đồ án tốt nghiệp- hệ thống thông tin quang

Các hệ thống truyền dẫn số bằng cáp sợi quang trong mạng viễn thông.. Cách đây 20 năm, từ khi hệ thống thông tin cáp sợi quang chính thứcđưa vào khai thác trên mạng viễn thông, mọi người

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên giáo viên hướng dẫn: PGS TS Đỗ Xuân Thụ

Họ và tên sinh viên: Phạm Quang Nam Ngày sinh: 08 – 10 – 1991

Lớp: K12A Khóa: 2009 – 2013 Ngành học: Điện tử viễn thông

1 Tên đề tài tốt nghiệp: Hệ thống thông tin quang

Các số liệu ban đầu:

2 Nội dung các phần lý thuyết và tính toán:

3 Các bản vẽ và đồ thị:

4 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế :

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế:

SINH VIÊN ĐÃ HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG I 8

TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN QUANG 8

1.1 Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin quang 8

1.2 Các ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang 10

a) Hệ thống truyền dẫn quang có những ưu điểm 10

b) Nhược điểm của hệ thống truyền dẫn quang 10

1.3 Các hệ thống truyền dẫn số bằng cáp sợi quang trong mạng viễn thông 10

1.3.1 Hệ thống truyền dẫn bằng sợi quang, điều chế cường độ tách sóng .11

trực tiếp 11

1.3.2 Hệ thống thông tin quang coherent 13

1.4 Xu hướng phát triển của hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang 15

1.4.1 Sử dụng kỹ thuật phân kênh theo bước sóng ( wdm ) 15

1.4.2 Thực hiện các hệ thống truyền dẫn coherent và sử dụng kỹ thuật phân kênh theo tần số ( fdm – frequency division multiplex) 16

CHƯƠNG II 17

CÁC THÔNG SỐ CỦA SỢI QUANG 17

2.1 Giới thiệu cấu trúc tổng thể về sợi quang 17

2.1.1 Lý thuyết về sợi quang 18

a) Chiết xuất của môi trường 19

b) Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng 20

c) Sự phản xạ toàn phần 20

2.1.2 Sự truyền ánh sáng trong sợi quang 21

a) Nguyên lý truyền dẫn chung 21

b) Khẩu độ số: ( numerical aperture ) 22

2.1.3 Hai dạng phân bố chiết suất trong sợi quang 23

a) Sợi quang có chiết suất phân bậc ( si : step – index ) : 24

b) Sợi quang có chiết suất giảm dần ( sợi gi : graded – index ) : 25

c) Các dạng chiết suất khác: 26

2.1.4 Sợi quang đơn mode (Single mode) và sợi quang đa mode (multi mode) 27

a) Cấu tạo sợi đa mode: 28

b) Cấu tạo sợi đơn mode: 29

2.2 Suy hao sợi quang: 30

2.2.1 Định nghĩa : 30

2.2.2 Các nguyên nhân gây suy hao trên sợi quang : 31

a) Suy hao do hấp thụ : 31

b) Suy hao do tán xạ : 33

c) Suy hao do sợi bị uốn cong : 35

d) Suy hao do hàn nối 36

e) Suy hao ghép nối giữa sợi quang và linh kiện thu phát quang 37

2.2.3 Đặc tuyến suy hao: 39

2.3 Tán xạ trong sợi quang : 41

2.3.1 Hiện tượng, nguyên nhân và ảnh hưởng của tán sắc 41

2.3.2 Mối quan hệ giữa tán xạ với độ rộng băng truyền dẫn và tốc độ truyền dẫn bit 42

2.3.3 Các loại tán sắc : 44

a) Tán xạ vật liệu : 44

b) Tán sắc dẫn sóng : 47

c) Tán xạ mode 48

d) Tán xạ mặt cắt: 51

e) Tán sắc tổng cộng: 52

f) Độ tán sắc của một vài loại sợi đặc biệt: 55

2.3.4 Ảnh hưởng của sự trộn mode trong sợi quang: 57

2.3.5 Sự trộn mode vừa có vừa tác dụng vừa gây hại được cụ thể như sau: 57

2.4 Các thông số hình học : 59

2.5 Yêu cầu kỹ thuật đối với cáp sợi quang: 61

CHƯƠNG III 62

MỘT SỐ CÁP SỢI QUANG 62

3.1.Ứng dụng của ống đệm trong cáp sợi quang 62

3.1.1 Các loại ống đệm 63

a) Một sợi ống đệm lỏng 63

b) Ống đệm lỏng nhiều sợi 65

3.1.2 Ống đệm chặt 66

3.2 Cấu trúc tổng thể các loại cáp sợi quang 67

3.2.1 Cấu trúc cáp chôn 68

3.2.2 Cấu trúc cáp treo 68

3.2.3 Cấu trúc cáp quang biển 69

3.2.4 Cáp trong nhà 70

3.3.Các biện pháp bảo vệ cáp quang 70

3.3.1 Độ chôn sâu cáp 71

3.3.2 Chống mối và chống chuột 72

3.3.3 Chống ảnh hưởng của sét 73

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

Trong những năm gần đây các hệ thống thông tin phát triển mạnh mẽhơn bao giờ hết Trên thế giới bước vào thời đại cạnh tranh trong lĩnh vựcthông tin, cùng với sự phát triển của thế giới, Việt Nam ngày càng hòa nhập

và tương xứng với các nước trong lĩnh vực thông tin, viễn thông Các mạngthông tin điển hình có cấu trúc điển hình gồm có các nút mạng được tổ chứcnhờ các hệ thống truyền dẫn khác nhau như cáp đối xứng, cáp đồng trục, sóngviba, thông tin vệ tinh…Nhu cầu về truyền thông ngày càng tăng trong khicác mạng truyền dẫn như trên không thể đáp ứng được yêu cầu vì những lý dokhác nhau

Cách đây 20 năm, từ khi hệ thống thông tin cáp sợi quang chính thứcđưa vào khai thác trên mạng viễn thông, mọi người đều thừa nhận rằngphương thức truyền dẫn quang đã thể hiện khả năng to lớn trong công việcchuyển tải các dịch vụ viễn thông ngày càng phong phú và hiện đại của nhânloại, các hệ thống thông tin quang với những ưu điểm về băng tần rộng, có cự

ly thông tin cao đã có sức hấp dẫn mạnh đối với các nhà khai thác, các hệthống thông tin quang không chỉ đặc biệt phù hợp với các tuyến thông tinxuyên lục địa, đường trục và trung kế mà còn có tiềm năng to lớn trong việcthực hiện các chức năng của mạng nội hạt với cấu trúc linh hoạt và đáp ứngmọi loại hình dịch vụ hiện tại và tương lai

