Đồ án “Nghiên cứu về sợi quang plastic POF” gồm 4 chương: Chương 1: “Tổng quan về sợi quang POF”sẽ khải quát về lịch sử ra đời sợi quang POF, phân loại sợi quang POF, đồng thời đưa ra một số các thông số kỹ thuật, phân tích những lợi thế của sợi quang này và sự phát triển của nó trong tương lai. Chương 2: “Suy hao và tán sắc trong sợi quang POF” đưa ra khái niệm về tán sắc, suy hao trong sợi quang, từ đó phân tích những ảnh hưởng của nó trong sợi quang POF. Chương 3: “Kỹ thuật điều chế trong sợi quang POF” chủ yếu đưa ra một số kỹ thuật điều chế được sử dụng trong sợi quang chiết suất biến đổi GIPOF như điều chế OFDM, MQAM, DMT, UWB.
Trang 1KHOA VIỄN THÔNG I
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:
“Nghiên cứu về sợi quang plastic POF”
Sinh viên thực hiện : LÝ THANH HÀ
Lớp : D08VT1 Khoá : 2008 - 2013
Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Trang 2KHOA VIỄN THÔNG I
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:
“Nghiên cứu về sợi quang plastic POF”
Sinh viên thực hiện : LÝ THANH HÀ
Lớp : D08VT1 Khoá : 2008 - 2013
Hệ : ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Hà Nội, tháng 12/2012
Trang 3Điểm hướng dẫn đồ án:
Hà Nội, ngày…… tháng … năm 2012
Giáo viên hướng dẫn
Trang 4Điểm: …… (Bằng chữ: ……….) Ngày tháng năm 2012
Giáo viên phản biện
Trang 5MỤC LỤC
MỤC LỤC i
LỜI CẢM ƠN iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU viii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF 3
1.1 Lịch sử ra đời của sợi quang POF 3
Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF 4
1.2 Phân loại sợi quang POF 5
Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated 5
1.2.1 Phân loại theo chỉ số chiết suất 5
Hình 1.3 : Cấu trúc sợi quang SI-POF 5
Hình 1.4: Cấu trúc của sợi quang có phân bố chiết suất bậc kép 6
Hình 1.5: Cấu trúc của sợi phân bố chiết suất biến đổi 6
Hình 1.6: So sánh giữa phân bố chiết suất bậc và chiết suất biến đổi 7
Hình 1.7: Cấu trúc của sợi quang phân bố chiết suất đa bậc MSI-POF 7
Hình 1.8: Truyền ánh sáng trong sợi MSI-POF 8
1.2.2 Phân loại theo vật liệu chế tạo 8
1.2.2.a Sợi quang PolyMetyMethaAcrilat PMMA 8
Hình 1.9: Cấu trúc phân tử của PMMA và PF Polymer 8
Hình 1.10: Suy hao của sợi PMMA POF theo bước sóng tương ứng 9
1.2.2.b Sợi quang Polyme Perflourinate (PF Polymer) 9
Hình 1.11: Suy hao của sợi quang PF-POF 9
1.2.3 Tham số kỹ thuật của một số loại sợi quang trên thị trường hiện nay 9
1.3 Sợi quang nhựa POF và một số thông số kỹ thuật 10
1.3.1 Kích thước sợi quang POF 10
Hình 1.12: So sánh các thiết diện của các loại sợi quang khác nhau 11
1.3.2 Suy hao trong sợi quang POF 12
Hình 1.14: Suy hao cơ bản trong sợi quang PMMA-POF 12
Hình 1.15: Tỷ số SNR trong sợi quang SI-POF 12
1.3.3 Số lõi sợi và khẩu độ số NA trong sợi quang POF 12
Hình 1.16: Sợi quang mới MC-POF SMCK , đường kính lõi sợi 500 và 1000 13
Hình 1.17: Giá trị khẩu độ số NA tại băng thông và khoảng cách 13
Trang 61.3.4 Khả năng uốn cong trong sợi quang POF 13
