trên mặt phâncách giữa lớp phủ và lớp bọc

Lớp phủ thường được nhuộm màu hoặc có thêm các vòng để đánh dấu sợiquang Khi hàn nối sợi nhất thiết phải tẩy sạch lớp phủ

Độ đồng nhất, bề dày và độ đồng tâm của lớp phủ có ảnh hưởng đến chất lượngcủa sợi quang

Thông thường, đối với sợi có đường kính lớp bọc là 125m thì đường kính lớpphủ là 250m

- Lớp ngoài che chở sợi quang trước ảnh hưởng của lực cơ học

- Ống đệm lỏng được chế tạo từ các vật liệu polyester và polyamide Đườngkính của ống đệm lỏng đối với ống chứa 1 sợi quang từ 1,2 - 2mm và bề dàyống khoảng 0,15 - 0,5mm

Đối với cáp trong nhà thì bên trong ống đệm lỏng không cần chất nhồi nhưngvới cáp ngoài trời thì phải bơm thêm chất nhồi trong ống đệm

Chất nhồi có các tính chất sau:

- Có tác dụng ngăn ẩm

- Có tính nhớt, không tác dụng hoá học với các thành phần khác của cáp

Để giảm kích thước và trọng lượng của cáp, mỗi ống đệm thường chứa nhiềusợi quang (từ 2 - 12 sợi) Đường kính của ống đệm loại này thường từ 2,4 - 3 mm.

Ống đệm lỏng cũng được nhuộm màu để đánh dấu Loại ống đệm này có nhiều

ưu điểm nên được dùng nhiều đối với cáp trên các tuyến truyền dẫn chất lượng caotrong điều kiện môi trường thay đổi nhiều

(2) Ống đệm khít:

Để bảo vệ sợi quang chống lại ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài, có thểdùng biện pháp đơn giản là bọc một lớp vỏ ôm sát lớp phủ Phương pháp này làmgiảm đường kính lớp vỏ, do đó giảm được kích thước và trọng lượng của cáp nhưngsợi quang lại bị ảnh hưởng trực tiếp khi bị kéo căng Để giảm ảnh hưởng này người tadùng thêm một lớp đệm mềm giữa lớp phủ và lớp vỏ tạo thành ống đệm tổng hợp

Kích thước

lõi: Sợi đa mode MM d = 50m

Sợi đơn mode SM d = 9 - 10m

Hình 1.1 Cấu trúc tổng quát của sợi quang.

1.3.2 Các loại sợi quang theo tiêu chuẩn của ITU :

1.3.2.1 S ợi quang đa mode chiết suất bậc SIMM (Step Index Multimode):

Hình 1.2 Phân bố chiết suất của sợi SIMM

- Lõi sợi: Chiết suất n1= 1,46; đường kính d = 50m

- Vỏ sợi: Chiết suất n2< n1; đường kính D = 125m

Lõi(core)

d

Vỏ (cladding)

D = 125m250μm

- Độ lệch chiết suất tương đối 1 %

1.3.2.2 Sợi quang đa mode chiết suất giảm dần GIMM (Graded Index Multimode):

- Lõi sợi: Chiết suất chính tâm 1,46 (n2≤ n1(r) ≤1,46 với a ≥ r ≥ 0 ) ; đườngkính d = 2a = 50m ; ( a là bán kính)

- Vỏ sợi: Chiết suất n2< n1; đường kính D = 125m

- Độ lệch chiết suất tương đối 0 ≤ ∆ ≤ 1%

Hình 1.3 Phân bố chiết suất của sợi GIMM

1.3.2.3 S ợi quang đơn mode SM (Single Mode):

- Lõi sợi: Chiết suất n1= 1,46; đường kính d = 9 - 10m

- Vỏ sợi: Chiết suất n2< n1; đường kính D = 125m

- Độ lệch chiết suất tương đối 0 , 3 %

Hình 1.4 Phân bố chiết suất của sợi SM

Các tia sáng truyền trong lõi các loại sợi quang có dạng như hình 1.5

D d n 2 n 1

D d n 2 n 1

Hỡnh 1.5 Hỡnh dạng cỏc tia sỏng truyền trong lừi sợi quang 1.3.3 Cấu tạo cỏp quang :

Cấu tạo của cỏp phải thoả món yờu cầu chớnh là bảo vệ sợi quang trước cỏc tỏcdụng cơ học của điều kiện bờn ngoài trong quỏ trỡnh thi cụng lắp đặt và cả quỏ trỡnh sửdụng lõu dài

Cỏp quang cũng được chế tạo để phự hợp với mọi mục đớch sử dụng của viễnthụng, gồm cú : Cỏp treo, cỏp chụn, cỏp thả cống, cỏp thả biển, cỏp trong nhà Mỗi loại

cú một vài chi tiết đặc biệt ngoài cấu trỳc chung của cỏp

Cấu tạo tổng quỏt của cỏp quang như trờn hỡnh 1.6, gồm cú:

Hỡnh 1.6 Cấu trỳc tổng quỏt của cỏp quang

(a) Sợi đa mode chiết suất bậc

(b) Sợi đa mode chiết suất gradient

(c) Sợi đơn mode

Vỏ cỏp (nhựa PE) Thành phần chịu lực ngoài

(tơ aramid) Lớp đệm (nhựa PE)

Băng quấn (Plastic) Thành phần chịu lực trung tõm Ống đệm lỏng chứa sợi quang

- Sợi quang: Các sợi quang đã được bọc lớp phủ và lớp vỏ sắp xếp theo một thứ

- Lớp gia cường: Để bảo vệ ruột cáp trong những điều kiện đặc biệt khắc nghiệt

1.3.3.1 Các thành ph ần chính trong cấu tạo cáp quang:

Sắp xếp sợi quang:

* Cấu trúc lớp và đơn vị

Trong cáp quang, sợi quang được sắp xếp theo từng lớp hoặc từng đơn vị

- Cách sắp xếp theo từng đơn vị có mật độ sợi cao dùng cho mạng nội hạt

- Cách sắp xếp theo từng lớp dùng cho mạng đường dài

* Xoắn ruột cáp:

- Mục đích:

Sợi quang cùng với các thành phần khác như dây kim loại, ống làm đầy (nếu có)được xoắn dọc theo trục của cáp nhằm làm giảm lực căng tác dụng lên cáp khi cáp bịkéo