Hệ thống thông tin quang: Tín hiệu thông tin quang được truyền dướidạng ánh sáng Môi trường truyền dẫn chính là sợi quang (Cáp quang đượcchế tạo từ sợi thủy tinh) Cáp quang đang trở thành phương tiện truyền dẫnhết sức hiệu quả trong các mạng thuê bao Do các ưu điểm của nó hơn hẳncác phương tiện truyền dẫn khác, cáp quang ngày càng được nhiều nước trênthế giới sử dụng làm phương tiện truyền dẫn thông tin của mình, nó có

LỜI NÓI ĐẦU

phương tiện truyền dẫn tốt hơn hẳn so với hệ thống truyền dẫn qua vệ tinh, nócòn là phương tiện truyền dẫn an toàn nhất trong mọi điều kiện kể cả trongthời bình hay thời chiến tranh điện tử, nó đóng vai trò đa năng truyền dẫn dịch

vụ viễn thông có chất lượng cao, đồng bộ và hiện đại như truyền số liệu phục

vụ hội nghị truyền hình, truyền dữ liệu từ xa…

Cáp quang sẽ dần dần thay thế các đôi dây dẫn kim loại cồng kềnh vàtốn kém Bằng nhiều phương pháp chôn dưới đất, treo và mắc theo các cộtđiện lực thâm nhập đến từng gia đình, đến từng thôn, xã , phố , phường… Nó

sẽ xuyên trái đất, vượt đại dương kết nối vào mạng thông tin quốc tế, truyềndẫn đa dịch vụ viễn thông phục vụ cho loài người hội nhập trên con đườngphát triển kinh tế thương mại, nghiên cứu khoa học, giáo dục, văn hóa, đờisống và phục vụ mọi nhu cầu cho con người trong thời đại thông tin hiện nay

và là yếu tốt chủ yếu cho sự phát triển kỹ thuật ở thế kỷ này

Từ khi ra đời cho đến nay cáp sợi quang đã chứng tỏ được những ưuđiểm vượt trội so với các phương thức truyền dẫn khác như độ suy hao thấp,cho phép kéo dài trạm lặp, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ dễ lắp đặt, hoàntoàn cách điện, không bị can nhiễu bởi trường điện từ, vật liệu chế tạo sẵn cótrong tự nhiên (SiO2), giá thành thấp Chính vì thế hệ thống truyền dẫn thôngtin cáp quang đang chiếm tỷ lệ rất lớn ở nước ta

Trong vòng mười năm qua, cùng với sự vượt bậc của công nghệ điện

tử , viễn thông, công nghệ sợi quang và thông tin quang đã có những tiến bộvượt bậc, giá thành không ngừng giảm tạo điều kiện cho việc phát triển ngàycàng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực thông tin, công nghệ thông tin quang đãđược khai thác phổ biến trên mạng lưới hiện nay chỉ là giai đoạn sự khởi khaiphá các tiềm năng của nó, như ta đã biết kỹ thuật và công nghệ thông tinquang có một tiềm năng vô cùng phong phú và công việc nghiên cứu pháttriển còn đang tiến tới phía trước với một tiền đồ rộng lớn

Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ điện tử, viễnthông, công nghệ sợi quang và thông tin quang đã có những tiến bộ vượt bậc,giá thành giảm tạo điều kiện cho việc được sử dụng rộng rãi trên nhiều lĩnhvực thông tin Tạo đà cho công nghệ thông tin truyền thông ngày càng pháttriển hơn.

Đồ án này em thực hiện nhằm mục đích tìm hiểu về các hệ thốngtruyền dẫn bằng sợi cáp quang, ưu điểm và nhược điểm của hệ thống và cácthông số của sợi quang Để hiểu biết đầy đủ về rõ ràng về hệ thống, tính năngcủa thiết bị, cách khai thác thiết bị tối ưu nhất trên cơ sở vật chất hiện có

Với mục đích đó đề tài của em được chia làm 4 chương :

Chương I : Tổng quan về thông tin quang

Chương II : Các thông số của sợi quang

Chương III : Một số cáp sợi quang

Chương IV : Một số phương pháp đo trên sợi quang

Nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy : Đỗ Xuân Thụ, em đã hoàn thành đồ

án này Em xin chân thành cảm ơn thầy

Từ xa xưa loài người đã biết sử dụng ánh sáng để truyền thông tin nhờtín hiệu khói hay ánh sáng phản xạ ra gương Tiếp đó, một hệ thống thôngtin điều chế rất đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng các đèn hải đăng, cácđèn hiệu Sau đó năm 1791 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 đóchịu ảnh hưởng của các điều kiện thời tiết Để giải quyết hạn chế này Marconi

đã sáng chế ra máy điện báo vô tuyến có khả năng thực hiện thông tin giữanhững người gửi và người nhận ở xa nhau

Ý tưởng truyền ánh sáng trong sợi thuỷ tinh có thể coi bắt nguồn từ thí

nghiệm về “suối ánh sáng” của John Tydll ở anh vào thế kỷ thứ 19 (năm

1870) Người ta quan sát ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng, có thể truyềnqua một dòng nước hẹp do hiện tượng phản xạ toàn phần

Các thí nghiệm đầu tiên về truyền dẫn ánh sáng qua sợi thuỷ tinh đượcthực hiện ở Đức vào năm 1930 Do các sợi thuỷ tinh lúc bây giờ chỉ có mộtlớp chiết xuất nên dễ gãy và suy hao rất lớn

Sự phát minh laser vào đầu năm 1960 đã cho phép phát triển nhữngứng dụng mới trên sợi quang sau khi laser ra đời, người ta đã thực hiện những

hệ thống thông tin quang thử nghiệm, lấy không khí làm môi trường truyềndẫn như thông tin bằng sóng vô tuyến Nhưng việc truyền ánh sáng trongkhông khí thường bị hạn chế bởi điều kiện, hạn chế do tính truyền thẳng củatia cũng như các điều kiện thời tiết như mưa bão, sương mù, nhiệt độ thayđổi làm cho thông tin mất ổn định hơn sóng vô tuyến Người ta dự tính cóthể truyền qua những khoảng cách xa nhờ sợi quang, nhưng suy hao của sợiquang ở thời điểm này là rất lớn ( 1000db/km vào năm 1967 ) Do vậy ,việc