Hình 1.18: Suy hao với sợi quang POF có đường kính lõi sợi lớn 14
Hình 1.19: Sợi quang uốn cong trong thử nghiệm truyền dẫn 10Gbit/s 15
1.3.5 Băng thông của sợi quang 15
Hình 1.21: Băng thông phụ thuộc vào khoảng cách trong sợi quang SI-PCS 16
đường kính 200 16
1.3.7 Một số kết nối quang POF 16
Hình 1.22 : Đường dây cáp quang POF 17
Hình 1.23: Đầu nối kiểu SMI cho POF và đấu nối RJ-45 cho UTP 17
Hình 1.24: Bộ chuyển đổi từ tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu điện 17
1.3.8 Các tiêu chuẩn của sợi quang POF 17
Bảng 1.1: Các thông số của các sợi POF khác nhau 18
1.4 Ưu nhược điểm của sợi quang nhựa POF 18
Bảng 1.2: So sánh các thông số kỹ thuật giữa cáp quang nhựa POF, cáp quang thủy tinh và cáp đồng 20
1.5 Sự phát triển của sợi quang học POF 20
Hình 1.25: Sự phát triển của dung lượng truyền dẫn trong sợi quang SI-POF đường kính 1mm 21
1.6 Kết luận 22
CHƯƠNG 2 : SUY HAO VÀ TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG POF 24
2.1 Tán sắc trong sợi quang POF 25
2.1.1 Khái niệm tán sắc 25
2.3.Ảnh hưởng của suy hao và tán sắc lên quá trình truyền tín hiệu trong sợi quang POF .27 2.3.1 Ảnh hưởng của suy hao 27
2.3.2 Ảnh hưởng của tán sắc 28
2.4 Kết luận 30
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG SỢI QUANG POF 32
3.1 Điều chế OFDM trong sợi quang GI-POF 32
Hình 3.2: Sơ đồ truyền tín hiệu QAM 34
Hình 3.8: SNR trên sóng mang con của tín hiệu DMT 38
Hình 3.9: Sơ đồ truyền tín hiệu UWB trên GI-POF 39
Hình 3.11: Dạng sóng của tín hiệu UWB trước và sau khi truyền qua sợi GI-POF 40
CHƯƠNG 4: NÂNG CAO HIỆU NĂNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG SỢI QUANG POF 41
4.1 Giải pháp nâng cao hiệu năng trong sợi quang học POF 41
Trang 74.1.1 LED Khoang cộng hưởng (Resonant Cavity LED) 41
Hình 4.1: Bề mặt nguồn bức xạ trong RC-LED luôn hướng về phía trước 42
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc của laser khoang cộng hưởng RC-LED GaInP/AlGaInP/GaAs phát xạ ở bước sóng 650nm 42
Hình 4.3: Quang phổ của LED thông thường và RC-LED ghép vào sợi quang POF 43
4.1.2 Laser điốt màu xanh dương 43
Hình 4.4: Giá trị SNR khi dùng laser xanh dương trong POF 44
4.3.3 Ứng dụng trong công nghiệp 52
4.4 Kết luận 53
TỔNG KẾT 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
Trang 8LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên cho em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo Ths Trần Thủy Bình, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình viết đồ án tốt nghiệp này
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các quý Thầy , Cô giáo trong khoa Viễn thông
I, đặc biệt là các Thầy, Cô trong bộ môn Thông tin Quang, trường Học viện Bưu chính viễn thông đã tận tình truyền đạt kiến thức trong 4 năm học tập vừa qua Với vốn kiến thức được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu
đồ án này mà còn là hành trang quý báu cho em bước vào đời một cách vững vàng và
Trang 9THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ADSL Asymmetric Digital Subscriber