- Tính chiều dài thực tế của sợi:

Do sợi quang xoắn trong cáp nên chiều dài của sợi lớn hơn chiều dài của cáp.Nếu gọi: R là bán kính xoắn (tính từ trục cáp đến sợi quang)

L là chiều dài thực tế của sợi trong một bước xoắn

S là bước xoắn

 là góc xoắn (góc hợp bởi sợi quang và bán kính xoắn)

z là độ gia tăng chiều dài của sợi

Hình 1.7 Hình dạng sợi quang bị xoắn quanh trục

Ta có:

22

R

S arctg

Ví dụ: Ruột cáp được xoắn với bước xoắn 100mm, bán kính xoắn R = 4mm thì

độ gia tăng chiều dài của cáp là:

1sin

11

21

R S

S L

Sm là bước xoắn tối thiểu.(mm)

mlà bán kính uốn cong tối thiểu (mm)

R là bán kính xoắn (mm)Bước xoắn trong thực tế: S = 80mm 300mm

Cáp có thể được xoắn theo chiều thuận (kiểu chữ S), chiều nghịch (kiểu chữ Z)hoặc đảo chiều (kiểu SZ)

* Sự dãn dài và co rút

Ngoài việc giới hạn độ uốn cong sợi quang còn phải chú ý đến độ dãn dài (do kéo căng) và độ co rút (do nhiệt độ) của sợi quang vì những yếu tố này có ảnh hưởng đến

các thông số truyền dẫn cũng như độ bền cơ học của sợi quang

- Trong cấu trúc ống đệm lỏng, sợi quang có thể di chuyển tự do trong ống đệm

- Trong trạng thái bình thường, sợi quang nằm giữa ống, khi bị kéo căng, sợiquang dịch vào phía trục của cáp, khi bị co rút, sợi quang dịch ra phía vỏ cáp

- Do đường kính trong của ống đệm lớn hơn đường kính sợi quang và ống đệm

được xoắn trong ruột cáp nên khi cáp bị kéo căng (hoặc co rút) với độ thay đổi

chiều dài nhỏ thì sợi quang bên trong ống đệm chưa bị ảnh hưởng

Thành phần chống ẩm :

Để tránh sự xâm nhập của nước và hơi ẩm vào trong ruột cáp, người ta bơm mộthợp chất nhờn dưới áp suất rất cao vào lấp đầy các khoảng trống trong ruột cáp Hợpchất này cũng phải có đặc tính giống như chất nhồi dùng trong ống đệm lỏng, tức là:

- Có tác dụng ngăn ẩm

- Không tác dụng hoá học với các thành phần khác của cáp

- Không thay đổi thể tích trong khoảng nhiệt độ làm việc

- Dễ tẩy sạch khi hàn nối

- Khó cháy

Ngoài ra, ruột cáp còn được bao bọc bởi một lớp ngăn ẩm bằng kim loại dátmỏng (thường là nhôm) hoặc bằng plastic đối với loại cáp không chứa thành phần kimloại Lớp kim loại dát mỏng thường được làm gợn sóng để tăng sức chịu đựng các lực

Đối với cáp thông thường, một số loại vỏ có thể được lựa chọn dựa vào điều kiện

cụ thể Vỏ PE sử dụng hầu như thường xuyên, ngoài ra PVC cũng được dùng cho cácloại cáp trong nhà Một số loại vỏ khác dùng cho các trường hợp đặc biệt, như cácloại: LDPE, HDPE, LAP, PUR,PA,

Nếu cáp làm đầy có cấu trúc phi kim loại thì có thêm 1 lớp chắn, chẳng hạnpolyamide (PA), còn keo plastic nhiệt được thêm vào giữa vỏ cáp và các sợi nilonhoặc hợp chất làm đầy, nó ngăn cản hợp chất làm đầy từ lõi cáp đi ra vỏ cáp Lớp nàyđược tiến hành trước khi làm vỏ cáp Nhờ keo dán plastic nhiệt nên giữa vỏ cáp và lõicáp có các sợi aramide nối với nhau rất chặt chẽ Điều này tạo nhiều thuận lợi khi kéocáp qua cống

Về mặt lý thuyết vỏ kim loại gấp nếp cũng có thể sử dụng để bao bọc lõi sợiquang Tuy nhên cần lưu ý tới lực căng lớn khi cáp được kéo qua cống có thể làm giãndài theo chiều dọc cáp gây ảnh hưởng tới đặc tính truyền dẫn của sợi quang

Vật liệu làm vỏ cáp cần đáp ứng các yêu cầu sau:

- Thích nghi với khí hậu và có khả năng chống ẩm tốt

- Độ bền cơ học cao

- Có tính trơ đối với các chất hoá học

- Bảo đảm cho cáp có kích thước nhỏ, trong lượng nhẹ

+ Đặc tính vật lý trung bình, dễ cháy.

- Vật liệu LDPE:

+ Đặc tính cơ học trung bình, chịu sức căng và nén kém hơn LAP

+ Độ mài mòn kém hơn LAP và HDPE

+ Chịu được tác dụng hoá học nhng độ ngăn ẩm và ngăn Hy-dro cacbon kém.+ Đặc tính vật lý trung bình, dễ cháy

- Đặc tính vật lý gồm: Dãn nở theo nhiệt độ, kích thước và trọng lượng

LDPE : Low Density Polyethylene

HDPE: High Density Polyethylene

LAP: Laminated Aluminium Polyethylene

PVC: PolyVinyl Chloride

Lớp gia cường:

Khi cáp quang lắp đặt trong các môi trường đặc biệt như đi ngầm dưới nước,chôn trực tiếp trong vùng có nhiều loài gậm nhấm, côn trùng hoặc chôn trực tiếp thìcần thêm lớp gia cường bao ngoài vỏ cáp

Lớp gia cường thường bằng kim loại có dạng sợi (1 lớp hoặc 2 lớp) hoặc dạng lámỏng bao quanh vỏ cáp

Vỏ thép gia cường không được làm tăng trọng lượng của cáp quá mức cho phép,đồng thời không được làm giảm độ mềm mại của cáp, độ đàn hồi cho phép