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN QUANG

1.1 Tiến trình phát triển của hệ thống thông tin quang

sử dụng sợi quang chỉ là hạn chế ở những khoảng cách ngắn và trong phòngthí ngiệm Vào năm 1970 người ta chế tạo thành công sợi quang bằng silic cósuy hao 20 db/km, năm 1976, hệ thống thông tin bằng sợi quang dài 10km lầnđầu tiên được lắp đặt tại atlanta (Mỹ) với tốc độ 45mbit/s

Với những tiến bộ đạt được trong việc chế tạo các linh kiện vi điện tử ,điện quang và những công nghệ mới như khuếch đại quang, ghép kênh theobước sóng, đã giúp chúng ta thực hiện các hệ thống truyền dẫn có tốc độ đến

40 g bit/ s với cự li đến hàng nghìn km (tuyến sea - me - we 3)

Các hệ thống truyền dẫn quang không những được sử dụng ngày càngnhiều trong mạng viễn thông mà còn thêm nhiều ứng dụng trong hệ thốngcông nghiệp và dân dụng

a) Hệ thống truyền dẫn quang có những ưu điểm.

Độ rộng băng tần lớn (khoảng 15 thz ở nm) và suy hao thấp (0,2 – 0,25

db / km ở bước sóng 1550nm) Độ rộng băng tần lớn và suy hao thấp điều nàycho phép truyền dẫn tốc độ bit cao trên cự li rất xa Sợi quang không bị ảnhhưởng của nhiễm điện từ Tính an toàn và tính bảo mật cao do không bị ròsóng điện từ như cáp kim loại Sợi quang có kích thước nhỏ, không bị ăn mònbởi a xit, kiềm, nước có độ bền cao

Hệ thống truyền dẫn quang có khả năng nâng cấp dễ dàng lên tốc độ bit

cao hơn bằng cách thay đổi bước sóng công tác và kỹ thuật ghép kênh

b) Nhược điểm của hệ thống truyền dẫn quang.

- Không truyền dẫn được nguồn năng lượng có công suất lớn, chỉ hạnchế ở mức công suất cở vài miliwat

- Tín hiệu truyền bị suy hao và giãn rộng, điều này làm hạn chế cự li hệthống truyền dẫn Thiết bị đầu cuối và sợi quang có giá thành cao so với hệthống dùng cáp kim loại

1.2 Các ưu điểm và nhược điểm của hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang

- Hệ thống thông tin quang yêu cầu cấu tạo các linh kiện rất tinh vi vàđòi hỏi độ chính xác tuyệt đối là trong việc hàn nối là phức tạp.

- Việc cấp nguồn điện cho các trạm trung gian là khó vì không lợi dụngluôn được đường truyền như ở trong các hệ thống thông tin điện

1.3.1 Hệ thống truyền dẫn bằng sợi quang, điều chế cường độ tách sóng trực tiếp

Trong hệ thống điều chế cường độ – thu trực tiếp, người ta dùng tínhiệu điện để điều chế cường độ bức xạ của nguồn quang Ở đầu thu và tínhiệu được tách ra trực tiếp trên diốt quang từ nguồn công xuất quang nhậnđược

Các hệ thống truyền dẫn hiện nay đều sử dụng nguyên lý trên hệ thốngđiều chế cường độ thu trực tiếp có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện do cácphần tử nguồn quang, sợi quang, thu quang đều không đòi hỏi cao về cácthông số, chế độ hoạt động : Bề rộng phổ, ổn định tần số, nhiệt độ, phân cựcnhưng khi truyền dẫn ở tốc độ cao từ 2,5 gbit/s trở lên thì độ nhạy thu bị giảmmạnh, khiến cự ly trạm lặp bị hạn chế, đồng thời không tận dụng được băngtần rất rộng của sợi quang ( hàng chục nghìn ghz)

Các hệ thống thông tin quang hiện nay truyền có tốc độ bit theo tiêuchuẫn phân cấp đồng bộ (sdh): 155m bit/s 622m bit/s 2500m bit/s và 10gbit/s.nhờ sử dụng các bộ khuếch đại quang, cự li các tuyến thông tin cáp sợi quang2,5 gbit/s trên đất liền đạt khoảng 150 km Với hệ thống cáp quang thả biển,người ta đã thực hiện tuyến 2,5 gbit/s có chiều dài 10.073km trên tuyến sửdụng 199 bộ khuếch đại quang edfa.(erbium doped fiber amplifier )

1.3 Các hệ thống truyền dẫn số bằng cáp sợi quang trong mạng viễn thông

Bộ biến đổi e/0 Bộ biến đổi o/e

cáp

quang quang

Thiết bị đầu cuối tuyến Thiết bị đầu cuối tuyến

Hình 1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang

Hệ thông tin quang gồm các thành phần chính :

Khối dồn kênh / tách kênh : Ghép các luồng tín hiệu có tốc độ thấp

(2mbit/s, 34mbit/s, 140m bit/s,158mbit/s ) thành luồng tín hiệu có tốc độ bitcao hơn và ngược lại

Khối phát : Gồm có mạch kiều khiển, nguồn quang thực hiện việc điều

biến các tín hiệu thành các tín hiệu quang để truyền vào sợi quang Các hệthống thông tin quang coherent trong tương lai thì áp dụng nguyên lý điều phahoặc điều tần tín hiệu quang

Cáp sợi quang : Để truyền dẫn tín hiệu ánh sáng.