Line
Đường dây thuê bao số bất đối xứng
DAI Digital Audio Interface Giao diện âm thanh số
ECOC European Conference on Optical
Communication
Hội nghị châu Âu về truyền thông quang họcFEC Forward Error Corection Mã hóa sửa lỗi trước
GI-POF Grade Index -Plastic Optical Fiber Sợi quang chất dẻo chiết
suất biến đổiICTON International Conference on
Transparent Optical Networks
Hội nghị quốc tế về mạng quang trong suốt
IEEE Institute of Electrical and
Electronic Engineers
Tổ chức tiêu chuẩn về mạng LAN
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình giao thức
Internet
M- QAM M-Quadrature Ampliture
Modulation
Điều chế cầu phương biên
độ M mứcMC-POF Multi Core-Plastic Optical Fiber Sợi quang chất dẻo đa lõiMMF Multi-mode Optical Fiber Cáp sợi quang đa mode
OFDM Orthogonal Frequency Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao
PTFEMA Poly – 2,2,2 – TriFluoroEthyl
MethAcrylate
Sợi quang PTFEMA
Trang 10SI-POF Step Index- Plastic Optical Fiber Sợi quang chất dẻo chiết
suất bậc
SNR Signal to Noise Ratio Tỉ số tín hiệu trên nhiễu
siêu rộngVCSEL Vertical-cavity Surface-Emitting
Laser
Khoang dọc có bề mặt phát tia laser
Trang 11DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
MỤC LỤC i
LỜI CẢM ƠN iii
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU viii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF 3
1.1 Lịch sử ra đời của sợi quang POF 3
Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF 4
1.2 Phân loại sợi quang POF 5
Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated 5
1.2.1 Phân loại theo chỉ số chiết suất 5
Hình 1.3 : Cấu trúc sợi quang SI-POF 5
Hình 1.4: Cấu trúc của sợi quang có phân bố chiết suất bậc kép 6
Hình 1.5: Cấu trúc của sợi phân bố chiết suất biến đổi 6
Hình 1.6: So sánh giữa phân bố chiết suất bậc và chiết suất biến đổi 7
Hình 1.7: Cấu trúc của sợi quang phân bố chiết suất đa bậc MSI-POF 7
Hình 1.8: Truyền ánh sáng trong sợi MSI-POF 8
1.2.2 Phân loại theo vật liệu chế tạo 8
1.2.2.a Sợi quang PolyMetyMethaAcrilat PMMA 8
Hình 1.9: Cấu trúc phân tử của PMMA và PF Polymer 8
Hình 1.10: Suy hao của sợi PMMA POF theo bước sóng tương ứng 9
1.2.2.b Sợi quang Polyme Perflourinate (PF Polymer) 9
Hình 1.11: Suy hao của sợi quang PF-POF 9
1.2.3 Tham số kỹ thuật của một số loại sợi quang trên thị trường hiện nay 9
1.3 Sợi quang nhựa POF và một số thông số kỹ thuật 10
1.3.1 Kích thước sợi quang POF 10
Hình 1.12: So sánh các thiết diện của các loại sợi quang khác nhau 11
1.3.2 Suy hao trong sợi quang POF 12
Hình 1.14: Suy hao cơ bản trong sợi quang PMMA-POF 12
Hình 1.15: Tỷ số SNR trong sợi quang SI-POF 12
1.3.3 Số lõi sợi và khẩu độ số NA trong sợi quang POF 12
Hình 1.16: Sợi quang mới MC-POF SMCK , đường kính lõi sợi 500 và 1000 13
Trang 12truyền dẫn khác nhau 13
1.3.4 Khả năng uốn cong trong sợi quang POF 13
Hình 1.18: Suy hao với sợi quang POF có đường kính lõi sợi lớn 14
Hình 1.19: Sợi quang uốn cong trong thử nghiệm truyền dẫn 10Gbit/s 15