Chất dẻo aramide và thép ở nhiều dạng khác nhau đều có thể được ứng dụng làmphần tử gia cường Tuy nhiên chất dẻo aramide có tỷ số module đàn hồi trên trọnglượng cao hơn thép

Chất dẻo aramide được dùng rộng rãi để làm phần tử chịu lực căng dưới dạngcác vật liệu vỏ khác nhau Đối với trường hợp cần lực căng lớn hơn, thí dụ cáp tự treo,thì dùng các sợi thô bằng chất dẻo để làm vỏ

Đối với cáp đặt trong môi trường cần phải chống gặm nhấm, cần dùng các băngthép mỏng để quấn Tối thiểu phải có một lớp bằng thép dày 0,2mm được bọc một lớpchống ăn mòn và được bảo vệ bởi lớp vỏ PE

1.3.3.2 Các hình thức cấu tạo cáp quang:

Cáp quang dạng cổ điển:

Cáp quang có cấu trúc cổ điển như trên hình 1.8

- Sợi quang được cấu trúc theo từng lớp hoặc từng đơn vị trong cáp

- Lớp vỏ của từng sợi quang có thể có dạng ống đệm lỏng hoặc đệm chặt tuỳtheo mục đích sử dụng

- Trong ống đệm lỏng có thể có 1 hoặc nhiều sợi quang

- Cáp ngoài trời thờng dùng ống đệm lỏng và có chất nhồi còn cáp trong nhàdùng loại sợi có vỏ đệm chặt hoặc vỏ đệm lỏng không có chất nhồi

Hình 1.8 Cáp quang có cấu trúc cổ điển

Cáp quang dạng ru băng:

Cáp có cấu trúc rubăng có dạng như hình 1.9 sau:

- Ruột cáp gồm nhiều băng dẹp xếp chồng lên nhau

- Các băng dẹp được xoắn với bước xoắn lớn

- Cấu tạo dạng này chỉ có thành phần chịu lực bên ngoài mà không có thànhphần chịu lực trung tâm

Hình 1.9 Cáp quang có cấu trúc rubăng

Cáp quang dạng viên trụ có rãnh:

- Sợi quang được đặt trong các rãnh hình chữ V trên lõi cáp

- Lõi cáp được chế tạo bằng plastic và có chứa thành phần chịu lực trung tâm ởgiữa

- Các rãnh chữ V được xoắn dọc theo trục của lõi Bề rộng của rãnh lớn hơnđường kính sợi quang nên sợi quang có thể di chuyển tự do trong rãnh

Trong mỗi rãnh có thể đặt 1 hoặc nhiều sợi quang tuỳ theo số lượng sợi quangcần thiết Có thể xếp 1 hoặc nhiều băng dẹt trong mỗi rãnh để tăng số lượng sợi quang

Vỏ cáp (HDPE) Thành phần chịu lực

(sợi kim loại và sợi nhựa) Lớp bao ruột cáp (PE)

Băng dẹp chứa sợi quang Chất nhồi

Hình 1.10 Cáp quang có cấu trúc viên trụ có rãnh chữ V

1.4 CẤU TRÚC CÁP QUANG :

1.4.1 Cấu trúc cáp treo :

Ngoài các thành phần chính, cáp có thêm dây treo đínhkèm, thường gọi là cáp số 8 vì có tiết diện như hình số 8.Dây treo gồm 1 hoặc 3,5,7 sợi dây thép có đường kính1,2 - 1,4mm bện lại với nhau, sau đó được bọc một lớpnhựa dày từ 1,2mm trở lên, liên kết với vỏ nhựa của cáp

1.4.2 Cấu trúc cáp cống:

Cáp cống là cáp chỉ gồm các thành phần chính như đã xét, cáp cống ngày nayđược luồn trong các ống nhựa PVC chôn ngầm dưới đất

1.4.3 Cấu trúc cáp chôn trực tiếp và cáp thả nước:

Cáp chôn trực tiếp chịu lực nén trực tiếp của lớpđất lấp trên cáp, chịu ảnh hưởng của các chất hữu cơ

ăn mòn vỏ cáp, ngoài ra, nếu cáp chôn ở địa hình đồinúi có độ dốc lớn chịu thêm lực căng có thể dễ làm cho cáp

bị đứt hoặc rạn nứt

Cáp thả nước chịu lực nén của cột nước và lựccăng khi nước chảy xiết, ngoài ra vỏ cáp có thể cònchịu ảnh hưởng ăn mòn của các chất hoá học có trongnước

Vì vậy, cáp chôn trực tiếp và cáp thả nước ngoài cácthành phần chính như cáp cống còn có thêm lớp vỏ giacường và lớp chống ăn mòn

Lớp gia cường của cáp chôn trực tiếp có thể dùng láthép có gợn sóng hàn kín bọc ngoài vỏ nhựa hoặc dùng

Lớp gia cường của cáp thả nước thường dùng các sợi sắt tròn quấn quanh vỏnhựa của cáp

Vỏ cáp Lõi plastic Thành phần chịu lực

Sợi quang

Lớp chống ăn mòn là lớp bi tum (dây gai hoặc giấy tẩm nhựa đường) bao bọcbên ngoài lớp vỏ gia cường.

1.4.4 Cấu trúc cáp thuê bao :

1.4.4.1 Thành ph ần chính của sợi quang thuê bao

Lõi sợi (Core) được làm bằng sợi thủy tinh hoặc plastic dùng truyền dẫn ánh sáng Bao bọc lõi là vỏ (cladding) - lớp thủy tinh hay plastic - nhằm bảo vệ và phản xạ

ánh sáng trở lại core

Hai loại cáp quang thuê bao phổ biến là GOF (Glass Optical Fiber) - cáp quanglàm bằng thuỷ tinh và POF (Plastic Optical Fiber) - cáp quang làm bằng plastic

Hình 1.11 Kích cỡ sợi POF và GOF

POF có đường kính core khá lớn khoảng 1mm, sử dụng cho truyền dẫn tín hiệukhoảng cách ngắn, mạng tốc độ thấp

GOF có kích thước nhỏ hơn, trên các tài liệu thường ghi các thông số 9/125µm,50/125µm hay 62,5/125µm, đây là đường kính của core/cladding; còn primary coating

có đường kính mặc định là 250µm (Hình 1.11 và 1.12)

Hình 1.12 Các thành phần sợi quang thuê bao.