Trạm lặp : Hoặc là bộ khuếch đại quang đối với tuyến có tín hiệu dài Khối thu quang : Gồm có photodide để chuyễn tín hiệu quang thành

tín hiệu điện , khối khuếch đại và khôi phục tín hiệu

Các hệ thống thông tin quang đã phát triển qua 4 thế hệ:

Thế hệ 1: Sử dụng sợi quang đa chiết xuất bậc ( step index – si ) và

chiết suất biến đổi ( graded index – gi ), hoạt động ở bước sóng 850nm Linhkiện thu, phát thường được sử dụng là led và diode pin

khối

ghép

kênh

bộ điều khiển

nguồn quang

trạm lặp

khuếch đại

khôi phục tín hiệu

khối tách kênh

các

luồng tín

hiệu điện

các luồng tín hiệu điện

Thế hệ 2: Sử dụng sợi quang đa mode, gi, hoạt động ở bước sóng

850nm và 1300nm nhờ sử dụng diode laser, hệ thống thông tin cáp sợi quangthế hệ 2 có thể truyền hàng chục mbit/s qua cự ly vài chục km (b.l1000mhz km)

Thế hệ 3: Sử dụng sợi quang đơn mode, hoạt động ở bước sóng

1300nm Do sợi quang đơn mode có độ rộng băng tần cao hơn nhiều sợiquang đa mode, hệ thống thông tin cáp sợi quang thế hệ 3 có thể truyền tốc độhàng trăm mbit/s qua cự ly thông tin trạm lặp tới gần 100km

Thế hệ 4: sử dụng sợi quang đơn mode , hoạt động ở bước sóng

1550nm ở hệ thống thông tin cáp sợi quang thế hệ 4, người ta bắt đầu sửdụng các diode laser đơn mode có bề rộng phổ hẹp ( loại hồi tiếp phân bố dfb-ditributed feedback ), cho phép truyền tốc độ 2.5gbit/s qua cự ly 150 – 200kmkhông cần trạm lặp Trong thời gian tới, phương hướng phát triển chính củacông nghệ thông tin cáp sợi quang tiếp tục phát triển hệ trong thống imddsong song với công nghệ ghép kênh theo bước sóng, thời kỹ thuật khuếch đạiquang sợi ( edfa ) và kỹ thuật bù tán sắc mục đích là tăng tốc độ truyền dẫnlên hàng chục gbit/s và cự ly trạm lặp lên hàng trăm km

1.3.2 Hệ thống thông tin quang coherent.

tốc độ đường truyền ( mbit/s )

Hình 1.2 Sự phụ thuộc độ nhạy thu vào tốc độ đường truyền

Từ nhiều năm nay, người ta đã tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm vể

hệ thống thông tin quang coherent các ưu điểm nổi bật của hệ thống thông tinquang coherent so với hệ thống điều chế trực tiếp cường độ ánh sáng là : cảithiện đáng kể độ nhạy thu từ 15-20db điều này cho phép tăng cự li truyền dẫnkhông cần trạm lặp từ 75-100km Nâng cao năng lực truyền dẫn nhờ khả năng

sử dụng kỹ thuật ghép kênh theo tần số (fdm) với kỹ thuật fdm, chúng ta cóthể sử dụng một băng thông rộng khoảng 20.000ghz (ở bước sóng 1500mm-1600mm) tương đương với khả năng truyền dẫn trên 120 triệu kênh thoạitrên một đôi quang

Sơ đồ một hệ thống coherent có thể biểu diễn như hình vẽ:

tín hiệu vào

diode điều bộ khuếch đại

laser chế ngoài cáp sợi quang quang

điều khối thu mạch khuếch tín hiệu ra khiển quang trung tần đại và giải

Ở đầu phát : Tín hiệu quang được điều chế trên nguyên lý dịch pha PSK

Psk: hoặc khoá dịch tần fsk kỹ thuật fsk cho phép giảm độ thu xuốnh 2-3db,

nhưng yêu cầu bề rộng phổ của nguồn phát rất hẹp (tỷ số bề rộng phổ/tốc độtruyền 10-4) trong khi kỹ thuật fsk yêu cầu tỷ số bề rộng phổ/ tốc độ truyền

10-1)

Sợi quang: Sợi quang dùng trong hệ thống coherent có thể là loại sợi quang

đơn mode thông thường hoặc sợi đơn bảo toàn phân cực Nếu sử dụng sợiđơn mode thường, trước bộ thu ta cần sử dụng bộ điều chỉnh phân cực

Khối thu: Trong hệ thống coherent, khối thu được chia thành hai loại

heterodyne và homodyne Ở đầu thu, tín hiệu thu được trộn với tín hiệu dao

động nội Trong bộ thu heterodyne, tần số bộ dao động nội khác tần số của tínhiệu tới Đối với bộ thu homodyne, tần số dao động nội trùng với tần số tínhiệu kỹ thuật thu hemodyne nhạy hơn thu hemodyne khoảng 3 db nhưng rấtkhó thực hiện bởi tín hiệu dao động nội phải giử đồng pha với tín hiệu thuđược Hệ thống thông tin quang kết hợp sẽ được phép truyền dữ liệu với tốc

độ hàng chục gbit/s trở lên qua những khoảng cách rất xa nhưng chưa được sửdụng trong thực tế do những khó khăn về công nghệ chế tạo và giá thành

Các nghiên cứu về truyền dẫn trên cáp sợi quang tập trung vào hai mụctiêu chính là tăng tốc độ truyền dẫn và cự li tăng giữa các khoảng lặp

Các hướng phát triển của kỹ thuật thông tin cáp sợi quang hiện nay là:

1.4.1 Sử dụng kỹ thuật phân kênh theo bước sóng ( wdm )

Trong hệ thống ghép kênh theo bước sóng, người ta sử dụng nhiềunguồn quang (thường là laser hồi tiếp phân bố dfb có bề rộng phổ rất hẹp ),hoạt động ở các bước sóng khác nhau Khoảng cách giữa các kênh được chọnphụ thuộc vào sự ổn định theo nhiệt độ đối với nguồn sáng và khả năng của

bộ ghép kênh /tách kênh, chẳng hạn là nm Sơ đồ hệ thống ghép kênh theobước sóng được mô tả (hình vẽ 1.6 )

1.4 Xu hướng phát triển của hệ thống truyền dẫn cáp sợi quang.

Trong khoảng từ bước sóng 1545.6nm – 1570.6nm, người ta có thể ghép được 18 kênh, nếu mỗi kênh truyền 2.5 gbit/s, tương đương 30 240 kênh thoại hệ thống sẽ có khả năng truyền 500 000 kênh thoại trên một đôi quang hiện nay người ta đã thực hiện được hệ thống cáp sợi quang biển truyền tốc

độ 40 gbit/s bằng cách ghép kênh theo bước sóng 16 luồng tốc độ 2.5 gbit/s

dbf1

1

dbf2

2 

18 18

single- mode fiber -10  1 = 1,527nm nm  18 = 1,561nm -20 2nm -30 -40 -50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1,544.5 1,510.5 1,540.5

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn ghép kênh theo bước sóng 2 to op dbf18  mux 

demmux

1

1.4.2 Thực hiện các hệ thống truyền dẫn coherent và sử dụng kỹ thuật phân kênh theo tần số ( fdm – frequency division multiplex).