1.3.5 Băng thông của sợi quang 15
Hình 1.21: Băng thông phụ thuộc vào khoảng cách trong sợi quang SI-PCS 16
đường kính 200 16
1.3.7 Một số kết nối quang POF 16
Hình 1.22 : Đường dây cáp quang POF 17
Hình 1.23: Đầu nối kiểu SMI cho POF và đấu nối RJ-45 cho UTP 17
Hình 1.24: Bộ chuyển đổi từ tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu điện 17
1.3.8 Các tiêu chuẩn của sợi quang POF 17
Bảng 1.1: Các thông số của các sợi POF khác nhau 18
1.4 Ưu nhược điểm của sợi quang nhựa POF 18
Bảng 1.2: So sánh các thông số kỹ thuật giữa cáp quang nhựa POF, cáp quang thủy tinh và cáp đồng 20
1.5 Sự phát triển của sợi quang học POF 20
Hình 1.25: Sự phát triển của dung lượng truyền dẫn trong sợi quang SI-POF đường kính 1mm 21
1.6 Kết luận 22
CHƯƠNG 2 : SUY HAO VÀ TÁN SẮC TRONG SỢI QUANG POF 24
2.1 Tán sắc trong sợi quang POF 25
2.1.1 Khái niệm tán sắc 25
2.3.Ảnh hưởng của suy hao và tán sắc lên quá trình truyền tín hiệu trong sợi quang POF .27 2.3.1 Ảnh hưởng của suy hao 27
2.3.2 Ảnh hưởng của tán sắc 28
2.4 Kết luận 30
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ TRONG SỢI QUANG POF 32
3.1 Điều chế OFDM trong sợi quang GI-POF 32
Hình 3.2: Sơ đồ truyền tín hiệu QAM 34
Hình 3.8: SNR trên sóng mang con của tín hiệu DMT 38
Hình 3.9: Sơ đồ truyền tín hiệu UWB trên GI-POF 39
Hình 3.11: Dạng sóng của tín hiệu UWB trước và sau khi truyền qua sợi GI-POF 40
CHƯƠNG 4: NÂNG CAO HIỆU NĂNG VÀ ỨNG DỤNG TRONG SỢI QUANG POF 41
Trang 134.1 Giải pháp nâng cao hiệu năng trong sợi quang học POF 41
4.1.1 LED Khoang cộng hưởng (Resonant Cavity LED) 41
Hình 4.1: Bề mặt nguồn bức xạ trong RC-LED luôn hướng về phía trước 42
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc của laser khoang cộng hưởng RC-LED GaInP/AlGaInP/GaAs phát xạ ở bước sóng 650nm 42
Hình 4.3: Quang phổ của LED thông thường và RC-LED ghép vào sợi quang POF 43
4.1.2 Laser điốt màu xanh dương 43
Hình 4.4: Giá trị SNR khi dùng laser xanh dương trong POF 44
4.3.3 Ứng dụng trong công nghiệp 52
4.4 Kết luận 53
TỔNG KẾT 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
Trang 14LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, khi khoa học công nghệ ngày càng phát triển cùng sự ra đời của nhiều thành tựu mới trong các lĩnh vực, rất nhiều những ứng dụng và công nghệ đã được ra đời, đáp ứng được phần nào cả nhu cầu về vật chất lẫn tinh thần của con người Một trong những ngành công nghiệp đang đi đầu hiện nay chính là công nghệ thông tin, nhưng để đóng góp vào thành công chung cho những thành quả của ngành công nghệ này, không thể không nhắc đến phương tiện truyền dẫn thông tin - làm cầu nối truyền dẫn dữ liệu cho con người với con người, máy móc với con người, mang lại hiệu quả và tiện ích rất lớn