1.4.4.2 Các l ớp vỏ bảo vệ :

Lớp vỏ bảo vệ thứ nhất (Primary coating) là lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core

và cladding không bị bụi, ẩm, trầy xước

Bảo vệ sợi cáp quang là lớp vỏ ngoài gồm nhiều lớp khác nhau tùy theo cấu tạo,tính chất của mỗi loại cáp, có ba lớp bảo vệ chính là: lớp chịu lực kéo (strengthmember), lớp vỏ bảo vệ ngoài, còn gọi là ống đệm (buffer) và lớp áo giáp (jacket) - tùytheo tài liệu sẽ có tên gọi khác nhau

- Strength member là lớp chịu nhiệt, chịu kéo căng, thường làm từ các sợi

Kevlar

- Buffer thường làm bằng nhựa PVC, bảo vệ tránh va đập, ẩm ướt.

- Lớp bảo vệ ngoài cùng là Jacket Mỗi loại cáp, tùy theo yêu cầu sử dụng sẽ có

thêm các lớp jacket khác nhau Jacket có khả năng chịu va đập, nhiệt và chịu

Loose-tube thường dùng ngoài trời (outdoor), cho phép chứa nhiều sợi quang bên

trong Loose-tube giúp sợi cáp quang “giãn nở” trước sự thay đổi nhiệt độ, co giãn tựnhiên, không bị căng, bẻ gập ở những chỗ cong (Hình 1.13)

Hình 1.13 Cáp thuê bao ngoài trời (dùng đệm lỏng).

Tight-buffer thường dùng trong nhà (indoor), bao bọc khít sợi cáp quang (như

cáp điện), giúp dễ lắp đặt khi thi công (Hình 1.14)

Hình 1.14 Cáp thuê bao trong nhà (dùng đệm chặt).

Trên một số tài liệu, có thể sẽ gặp hai thuật ngữ viết tắt IFC, OSP

- IFC (Intrafacility fiber cable) là loại cáp dùng trong nhà, có ít lớp bảo vệ vật lý

và việc thi công lắp đặt linh hoạt

- OSP (Outside plant cable) là loại cáp dùng ngoài trời, chịu được những điềukiện khắc nghiệt của nhiệt độ, độ ẩm, bụi loại cáp này có nhiều lớp bảo vệ.Các tia sáng bên trong cáp quang có hai kiểu truyền dẫn là đơn mốt (Singlemode)

và đa mốt (Multimode)

- Cáp quang Singlemode (SM) có đường kính core khá nhỏ (khoảng 9µm), sử

dụng nguồn phát laser truyền tia sáng xuyên suốt vì vậy tín hiệu ít bị suy hao

và có tốc độ khá lớn SM thường hoạt động ở 2 bước sóng (wavelength)1310nm, 1550nm

- Cáp quang Multimode (MM) có đường kính core lớn hơn SM (khoảng 50µm

đến 62.5µm) MM sử dụng nguồn sáng LED (Light Emitting Diode) hoặclaser để truyền tia sáng và thường hoạt động ở 2 bước sóng 850nm, 1300nm;

MM có khoảng cách kết nối và tốc độ truyền dẫn nhỏ hơn SM

Truyền dẫn tín hiệu trên cáp quang có hai dạng đơn công (simplex) và song công (duplex).

- Simplex truyền tín hiệu chỉ 1 chiều

- Duplex có thể truyền nhận tín hiệu 1 chiều bán song công (half-Duplex) hoặc

cả 2 chiều song công toàn phần (full-Duplex) Duplex ở cùng thời điểm tùy

theo cách cấu hình

Hình 1.15 Truyền dẫn đơn công và song công

Để đấu nối cáp quang vào bảng đấu dây (patch panel) hoặc vào các cổng vào/ra(input/output) trên các thiết bị truyền nhận quang, người ta thường sử dụng dây nốiquang một đầu có sẵn đầu nối (pigtail) hoặc cả hai đầu có sẵn đầu nối (pathcord).

Hình 1.16 Các loại dây nối quang

1.4.4.3 Một số loại cáp quang thuê bao:

Ribbon: cáp quang dạng ruy-băng, chứa nhiều sợi quang bên trong

Zipcord: hai sợi quang có vỏ ngoài liền nhau (như dây điện) (Hình 1.17)

Hình 1.17 Cáp quang Ribbon và Zipcord.

Bất kỳ giao tiếp quang nào cũng bao gồm 3 thành phần: nguồn phát, vật truyềndẫn trung gian (cáp quang) và nguồn thu Nguồn phát sẽ chuyển đổi tín hiệu điện tửthành ánh sáng và truyền dẫn qua cáp quang Nguồn thu chuyển đổi ánh sáng thành tínhiệu điện tử

Có hai loại nguồn phát là Laser và LED Laser ít tán sắc, cho phép truyền dẫn dữliệu tốc độ nhanh, khoảng cách xa (trên 20km), dùng được cho cả Singlemode vàMultimode nhưng chi phí cao, khó sử dụng LED tán sắc nhiều, truyền dẫn tốc độchậm hơn, bù lại chi phí thấp, dễ sử dụng, thường dùng cho cáp quang Multimode.LED dùng cho hệ thống có khoảng cách ngắn hơn, có thể sử dụng cho cả sợi quangthủy tinh, sợi quang plastic

1.4.4.4 Các thông s ố quang của cáp thuê bao cần quan tâm:

- Tổn thất quang (Optical loss): lượng công suất quang (optical power) mất

trong suốt quá trình truyền dẫn qua cáp quang, điểm ghép nối Ký hiệu dB

- Suy hao phản xạ (Optical Return loss): ánh sáng bị phản xạ tại các điểm ghép

nối, đầu nối quang

- Suy hao tiếp xúc (Insertion loss): giảm công suất quang ở hai đầu ghép nối.