Kỹ thuật FDM cung cấp khả năng truyền dẫn còn lớn hơn rất hiều sovới kỹ thuật Ghép kênh theo bước sóng Khoảng cách giữa các kênh trong hệthống ghép kênh theo tần số chỉ yêu cầu khoảng 5ghz ( tương đương 0.04nm

ở bước sóng 1550nm), trong khi giữa các kênh trong kỹ thuật ghép kênh theobước sóng khoảng 250 ghz tức 2nm Nếu mỗi kênh truyền tốc độ 2.5 gbit/s, ta

có thể truyền một dung lượng tương đương 30.240 x 2500= 75,6 triệu kênhthoại trên một đôi sợi quang

Cấu trúc của sợi quang như (hình 2.1), gồm một lõi thuỷ tinh hình trụtròn và vỏ thuỷ tinh bao quanh lõi Lõi thuỷ tinh dùng để truyền ánh sáng, còn

vỏ thuỷ tinh có tác dụng tạo ra phản xạ toàn phần tại lớp tiếp giáp lõi và vỏ.Muốn vậy chỉ số khúc xạ hay gọi là chiết suất của lõi phải lớn hơn chiết suấtcủa vỏ

2a d lõi

vỏ

Hình 2.1 Cấu trúc tổng thể của sợi quang.

Tuỳ từng loại sợi mà có sự phân bố chiết suất khác nhau trong lõi sợi.Nếu chiết suất phân bố đồng đều thì được gọi là sợi chiết suất bậc, nếu sợiphân bố theo quy luật tăng dần thì gọi là sợi chiết suất giảm dần Kích thướccủa sợi phụ thuộc vào loại sợi, loại thứ nhất có đường kính 2a = 50m gọi làsợi đa mode, loại thứ hai lõi có đường kính 2a  10m goi là sợi đơn mode.đường kính vỏ ( d ) của các loại sợi đều bằng 125m Tổng hợp cả phân bốchiết suất và kích thước của lõi để chia thành ba loại sợi, đó là sợi đa modechiết suất bậc, sợi đa mode chiết suất giảm dần, và sợi đơn mode( chiết suấtbậc)

CHƯƠNG II

2.1 Giới thiệu cấu trúc tổng thể về sợi quang.

2.1.1 Lý thuyết về sợi quang.

Nguyên lý lan truyền ánh sáng trong sợi quang:

Có thể nói chung nhất có thể coi ánh sáng là: Một chùm các phần tử hạtrất bé được phát ra từ một nguồn sáng Các phần tử này được hình dung nhưđang đi theo một đường thẳng và có thể thâm nhập vào môi trường trong suốtnhưng lại bị phản xạ khi gặp các môi trường đục

a) Chiết xuất của môi trường.

Chiết xuất của môi trường được xác định bởi tỷ số của vận tốc ánh sángtruyền trong chân không và vận tốc của ánh sáng ấy

n = c/v ( 2.1) n: chiết xuất môi trường , không đơn vị

c: vận tốc ánh sáng truyền trong chân không , đơn vị m/s

v : vận tốc ánh sáng truyền trong môi trường , đơn vị m/s

Chiết xuất của vài môi trường thông dụng :

không khí : n = 1,00 có thể được xem bằng 1

n1 sin1 = n2 sin 2 ( 2.2 ) tia tới pháp tuyến tia phản xạ

tia khúc xạ

Hình 2.3 Hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng.

c) Sự phản xạ toàn phần

Từ công thức snell đã nêu trên ta thấy :

nếu n1 < n2 thì 1>2 : tia khúc xạ gãy về phía gần pháp tuyến

nếu n1 > n2 thì 1 < 2 : tia khúc xạ gãy về phía pháp tuyến hơn

Trong trường hợp n1 > n2 nếu tăng q1 thì q2 cũng tăng và q2 luôn luôn lớnhơn q1 Khi 2 =90o, tức tia khúc xạ song song với mặt tiếp giáp, thì 1 đượcgọi là góc tới hạn qc Nếu tiếp tục tăng 1> c thì không còn tia khúc xạ nữa

Ví dụ : Góc tới hạn giữa thuỷ tinh ( n1 = 1,50 ) và không khí ( n2 = 1 )được tính :

2.1.2 Sự truyền ánh sáng trong sợi quang

a) Nguyên lý truyền dẫn chung

Hình 2.5 Nguyên lý truyền ánh sáng trong sợi quang

Ứng dụng hiện tượng phản xạ toàn phần, sợi quang được chế tạo thànhmột lõi (core) bằng thuỷ tinh có chiết xuất n1 và một lớp vỏ phản xạ (hình2.5)ánh sáng truyền trong lõi quang sẽ phản xạ đi lại nhiều lần (phản xạ toànphần) trên mặt tiếp giáp giữa lõi và vỏ phản xạ Do đó ánh sáng có đượctruyền trong sợi có cự li dài ngay cả khi sợi bị uốn cong nhưng với một độ

cong có giới hạn

b) Khẩu độ số: ( numerical aperture )

Sự phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầusợi nhỏ hơn góc tới hạn c (hình 2.6) sin của góc tới hạn này được gọi là khẩu

độ số , ký hiệu na; na = sin c ( 2.3 )

Hình 2.6 Đường truyền của các tia sáng với góc tới khác nhau

Áp dụng công thức snell tính na:

Tại điểm a đối với tia 2:

no sinmax = n1sin (90o - c)

mà : no = 1 (chiết xuất của không khí )

sin (90o -c) = cos c

sin (90o -c) = 1  sin2c =

1 2 2

do đó : na = sin max = n 1 n 2  n1 2  ( 2.4 )

trong đó :  =

1 2 2

2 1 2

n

n

n 

: độ chênh lệch chiết suất tương đối

Độ chênh lệch chiết suất tương đối  có giá trị khoảng từ 0,1đến 0,3(tức là từ 13 ).đối với sợi đa mode 0,21,0 đối với sợi đơn mode