Thông tin quang chính là lĩnh vực được quan tâm rất nhiều hiện nay Với nhiều ứng dụng rộng rãi sử dụng trong viễn thông, truyền số liệu, truyền hình cáp…Từ các sợi cáp đồng truyền thống cho tới các hệ thống thông tin liên lạc đơn giản đã được phát triển mạnh mẽ và hoàn thiện thành các sợi cáp quang thủy tinh, cáp nhựa cùng các hệ thống truyền tải mạng quang cho tốc độ truyền dẫn lên tới Gbit/s Để cung cấp những sản phẩm hoàn thiện hơn nữa, nâng cao cả về chất lượng dịch vụ mà vẫn giảm được chi phí là điều mong muốn không chỉ của người dùng mà của cả những nhà sản xuất Chính vì vậy, các nhà khoa học đã nghiên cứu và cho ra nhiều các sản phẩm thực
sự có hiệu quả Một trong số đó, chính là sợi quang nhựa ( Plastic Optical Fiber-POF)
Nhằm khắc phục những hạn chế của sợi quang thủy tinh thông thường, sợi quang POF được đưa ra như một sản phẩm hoàn toàn mới với nhiều tính năng về tính chất vật lý, cấu tạo, khả năng truyền dẫn hay hiệu quả chi phí Hiện nay, loại sợi quang này vẫn còn đang được nghiên cứu thêm nhưng những thành công bước đầu mà nó mang lại đang mở ra một bước tiến mới trong ngành thông tin quang nói riêng và công nghệ truyền dẫn nói chung
Vậy thế nào là sợi quang POF, cấu tạo, tính chất của nó thế nào, những ứng
dụng mà nó mang lại ra sao? Đồ án của em xin đi “Nghiên cứu về sợi quang plastic
POF” nhằm trả lời những câu hỏi trên, đồng thời giúp người đọc có thể hiểu thêm
phần nào về loại sợi quang đầy tiềm năng này
Đồ án “Nghiên cứu về sợi quang plastic POF” gồm 4 chương:
Chương 1: “Tổng quan về sợi quang POF”sẽ khải quát về lịch sử ra đời sợi
quang POF, phân loại sợi quang POF, đồng thời đưa ra một số các thông số kỹ thuật, phân tích những lợi thế của sợi quang này và sự phát triển của nó trong tương lai
Chương 2: “Suy hao và tán sắc trong sợi quang POF” đưa ra khái niệm về tán
sắc, suy hao trong sợi quang, từ đó phân tích những ảnh hưởng của nó trong sợi quang POF
Chương 3: “Kỹ thuật điều chế trong sợi quang POF” chủ yếu đưa ra một số kỹ
thuật điều chế được sử dụng trong sợi quang chiết suất biến đổi GI-POF như điều chế OFDM, M-QAM, DMT, UWB
Trang 15Chương 4: “Nâng cao hiệu năng và ứng dụng trong sợi quang POF” đưa ra 2
trong số nhiều giải pháp nâng cao hiệu năng trong sợi quang POF, tiếp đó là một số công nghệ nổi bật của POF và những ứng dụng của nó trong mạng công nghiệp, văn phòng, nhà ở, ô tô
Tuy nhiên, do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian, cũng như tài liệu nghiên cứu, do vậy đồ án này của em không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Chính vì vậy em rất mong nhận được những ý kiến góp ý từ phía thầy cô giáo để đề tài được hoàn thiện hơn nữa
Em xin chân thành cảm ơn
Hà Nội, ngày 26 tháng 11 năm 2012
Trang 16CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỢI QUANG POF
Từ những năm 1970, với sự ra đời của sợi thủy tinh quang học đã tạo ra một kỷ nguyên mới trong ngành công nghệ truyền dẫn thông tin Mặc dù các sợi thủy tinh có nhiều ưu điểm như suy hao thấp, dải thông rộng, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, thì vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như độ giòn dễ gãy, việc hàn nối khó khăn, đặc biệt