Giá trị thông thường từ 0,2dB - 0,5dB

- Suy hao trung bình (Attenuation): mức suy giảm công suất quang trong suốt

quá trình truyền dẫn trên một khoảng cách 1 km xác định Ký hiệu dB/km

- Bước sóng (Wavelength): là chu kỳ di chuyển của sóng điện từ Ký hiệu nm

(nanometer)

Ánh sáng chúng ta nhìn thấy được có bước sóng từ 400nm đến 700nm (màu tímđến màu đỏ) Cáp quang sử dụng ánh sáng nằm trong vùng hồng ngoại có wavelengthlớn hơn wavelength mà ta nhìn thấy – trong khoảng 850nm, 1300nm và 1550nm Cácbước sóng truyền dẫn quang được xác định dựa trên hai yếu tố nhằm khắc phục tìnhtrạng suy hao do năng lượng và vật liệu truyền dẫn: các bước sóng nằm trong vùnghồng ngoại và các bước sóng không nằm trong vùng hấp thu, cản trở năng lượng ánhsáng truyền dẫn (absorption) do tạp chất lẫn trong cáp quang từ quá trình sản xuất

Hình 1.18 Bước sóng truyền dẫn trong sợi quang

Vậy vì sao chúng ta không sử dụng các bước sóng dài hơn? Bước sóng hồngngoại là sự chuyển tiếp giữa ánh sáng và nhiệt Bước sóng dài hơn, nhiệt xung quangcàng nóng hơn, tín hiệu nhiễu loạn nhiều hơn Do đó, thường POF có bước sóng650nm, 850nm GOF với Multimode hoạt động ở 850nm và 1300nm, Singlemode ở1310nm, 1550nm Giữa hai bước sóng 1300nm và 1310nm không khác biệt nhau, chỉ

là cách qui ước để phân biệt sử dụng cáp quang Singlemode hay Multimode

1.5 CÁC LOẠI CÁP QUANG THÔNG DỤNG

1.5.1 Cáp quang Việt Nam (VINA - GSC và FOCAL):

1.5.1.1 Cáp quang VINA - GSC:

CÁP TREO KIM LOẠI OJFPJFLAPSS-LT 9/125*C (VINA-GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Chống mối mọt

CÁP CHÔN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI OJFPJFEKE-LT9/125-*C (VINA-GSC)

Phi kim loại hoàn toàn được thiết kế cho những vùng hay có sét hoặc chịu ảnhhưởng của điện cao thế

CÁP CỐNG KIM LOẠI OJFPJFLAPSS-LT 9/125*C (VINA-GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Chống mối mọt

CÁP THẢ SÔNG OJFPJFLAPSS-LT 9/125*C (VINA-GSC)

Khả năng chịu các tác động cơ học cao Đi ngầm dưới nước

1.5.1.2 Cáp quang FOCAL:

CÁP CHÔN TRỰC TIẾP KIM LOẠI (FOCAL).

Cáp sợi quang loại chôn trực tiếp có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng mộtcách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC,EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

* Cấu trúc cáp:

- Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode

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

- 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

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phương pháp SZ chung quanhphần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầybằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước

- Lớp sợi tổng hợp chịu lực bao quanh lõi.

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ trong

- Lớp băng thép gợn sóng chống loài gậm nhấm

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài

- Thích hợp cho chôn trực tiếp (DB) và chôn luồn ống (DU)

Đặc tính kỹ thuật:

CÁP CHÔN TRỰC TIẾP PHI KIM LOẠI (FOCAL).

Cáp sợi quang chôn trực tiếp hoàn toàn phi kim có cấu trúc được thiết kế nhằmđáp ứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉtiêu của IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68-160: 1996

* Cấu trúc cáp:

- Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode

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

- 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

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần

tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầybằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước

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

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ trong

- Lớp vỏ cứng ngoài bằng nhựa PolyAmide Màu Cam hoặc Đen (Nylon 12) đểchống mối mọt

- Thích hợp cho chôn trực tiếp hoàn toàn phi kim loại (DBNM) và chôn luồnống (DU)

Đặc tính kỹ thuật:

CÁP CHÔN LUỒN ỐNG PHI KIM LOẠI (FOCAL)

Cáp sợi quang chôn luồn ống phi kim loại có cấu trúc được thiết kế nhằm đápứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêucủa IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68- 160: 1996

* Cấu trúc:

- Số sợi: Từ 2 đến 96 sợi quang đơn mode

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

- 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

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phưng pháp SZ chung quanh phần

tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm được điền đầybằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước

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

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ trong

- Được dùng như loại cáp luồn ống phi kim loại (DU)

- Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-DF(ZN)2Y 2-96 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

Đặc tính kỹ thuật:

CÁP SỢI QUANG CÓ DÂY TREO KIM LOẠI HÌNH SỐ 8 (FE) (FOCAL)

Cáp sợi quang loại treo hình số 8 có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng mộtcách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC,EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

* Cấu trúc cáp:

- Số sợi: Từ 2 đến 30 sợi quang đơn mode

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

nm

- 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

- Ống đệm có chứa sợi quang được bện theo phương pháp

SZ chung quanh phần tử chịu lực trung tâm (bện 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống

đệm được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống sự

thâm nhập của nước

- Lớp nhựa PolyEthylene chất lượng cao bảo vệ ngoài

- Dây treo cáp bằng thép bện 7 x 1mm

- Được dùng như loại cáp treo hình số 8 (FE)

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: ADFT 2Y 2-30 E9/125 0.38F3.5 + 0.24H18LG

* Đặc tính kỹ thuật:

CÁP SỢI QUANG TRUY NHẬP LUỒN ỐNG (DAC) (FOCAL)

Cáp sợi quang truy nhập loại chôn luồn ống có cấu trúc được thiết kế nhằm đápứng một cách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêucủa IEC, EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

* Cấu trúc cáp:

- Số sợi: Từ 2 đến 8 sợi quang đơn mode (SMF)

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

- Ống đệm lỏng trung tâm chứa và bảo vệ sợi quang (bọc 2 lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm

được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt

- Dây thép đơn gia cường hai bên

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài

- Được sử dụng như cáp chôn luồn ống

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-D(2ZM) 2Y 2-8 E9/125 0.38F3.5 +

0.24H18

Đặc tính kỹ thuật:

CÁP SỢI QUANG TRUY NHẬP TREO (AAC) (FOCAL)

Cáp sợi quang truy nhập loại treo có cấu trúc được thiết kế nhằm đáp ứng mộtcách tốt nhất các yêu cầu kỹ thuật của tiêu chuẩn ITUT G.652, các chỉ tiêu của IEC,EIA và tiêu chuẩn ngành TCN 68 - 160: 1996