2.1.3 Hai dạng phân bố chiết suất trong sợi quang

Cấu trúc chung của sợi quang bao gồm một lõi bằng thuỷ tinh có chiếtsuất lớn và một lớp vỏ bọc cũng bằng thuỷ tinh nhưng có chiết suất nhỏ hơn Chiết suất trong lớp bọc không thay đổi, còn chiết suất trong lõi, nói chungthay đổi theo bán kính ( khoảng cách tính từ trục của sợi ra ) Sự biến thiênchiết suất theo bán kính được viết dưới dạng tổng quát như sau :

2 / 1 1 1

1 2

1

1

n n

n

a

r n

r

n

g

b r a

a r







Trong đó : n1 : chiết suất lớn nhất của lõi

n2 : chiết suất lớp bọc

1

2 1 1 2 2 2 1 2

n n n

 : độ chênh lệch chiết suất

r : khoảng cách tính từ trục sợi đến điểm tính chiết suất

r n0 Hình 2.8 Truyền ánh sáng trong sợi quang si.

Các tia sáng truyền trong lõi sợi cũng có vận tốc ( vì vph = c/n1, ở đây n1

không đổi ) mà chiều dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền khácnhau trên cùng một chiều dài sợi Điều này dẫn đến hiện tượng : Khi đưa mộtxung vào đầu sợi lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi, dohiện tượng tán sắc (dispersion ), sẽ được đề cập ở phần sau Nói chung loạisợi này có chỉ số chiết suất đồng đều ở lõi sợi nên được gọi là sợi có chỉ sốchiết suất phân bậc Do có độ tán sắc lớn nên sợi si không thể truyền tín hiệu

số tốc độ cao qua cự ly dài được Nhược điểm này có thể khắc phục đượctrong loại sợi có chiết suất giảm dần

b) Sợi quang có chiết suất giảm dần ( sợi gi : graded – index ) :

Hình2.9 Các tia sáng truyền trong lõi sợi đa chiết suất gradient.

2 1

1

1

n n

a

r n

không bằng nhau nhưng vận tốc truyền cũng không thay đổi theo các tiatruyền xa trục có đường truyền dài hơn nhưng có vận tốc truyền lớn hơn ( vph

= c/n ) và ngược lại, các tia truyền gần trục có đường truyền ngắn hơn nhưngvận tốc truyền lại nhỏ hơn Tia truyền dọc theo trục có đường ngắn nhấtnhưng đi với vận tốc nhỏ nhất vì chiết suất ở trục là lớn nhất Nếu chế tạochính xác, sự phân bố chiết suất theo đường parabol ( g =2 ) thì đường đi củatia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau Độtán sắc của sợi gi nhỏ hơn nhiều so với sợi si Nói tóm lại loại sợi này có chỉ

số chiết suất ở lõi giảm dần từ tâm lõi sợi ra tới tiếp giáp lõi và vỏ phản xạ gọi

là sợi có chỉ số chiết suất gradien

c) Các dạng chiết suất khác:

Có hai dạng chiết suất si và gi được dùng phổ biến Ngoài ra còn cómột số dạng chiết suất khác nhằm đáp ứng nhu cầu đặc biệt như :

*Dạng chiết suất lớp bọc ( hình 2.10a )

Trong kỹ thuật chế tạo sợi quang, muốn thuỷ tinh có chiết suất lớn phảitiêm nhiều tạp chất vào, điều này làm tăng suy hao Dạng giảm chiết suất lớpbọc nhằm đảm bảo độ chênh lệch chiết suất  nhưng có chiết suất lõi n1

không cao

*Dạng dịch độ tán sắc : ( hình 2.10b )

Như sẽ phân tích sau này, độ tán sắc của sợi quang triệt tiêu ở bướcsóng gần 1300nm Người ta có thể dịch điểm có độ tán sắc triệt tiêu đến bướcsóng 1500nm bằng cách dùng sợi quang có chiết suất như ( hình 2.10b)

a b c

Hình 2.10 Các dạng chiết suất đặc biệt.

2.1.4 Sợi quang đơn mode (Single mode) và sợi quang đa mode (multi mode).

Có hai hướng khảo sát truyền ánh sáng trong sợi quang : Một hướngdùng lý thuyết tia sáng và một hướng dùng lý thuyết sóng ánh sáng Thôngthường lý thuyết tia được sử dụng vì nó đơn giản, dễ hình dung Song cũng cónhững khái niệm không thể dùng lý thuyết tia để diễn tả một cách chính xác,người ta phải dùng đến lý thuyết sóng Mode là một trong những khái niệm

đó Sóng ánh sáng cũng là sóng điện từ có thể áp dụng các phương trìnhmaxwell với điều kiện biên cụ thể của sợi quang đễ xác định biểu thức sóngtruyền trong nó Dựa trên biểu thức đã xác định có thể phân tích các đặc điểmtruyền dẫn sóng Trong khuôn khổ có hạn, ta sẽ không trình bày các bước giảiphương trình mà chỉ nêu các thông số rút ra từ kết quả có liên quan

lp v với v = 0,1,2

và  = 1,2 mode thấp nhất là lp01

Số mode truyền được trong sợi phụ thuộc vào các thông số của sợi,trong đó có thừa số v

Vậy số mode n truyền trong sợi được tính gần đúng như sau:

Trong đó : v: thừa số v

g : số mũ trong hàm chiết suất

Số mode truyền được trong sợi chiết suất bậcsi là g:

a) Cấu tạo sợi đa mode:

Sợi đa mode có đường kính lõi và khẩu độ số lớn nên có thừa số v và

số mode n lớn Các thông số của loại đa mode thông dụng là :

Hình 2.11 Kích thước sợi đa mode

Đường kính lõi d = 2a  50  m

Đường kính lớp bọc d = 2b  125  m

Độ lệch chiết suất   1

Chiết suất lớn nhất của lõi n1  1,45

Sợi đa mode có thể là chiết suất bậc hoặc chiết suất giảm dần ( hình 2.11 )

b) Cấu tạo sợi đơn mode:

Khi giảm kích thước lõi sợi đễ chỉ có một mode sóng cơ bản truyềnđược trong sợi thì sợi được gọi là sợi đơn mode Trên lý thuyết, sợi làm việc ởchế độ đơn mode khi thừa số v < vc1 = 2,402

Vì chỉ có một mode truyền sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc đonhiều đường truyền bằng không và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suấtbậc ( hình 2.12.)