là chi phí lắp đặt và thiết bị đầu cuối cao hơn so với việc sử dụng cáp đồng Chính vì vậy, trong hơn 20 năm qua, các nhà khoa học đã không ngừng nghiên cứu để cho ra đời những loại sợi quang tốt hơn, khắc phục được những ưu điểm của sợi quang cũ, phần nào thích ứng kịp với sự phát triển nhanh chóng của ngành thông tin Và sợi quang học bằng nhựa POF đã ra đời với nhiều ưu điểm vượt trội, đặc biệt về mặt cơ học như: uốn cong, chịu lực dẻo dai và giá thành rẻ, vì vậy nó đã chứng minh được những tiềm năng thị trường khổng lồ của mình trong các ngành như công nghiệp ô tô,
hệ thống công nghiệp điện tử, máy tính cá nhân v…v
1.1 Lịch sử ra đời của sợi quang POF
Sợi quang học nhựa được phát hiện vào những năm 1960, sau đó được phát triển bởi Dupont vào cuối những năm 1960
Sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển Dupont đã quyết định bán lại công nghệ cho Mitsubishi Rayon (Nhật Bản)vào năm 1978 Suy hao của POF khi đó vẫn rất lớn là 1000 dB/km Tiếp những năm sau đó Mítubishi Rayon đã có những cải tiến mới và đưa suy hao của POF về mức giới hạn gần lý thuyết là 150 dB/km tại bước sóng 650nm, và có thể truyền với băng thông 50Mhz khoảng cách là 100m
Một số công ty lớn và các trường đại học của Nhật Bản bắt đầu đi nghiên cứu
về loại sợi quang học này vào đầu những năm 1980 GS.Koike và các đồng nghiệp của ông tại đại học Keio đã phát triển một quá trình sản xuất sợi POF có chỉ số chiết suất Gradien GI- POF bằng vật liệu PMMA Sản phẩm của ông và các đồng nghiệp đã có một kết quả thật tuyệt với: băng thông 3GHz với suy hao giới hạn là 150 dB/km Sự phát triển của Koike tuy đã giải quyết được vấn đề băng thông nhưng vẫn chưa giải quyết được suy hao lớn 150 dB/km tại 650 nm Sau đó bằng sự nghiên cứu và nỗ lực của ông và các đồng nghiệp, độ suy hao của sợi quang học nhựa cũng được giảm xuống 50 dB/km tại bước sóng từ 650 nm lên 1300nm
Trong những năm gần đây, châu Âu, Nhật Bản và các nước khác đã đạt được những tiến bộ quan trọng trong sự phát triển của sợi quang nhựa Bằng việc giảm tiếp
độ suy hao xuống 25 ~ 9 dB/km, bước sóng của nó đã được mở rộng đến 870 nm, gần với bước sóng thực tế của sợi thủy tinh Tại Mỹ đã phát triển một loạt sợi quang nhựa với tính năng nhẹ hơn so với thủy tinh, linh hoạt, tốt hơn, chi phí thấp, tốc độ đường truyền lên tới 3Mb/s ở khoảng cách 100m
Trang 17Hình 1.1: Một đầu sợi quang nhựa POF
Cho tới nay, Nhật Bản là nước đi đầu trong công nghiệp nghiên cứu và sản xuất sợi quang học bằng nhựa Tuy nhiên, một số nước tại châu Âu lại là nơi thúc đẩy các ứng dựng sợi quang nhựa và thiết lập nên các thử nghiệm quan trọng Năm 2001 là giai đoạn quan trọng trong sự phát triển ngành công nghiệp sợi quang nhựa ở châu Âu, đặc biệt ứng dụng sợi quang nhựa lần đầu được đưa vào hệ thống xe bus, và sau đó một số nhà sản xuất xe hơi của Đức đã đưa ứng dụng này vào sản phẩm của họ Năm
2001 cũng được đánh dấu bằng Hội nghị chuyên đề sợi quang nhựa châu Âu và Hội nghị truyền thông châu Âu cáp quang được tổ chức tại Amsterdam, Hà Lan Điều này