* Cấu trúc cáp:

- Số sợi: Từ 2 đến 8 sợi quang đơn mode (SMF)

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

- Ống đệm lỏng trung tâm chứa và bảo vệ sợi quang (bọc 2

lớp)

- Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm

được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt

- Dây thép bện gia cường

- Lớp nhựa PolyEthylene bảo vệ ngoài

- Được sử dụng như cáp treo

Ký hiệu tiêu chuẩn cáp: A-D(ZM) 2Y 2-8 E9/125 0.38F3.5 +

0.24H18

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT HÀN NỐI SỢI QUANG 2.1 MỤC ĐÍCH:

Sau khi hoàn tất việc kéo cáp quang theo phương án thiết kế, việc kế tiếp là phảithực hiện hàn nối tại các điểm tạo mối nối , tại các tủ cáp, tập điểm cáp và tại Đài…Mục đính nối thông các điểm và tạo một đường truyền dẫn liên tục từ đài đến đài, từđài ra tủ cáp, từ tủ cáp đến tập điểm và tại nhà khách hàng

Lý do cần nối sợi quang:

- Do những hạn chế về kỹ thuật chế tạo cáp sợi quang, phương pháp lắp đặt nênchiều dài của các cuộn cáp nói chung có hạn

- Khoảng cách giữa 2 trạm thông tin quang thường dài hơn chiều dài của cuộncáp

- Theo yêu cầu thiết kế phải ra các tập điểm quang theo sơ đồ tuyến yêu cầu

 Do đó cần phải nối các sợi quang giữa 2 cuộn cáp với nhau

- Ngoài ra, ở mỗi trạm thông tin quang cần phải nối các linh kiện sợi quang vớicác linh kiện thu phát quang Có nghĩa là ta cần nối giữa 2 cáp sợi quang vớinhau hoặc là nối giữa dây cáp quang và dây pig tail

2.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ DỤNG CỤ THI CÔNG HÀN NỐI CÁP QUANG:

Để thực hiện thi công hàn nối cáp quang, người ta phải sử dụng một số dụng cụchuyên dụng để thi công

Hình 2 1 Bộ đồ nghề thi công cáp quang

Với dụng cụ này, ta sẽ dễ dàng tạo những đường cắt dọc thân cáp trên đo ạn cần

mổ vỏ với độ sâu vừa đủ, không chạm vào các thành phần bên trong

2.2.1 Dụng cụ cắt dọc sợi cáp:

Với dụng cụ này, ta sẽ dễ dàng tạo những đường cắt dọc thân cáp trên đoạn cần

mổ vỏ với độ sâu vừa đủ, không chạm vào các thành phần bên trong

Hình 2.2 Dụng cụ cắt dọc sợi cáp quang 2.2.2 Dụng cụ tuốt ống đệm

Ống đệm lỏng được chế tạo bằng nhựa tổng hợp, có đặc tính dai khi kéo theochiều dọc, nhưng dòn khi bẻ theo chiều ngang Tất cả các dụng cụ tuốt ống đệm đều cómột nguyên tắc hoạt động như nhau : đó là cắt được một vòng quanh thân ống (nhưngkhông vào đến bên trong lòng ống vì sẽ cắt vào sợi quang bên trong), sau đó, dùng tay

bẻ nhẹ, ống đệm sẽ gãy rời ra theo đường cắt

Hình 2.3 Dụng cụ tuốt ống đệm

Trình tự tuốt ống đệm:

- Cặp dụng cụ tuốt ống đệm và cắt vòng quanh thân ống

- Dùng tay bẻ nhẹ ống đệm tại nơi đã cắt

2.2.3 Dụng cụ tuốt lớp vỏ bọc sợi quang:

Để làm tan chất liệu epoxy bọc sợi quang, người ta có các cách thực hiện nhưsau:

 Phương thức sử dụng hoá chất:

Phương pháp này hiện nay ít được sử dụng do hoá chất (acetone) thường khôngtẩy sạch hoàn toàn lớp bọc Với phương thức này, hoá chất được phết lên lớp bọcsợi ở phần cần thiết, để khoảng 3 phút cho phản ứng hoá học có tác dụng, sau đódùng giấy mịn lau nhẹ thân sợi, lớp bọc bị mềm sẽ bóc ra khỏi sợi

 Phương thức dùng kềm tuốt hoặc dụng cụ tuốt chuyên dụng:

Phương pháp này được sử dụng nhiều nhất cho sợi quang rời, việc tuốt lớp bọcthực hiện cho từng sợi Với dụng cụ tuốt lớp bọc chuyên dụng ta có thể chọntừng loại theo đường kính sợi 250µm hoặc 900µm Với phương thức dùng kềmtuốt, đòi hỏi thao tác của người công nhân phải khéo léo, thành thạo và chuyênnghiệp, vì khi tuốt lớp bọc, không cho phép phạm vào sợi quang bên trong

Hình 2.4 Các loại dụng cụ chuyên dụng và kềm tuốt lớp bọc

 Phương thức tuốt lớp bọc bằng nhiệt:

Phương pháp này được sử dụng cho cáp ribbon, máy tuốt lớp bọc hoạt động bằngđiện.Ribbon sợi được đặt vào máy đúng vị trí cần thiết, sau đó cho dòng điện quamáy, nung nóng chảy phần lớp bọc nằm trong máy và sau đó được vuột ra khỏisợi thuỷ tinh

Hình 2.5 Dụng cụ tuốt sợi quang bằng nhiệt 2.2.4 Dụng cụ cắt sợi quang:

Có nhiều loại dụng cụ cắt sợi khác nhau, nhưng nguyên lý hoạt động chung vẫn

là dùng lưỡi dao kim cương hoặc ceramic vạch ngang thân sợi tại điểm cần cắt, sau đóđánh nhẹ lên vị trí đó để làm gãy sợi Trong thao tác cắt sợi, yêu cầu người công nhânphải thực hiện theo đúng trình tự thao tác của từng loại dụng cụ, thao tác nhẹ nhàng,nhưng dứt khoát để không làm đầu sợi bị mẻ khi đánh gãy sợi quang

- Nối bằng ống nối đàn hồi;

- Nối bằng dụng cụ giao tiếp quang trần FBA;

- Nối bằng mối nối cơ khí Camsplice;

- Nối bằng khớp nối;

- Hàn nóng chảy sợi quang bằng hồ quang điện

Mỗi phương pháp hàn nối có những đặc điểm riêng, độ suy hao tương ứng vàđược ứng dụng tùy theo yêu cầu suy hao mà người ta áp dụng phương pháp đấu nốiphù hợp

2.3.1 Nối kết dính cơ khí:

Nguyên tắc thực hiện:

Phương thức nối dựa trên cơ sở tự cân chỉnh đồng trục của các đầu sợi quang khi

mối nối.