Các thông số của sợi đơn mode thông dụng là :

Đường kính lõi d = 2a = 9 m  10m

Đường kính lớp bọc d = 2b = 125 m

Độ lệch chiết suất   0,3 

Chiết suất lõi n1  1,45

Hình 2.12 Kích thước sợi đơn mode.

Độ tán sắc của sợi đơn mde nhỏ hơn nhiều so với sợi da mode ( kể cảloại sợi gi) đặc biệt ở bước sóng  = 1300nm độ tán sắc của sợi đơn mode rấtthấp ( gần bằng không ) Do đó , dải thông của sợi đơn mode rất rộng , song

vì kích thước của sợi đơn mode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thước của linh kiệnquang cũng phải tương ứng và các thiết bị hàn nối quang cũng có độ hàn nốicao yêu cầu ngày nay đều có thể đáp ứng và do đó sợi đơn mode cũng có thểdùng phổ biến

2.2.1 Định nghĩa :

Việc truyền tín hiệu từ phía phát tới phía thu sẽ bị suy hao và méo tínhiệu, đây là hai yếu tố quan trọng, nó tác động toàn bộ quá trình thông tin,định cỡ về khoảng cách và tốc độ của tuyến truyền dẫn cũng như xác định cấuhình của hệ thống thông tin quang

Công suất quang truyền trên sợi sẽ giảm dần theo cự ly với qui luậthàm số mũ tương tự tín hiệu điện Biểu thức tổng quát của hàm số truyềncông suất có dạng :

2.2 Suy hao sợi quang:

10m

-  l

p ( l ) = p ( o ) * 10 10 ( 2.7 )

Trong đó : p ( o ) : công suất đầu sợi ( l = o )

p ( l ) : c ông suất cự ly l ( km ) tính từ đầu

p2 = p ( l ) : c ông suất ở cuối sợi

 ( db / km ) = L AKm dB ( 2.9 )

Hệ số suy hao hay hệ số trung bình :

Trong đó a = suy hao của sợi

l = chiều dài của sợi

Về nguyên lý đây không phải là giá trị tuyệt đối mà có quan hệ công suấthoặc mức , do đó phép đo đơn giản hơn

p

p1

p2 l

Hình 2.13 Sự suy giảm công suất của sợi quang

2.2.2 Các nguyên nhân gây suy hao trên sợi quang :

Các kết quả nghiên cứu cho thấy công suất quang truyền trên sợi do bịsuy hao do hấp thụ, tán xạ ánh sáng và khúc xạ qua chổ bị uốn cong Ngoài racòn có thể kể thêm suy hao hàn nối do hiệu suất ghép quang

a) Suy hao do hấp thụ :

Sự hấp thụ do các tạp chất kim loại : Các tạp chất kim loại trong thuỷtinh là một trong những nguồn hấp thụ năng lượng ánh sáng Các tạp chấtthường gặp là sắt( fe ), đồng ( cu ), mangan ( mn ), crôm ( cr ), coban ( co ),

niken ( ni) mức độ hấp thụ của từng loại tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp

chất và bước sóng ánh sáng truyền qua nó Với nồng độ tạp chất một phầntriệu thì độ hấp thụ của vài tạp chất được biểu diễn như hình dưới đây :

Hình 2.14 Độ hấp thụ của các tạp chất kim loại

Như vậy đễ có được sợi quang có đọ suy hao đưới 1db / km cần phải cóthuỷ tinh thật tinh khiết với nồng độ tạp chất không quá một phần tỷ

Sự hấp thụ của ion oh :

Sự có mặt của ion oh trong sợi quang cũng tạo ra một độ suy hao hấpthụ đáng kẻ Đặc biệt, độ hấp thụ tăng vọt ở các bước sóng gần 9950nm,1240nm và 1400nm Như vậy độ ẩm cũng là một trong những nguyên nhângây suy hao ở sợi quang Trong quá trình chế tạo, nồng độ của các ion ohtrong lõi được giữ ở mức dưới một phần tỷ để giảm độ hấp thụ của nó

 ( db/km)

3

Hình 2.16 Suy hao do hấp thụ vùng cực tím  hồng ngoại

Ngay khi sợi quang được chế tạo từ thuỷ tinh có độ tinh khiết cao sựhấp thụ vẫn xảy ra Bản thân thuỷ tinh tinh khiết cũng hấp thụ ánh sáng trongvùng cực tím và vùng hồng ngoại Độ hấp thụ thay đổi theo bước sóng nhưtrên ( hình 2.15 ) Sự hấp thụ trong vùng hồng ngoại gây trở ngại cho khuyhướng sử dụng bước sóng dài trong thông tin quang

b) Suy hao do tán xạ :

Tán xạ rayleigh : Nói chung, khi sóng điện từ truyền trong môi

trường điện môi gặp những chổ không đồng nhất sẽ xẫy ra hiện tượng tán xạ.Những chổ không đồng nhất trong sợi quang do những sắp xếp của các phần

tử thuỷ tinh, các khuyết tật của sợi quang như : Bọt không khí, các vếtnứt Khi kích thước của vùng không đồng nhất vào khoảng một phần mườibước sóng thì trở thành những nguồn điểm để tán xạ Các tia sáng truyền quanhững chỗ không đồng nhất này sẽ toả theo nhiều hướng Chỉ một phần năng

lượng của ánh sáng tiếp tục truyền theo hướng cũ, phần còn lại sẽ truyền theohướng khác thậm chí truyền ngược về phía nguồn quang

Độ suy hao của tán xạ rayleigh tỉ lệ nghịch luỹ thừa bậc 4 của bướcsóng nên giảm rất nhanh về phía bước sóng dài

 (db/km)

5 tx () = tx ()

4 0

Hình 2.17 Suy hao do tán xạ raylegh.