Đặc điểm của phương pháp nối kết dính cơ khí :

Phương pháp này thực hiện bằng nhân công, điều chỉnh bằng phương tiện thô sơnên độ chính xác không cao Độ suy hao của mối nối kết dính cao khoảng 0,2dB.Phương pháp này ít được sử dụng, chỉ áp dụng với những trường hợp chấp nhận suyhao cao

Hình 2.8: Mối nối kết dính cơ khí

Hình 2.9 Dụng cụ lắp ráp mối nối và mối nối cơ khí hoàn chỉnh

2.3.2 Nối bằng ống nối đàn hồi:

Nguyên tắc thực hiện:

Ống nối bằng nhựa dẻo là một ống có lòng rỗng ở giữa, đường kính lớn hơn 125

µm một ít, bên trong được bơm sẵn một chất lỏng có chiết suất tương đương chiết suấtlõi sợi, 2 đầu sợi quang sau khi đã cắt bằng dụng cụ cắt sẽ được đút vào đến khi chạmnhau tại giữa ống

Đặc điểm của phương pháp ống nối đàn hồi:

Giống như các loại mối nối cơ khí khác, mối nối đàn hồi cũng có suy hao caokhoảng 25dB với sợi đa mode và 0,5dB đối với sợi đơn mode Về mặt cơ khí, phươngthức kết nối này chỉ tạm thời nên không có phần gia cố bảo vệ Thời gian thực hiệnmối nối theo phương pháp này rất nhanh, nên được dùng để nối sợi tạm thời khi cầnsửa chữa khẩn cấp, hoặc dùng để nối giữa dây đo của thiết bị đo với sợi quang có đầucuối để hở

Hình 2.10 Hàn nối bằng ống đàn hồi 2.3.3 Hàn nối bằng dụng cụ quang trần BFA:

Nguyên tắc thực hiện:

Đây là một dụng cụ dùng để đưa sợi quang trần vào đầu nối của một thiết bị đoquang (một cách tạm thời) Công việc này rất hữu ích khi dùng để đo kiểm tra nhanhsợi quang không cần thiết phải sử dụng máy hàn để hàn nối sợi quang vào connector

Đặc điểm của phương pháp nối bằng dụng cụ giao tiếp quang trần:

So với việc nối bằng mối nối đàn hồi, phương pháp dụng cụ giao tiếp quang trần

có ưu điểm là được gia cố bảo vệ tốt hơn và thao tác chính xác hơn do được định vịbằng dụng cụ đã được chuẩn hoá Suy hao của mối nối bằng dụng cụ giao tiếp quangtrần có suy hao cao khoảng 0,6dB

Hình 2.11 Dụng cụ giao tiếp quang trần BFA 2.3.4 Nối bằng mối nối cơ khí Camsplice:

Nguyên tắc thực hiện:

Camsplice là mối nối cơ khí đơn giản, dùng dễ dàng và nhanh chóng cho sợi

quang đơn mode và đa mode Đặc tính của nó là khớp nối cơ khí đồng tâm dùng cốđịnh sợi quang đúng vị trí mà không cần chất kết dính Cùng với rãnh chữ V bằng thuỷtinh, dạng cơ khí này tạo ra một phương pháp định vị sợi quang chính xác

Đặc điểm của mối nối cơ khí camsplice :

Mối nối camsplice thường dùng cho sợi có đường kính lớp vỏ bảo vệ 250 900m Do tháo lắp được, nên camsplice có thể tái sử dụng và không cần chất kếtdính Nhờ có rãnh V đã được cân chỉnh chính xác nên sợi quang sẽ tự định vị lõi sợi.Bên trong mối nối đã được bơm sẵn chất lỏng cân bằng chiết suất Do suy hao tươngđối chấp nhận được (0,15 - 0,3dB) và có khả năng tự gia cố bảo vệ của mối nối, thaotác đơn giản nên camsplice thường được sử dụng cho các tuyến cáp quang ngắn, kếtnối mạng LAN

- Thông số kỹ thuật :

Hình 2.12 Mối nối camsplice 2.3.5 Nối bằng khớp nối:

Nguyên tắc thực hiện:

Khớp nối là một mối nối sợi quang có thể tháo ráp được nhiều lần So với mốihàn cố định thì khớp nối có những đặc điểm sau:

- Linh hoạt cao vì tháo ráp được nhiều lần

- Độ suy hao lớn hơn

- Giá thành cao vì sản xuất phức tạp hơn

Tuy vậy, vẫn không thể dùng mối hàn cố định thay thế khớp nối nơi giao tiếpgiữa sợi quang và thiết bị đầu cuối hoặc giữa sợi quang bên ngoài với sợi quang trongtrạm

 Một khớp nối quang gồm các thành phần :

- Hai đầu connector thuộc hai phía, một vào và một ra;

- Một adaptor được gắn vào sườn máy hoặc dàn phối tuyến quang

- Hai connector gắn vào hai phía của adaptor, nhờ adaptor định vị chúng đồngtrục và áp sát đầu vào nhau, tín hiệu truyền từ phía sợi quang vào, qua điểmtiếp giáp, vào lõi sợi quang phía ra

 Yêu cầu của một khớp nối là:

- Suy hao ổn định sau nhiều lần tháo lắp;

- Không gây thay đổi cấu trúc mode trong sợi;

- Dễ tháo lắp

Đặc điểm của mối nối bằng khớp nối :

Đấu nối bằng khớp nối chỉ thực hiện ở những vị trí: giao tiếp giữa sợi quang vớithiết bị, điểm kết nối chéo giữa các tuyến cáp quang, giao tiếp sợi quang với máy đo,

… Các yếu tố gây suy hao tại khớp nối cũng tương tự như các yếu tố gây suy hao qua

mối hàn:

- Chất lượng đầu sợi quang (bể, dơ, lệch tâm,…);

- Vị trí tương đối giữa các đầu của hai sợi quang;

- Sự chênh lệch giữa các thông số của hai sợi;

Suy hao qua connector thường lớn, khoảng 1,0dB cho một điểm nối

Hình 2.13 Các dạng adaptor

Hình 2.14 Adaptor và connector 2.3.6 Hàn nóng chảy sợi quang bằng hồ quang điện.