Trong (2.10 )  tx ( o ) là hệ số tán xạ tại mỗi bước sóng mẫu o , xácđịnh theo vật liệu chế tạo sợi Đối với thuỷ tinh silica thì có o = 1m và tx (

o ) = 0,8db / km Ở bước sóng 850nm suy hao do tán xạ rayleigh của sợisilica khoảng 1 đến 2 db/km và ở bước sóng 1300nm suy hao cỡ khoảng 0,3db /km

Cần lưu ý rằng tán xạ rayleigh là một nguyên nhân gây ra suy hao sợiquang nhưng hiện tượng này lại được ứng dụng để đo lường các máy đoquang dội

Tán xạ do mặt phân cách giửa lỏi và lớp bọc không hoàn hảo

Khi tia sáng truyền đến những chỗ không hoàn hảo giữa lõi và lớp bọc ,tia sáng sẽ bị tán xạ Lúc đó một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ với các góc

phản xạ khác nhau Những tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới giới hạn sẽkhúc xạ ra lớp bọc và bị suy hao dần

c) Suy hao do sợi bị uốn cong :

Suy hao do sợi bị uốn cong là suy hao ngoài bản chất (không cố hữu)của sợi, khi bất kỳ một sợi quang nào bị uốn cong theo đường cong có bánkính xác định sẽ có hiện tượng phát xạ tín hiệu ánh sáng ra ngoài vỏ sợi vànhư vậy ánh sáng lan truyền trong lõi sợi sẽ bị suy hao Có hai loại uốn congtrong sợi là:

Vi uốn cong : Khi sợi quang bị chèn ép tạo nên những chỗ bị uốn cong

nhỏ thì suy hao của sợi quang tăng lên Sự suy hao này xuất hiện do tia sáng

bị lệch trục khi đi qua những chỗ vi uốn cong đó Một cách chính xác hơn ,

sự phân bố trường bị xáo trộn khi đi qua những chỗ vi uốn cong và dẫn đến

sự phát xạ năng lượng ra khỏi lõi sợi Đặc biệt sợi đơn mode rất nhạy vớinhững chỗ vi uốn cong, nhất về phía bước sóng dài

Uốn cong : Khi sợi bị uốn cong với bán kính uốn cong càng nhỏ thì suy

hao càng lớn ( hình 2.18 ) tuy nhiên không thể tránh được việc uốn cong sợiquang trong quá trình chế tạo và lắp đặt Song nếu chúng ta giữ cho bán kínhuốn cong lớn hơn một bán kính tối thiểu cho phép thì suy hao do uốn congkhông đáng kể Bán kính uốn cong tối thiểu do nhà sản xuất đề nghị, thôngthường 30nm đến 50nm Bán kính uốn cong tối thiểu được quy định:

R =

 21 22

1 2

4

3

n n

n





 ( 2.11 ) (db/km)

10

1

0,1

0,01

0 10 20 30 40 50 60 r ( mn )

Hình 2.18 Suy hao do uốn cong thay đổi theo bán kính r

Độ suy hao do uốn cong có thể được tính theo công thức :

end = 10 2  / 2.

R a g

g Log

Trong đó :  : độ lệch chiết suất

r : bán kính uốn cong

a : bán kính lõi

g : tham số mặt cắt

d) Suy hao do hàn nối.

Khi hàn nối các sợi quang, chúng phải được nối các đầu sợi với nhauchuẩn trực Nếu lõi hai sợi không được gắn với nhau hoàn toàn và đồng nhấtthì một phần ánh sáng qua lõi này sẽ không được qua sợi bên kia hoàn toàn

và bị phản xạ ra ngoài gây suy hao Nguyên nhân chính của suy hao này làviệc không đặt đồng trục hai sợi quang, do vậy tạo nên suy hao rất lớn Nếu

có một khe nhỏ nào tồn tại chỗ nối thì khe này tạo nên suy hao phản xạ, nếu

độ lớn của phản xạ này lớn thì người ta gọi là phản xạ fresnel Có nhiều yếu

tố ảnh hưởng đến đọ suy hao của mối hàn, thông thường xếp thành ba loạichính :

+ chất lượng mặt cắt đầu sợi

+ vị trí tương đối giữa hai đầu sợi

+ thông số của hai sợi

Chất lượng mặt cắt đầu sợi :

Suy hao của mối hàn trước tiên phụ thuộcvào công tác chuẩn bị Cácyêu cầu đối với mặt cắt là :

 Mặt cắt phẳng, không mẻ , không lồi

 Mặt cắt phải sạch sẽ : không có bụi , chất bẩn

 Mặt cắt phải vuông góc với trục Góc nghiêng của mặt cắt càng lớn thì suy hao mối hàn càng cao

Hình 2.19 Suy hao mối hàn phụ thuộc góc nghiêng đầu sợi.

e) Suy hao ghép nối giữa sợi quang và linh kiện thu phát quang.

Điều kiện đễ ghép ánh sáng từ linh kiện phát quang vào sợi quang đượcxác định bằng khẩu độ số na Khi so sánh về đặc điểm của ld và led thì chúng

có độ rộng chùm sáng khác nhau, khi ghép nối vào sợi quang thì laser có đặcđiểm về suy hao tốt hơn ngay cả khi sử dụng thấu kính để tập trung nguồnsáng Ngoài ra loại sợi sm và gi cũng có những đặc điểm khác nhau về suyhao ghép nối bởi vì chúng có những đường kính lõi khác nhau

Trong ghép nối sợi quang và linh kiện thu quang thì các loại sợi có nalớn, loại sợi gi có suy hao lớn hơn loại sợi sm vì chùm sáng của loại sợi này

bị trải rộng ra Tuy nhiên sự khác nhau về suy hao do nguyên nhân chùm sáng

nở rộng thì nhỏ hơn nhiều so với suy hao ghép nối bản thân nó

Suy hao do các thông số khác nhau:

Mặc dù công tác chuẩn bị tốt, nhưng có sự khác biệt về thông số sẽ gâysuy hao lớn cho mối hàn Các thông số của sợi ảnh hưởng đến mới hàn là :

 Đường kính sợi (đường kính lõi, đường kính trườngmode)

Lệch trục : Trục của hai sợi không song song với nhau

Lệch tâm : Tâm của hai mặt cắt đầu sợi không trùng nhau Khe hở : Đầu hai sợi không khít nhau

2.2.3 Đặc tuyến suy hao:

(db/km) Cửa sổ thứ nhất Sợi được chế tạo những năm 7nm 0