Nguyên tắc thực hiện:

Hàn nóng chảy được áp dụng cho các loại sợi quang chiết suất nhảy bậc bằngsilica hoặc thuỷ tinh pha tạp chất Phương pháp hàn này cho phép chất liệu thuỷ tinhtại vị trí nối gần như đồng nhất lại với nhau, do đó làm cho suy hao qua mối nối giảmđến mức thấp nhất so với tất cả các phương thức nối mà ta đã nêu trên

Với phương pháp này phải sử dụng các máy hàn đặc chế Về nguyên tắc chung,được thực hiện theo các bước :

- Chuẩn bị đầu sợi quang để hàn : tuốt lớp bọc, lau sạch, cắt sợi quang ở chiềudài và mặt cắt theo yêu cầu

- Đặt hai đầu sợi quang vào các rãnh V

- Canh chỉnh đồng trục lõi sợi bằng thủ công, video hoặc bằng hệ thống LIDtheo 3 chiều không gian

Đặc điểm của hàn nóng chảy:

Một máy hàn tốt phải thoả mãn các yêu cầu :

- Dễ vận hành

- Phù hợp với cấu trúc của nhiều loại sợi quang

- Hàn được cả sợi đơn mode và đa mode

- Có thể điều chỉnh sợi tự động hoặc thủ công theo 3 chiều một cách chính xáccao

- Có thể dễ dàng điều chỉnh các thông số của chương trình hàn

- Kiểm tra suy hao sau khi hàn nối với độ chính xác cao

- Kết cấu gọn, chắc chắn, chịu đựng được điều kiện nhiều loại môi trường.Suy hao của mối hàn nóng chảy rất thấp và ổn định Mức suy hao thường từ0,00dB - 0,05dB Tuỳ theo máy hàn có thể hàn từng sợi hoặc hàn cùng lúc nhiều sợi (hàn cáp ribbon)

Hình 2.15 Mô phỏng hàn cáp quang trên máy hàn 2.4 VẬT TƯ PHỤ KIỆN TRONG HÀN NỐI CÁP SỢI QUANG

2.4.1 Măng sông nối cáp quang

2.4.1.1 Măng sông UCAO:

Măng sông UCAO (Măng sông đa dụng truy cập nhanh cho cáp quang) là dụng

cụ bảo vệ các mối nối sợi quang khỏi bị tác động của môi trường Ngoài ra nó còngiảm sức căng trên cáp , là nơi chứa ống đệm và sợi quang dự phòng Có thể dùng vớicác loại vỏ cáp thông dụng để chống lại sự ảnh hưởng của môi trường , nó có thể đượcchôn trực tiếp, đặt trong hố cáp và treo

Có thiết kế gọn, rất thích hợp cho việc nối và phân phối cáp có dung lượng từthấp đến trung bình Do khả năng mở ra đóng lại dễ dàng , nên nó rất thích hợp chomạng cáp truy nhập

Đặc điểm

- Thích hợp cho cáp chôn trực tiếp , luồn ống và treo

- Có thể nối thẳng và rẽ nhánh

- Tiếp cận nhanh chóng và dễ dàng đến từng khay chứa mối nối

- Dung lượng tối đa 60 sợi quang

- Băng cao su chống thấm được làm bằng silicon có thể tái sử dụng

2.4.1.2 Măng sông UCNP:

Họ măng sông UCNP được thiết kế để bảo vệ mối nối quang , chứa ống đệm dựphòng cho cáp quang Măng sông được dùng cho các loại mạng cáp như treo , luồnống hoặc chôn trực tiếp hoặc theo cấp độ mạng như mạng kết nối, rẽ nhánh , phân phốihoặc truy nhập

Đặc điểm

- Thích hợp cho các mạng cáp quang, cả các loại cáp cắt và không cắt;

- Tiếp xúc mối nối nhanh và dễ dàng không cần bất cứ dụng cụ đặc biệt nào ;

- Dễ dàng và nhanh chóng lắp đặt cáp rẽ nhánh khi có yêu cầu , không cần đếndụng cụ chuyên dụng ;

- Có ba kiểu bố trí sợi quang trong măng sông ;

- Nhiều kích cỡ dung lượng đến 540 mối nối

- Thêm lớp làm kín ngăn ẩm và bụi

- Có thể mở rộng sau này (2 x F024 WSCM = dung lượng cho 48 sợi)

2.4.3 Khay chứa mối nối:

- Dùng để chứa mối nối quang cơ khí hoặc mối nối hồ quang cũng như sợiquang dự phòng Hai ống đệm chứa sợi quang có thể được cố định tại mộttrong 4 đầu vào của khay Để dễ dàng tiếp cận mối nối, chỉ nên chứa tối đa 12mối nối trong một khay Chiều dài sợi quang dự phòng nên là 1200mm vàđược chứa trong khay Đường kính cong của sợi quang trong khay từ 6080mmđảm bảo sợi không bị tăng lực căng và suy hao

- Kiểu sắp xếp sợi quang “E” với kiểu tiếp cận khay đơn, mỗi khay được mộtnắp nhựa trong suốt bảo vệ gắn trên khay

- Cần có các thiết bị bảo vệ để giữ mối nối trong khay

2.4.4 Lược giữ mối nối:

- Để bảo vệ mối nối an toàn trong khay, dùng lược khác nhau cho loại bảo vệmối nối khác nhau

- Lược giữ mối nối được dễ dàng gắn vào khay lựợc cho 12 thanh kẹp bảo vệhay 2 lược cho 6 ống co nhiệt bảo vệ

- Một loại lược khác được dùng để gắn 5 ống co nhiệt bảo vệ mối nối cho sợidẹp gộp từ 4 sợi quang hoặc 5 mối nối cơ khí Camsplice

- Một khay chứa mối nối chuẩn có thể chứa 2 lược giữ mối nối nêu trên