đã chứng minh cho lĩnh vực nổi bật của sợi quang nhựa là sử dụng làm dây dẫn truyền thông tin trong xe ô tô Những năm trở lại đây, các dây dẫn quang SI-POF làm bằng PMMA đã được lắp đặt trong 40 loại xe ô tô, chủ yếu các xe của châu Âu, bao gồm
BMW, Mercedes-Benz và Volvo Vì vậy, POF hoàn toàn phù hợp với một số điều
kiện cần thiết đối với dây dẫn lắp đặt trong ô tô
Năm 2007, Sebastian Randel, Giám đốc dự án của Siemens đã thử nghiệm khi gửi tín hiệu IPTV 1Gb/s qua sợi quang nhựa dài 100m trong phòng thí nghiệm mà không gặp lỗi nào Qua nghiên cứu, họ cho rằng công nghệ POF này có ưu điểm là đàn hồi, dễ kết nối, giá thành rẻ Lõi trong cáp nhựa dày hơn so với cáp thủy tinh nên rất
dễ uốn cong ở những khúc quanh mà không sợ đứt gãy Ngoài ra dây này có thể cắt được bằng dao kim loại, trong khi sợi thủy tinh cần dao kim cương Hạn chế của sợi quang nhựa chính là dễ mất tín hiệu hơn chất liệu thủy tinh, tuy nhiên Siemens dùng
cơ chế khác: module điều biến biên độ cầu phương ( quadrature amplitude modulation – QAM) thay vì dùng chế độ nhị phân sẽ có 256 trạng thái tín hiệu để mỗi xung có thể mang thêm nhiều thông tin hơn Công nghệ POF ngoài việc được dùng trong xe hơi, tàu tốc độ cao và lĩnh vực audio, giúp giảm thiểu tiếng ồn, thì với tốc độ Gb/s vừa đạt được, Siemens sẽ áp dụng sợi quang nhựa POF vào kết nối mạng trong nhà máy, bệnh viện, LAN mạng gia đình và hỗ trợ IPTV độ phân giải cao
Trang 181.2 Phân loại sợi quang POF
POF là ống dẫn sóng quang với lõi sợi làm bằng chất plastic trong suốt Lõi sợi (core) được bao bọc bởi một lớp phản xạ ánh sáng (cladding) với chỉ số khúc xạ thấp hơn lõi Dựa vào định luật phản xạ toàn phần, ánh sáng được truyền dẫn bên trong lõi sợi quang Ngoài ra, bên ngoài lớp cladding là lớp vỏ bảo vệ (primary coating) giúp bảo vệ core và cladding không bị bụi, ẩm, trầy xước
Hình 1.2: Cấu tạo của sợi quang POF PMMA Fluorinated
1.2.1 Phân loại theo chỉ số chiết suất
1.2.1. a Sợi quang POF chỉ số chiết suất bậc SI-POF
Giống như sợi quang thủy tinh, các sợi POF lúc đầu cũng có phân bố chiết suất bậc (SI) Điểu này có nghĩa là bao bọc cho phần lõi sợi đồng nhất bên trong chỉ có một lớp vỏ duy nhất Vì lí do trên mà trong cáp sợi quang sẽ được bổ sung thêm thành phần bảo vệ Hình 1.3 minh họa đường cong chiết suất SI của sợi
Hình 1.3 : Cấu trúc sợi quang SI-POF
Đa số các sợi quang SI-POF ban đầu khi chế tạo có NA bằng 0.5 Ngày nay, sợi SI-POF có giá trị NA gần với giá trị trên thường được gọi là sợi POF có khẩu độ số chuẩn, hay đơn giản là sợi POF tiêu chuẩn Băng thông cho các sợi quang này xấp xỉ khoảng 40 MHz với một tuyến truyền dẫn cự ly 100 m ( hay băng thông – khoảng cách là 40 MHz – 100m)
1.2.1. b Sợi quang POF chỉ số chiết suất bậc kép
Trang 19Sợi quang POF có chiết suất SI kép (DSI POF - Double SI POF) với đặc điểm gồm hai lớp vỏ bao quanh lõi sợi, mỗi vỏ sẽ có chiết suất giảm Khi thực hiện các tuyến truyền thẳng, sự truyền ánh sáng có thể đạt được về cơ bản dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần ở bề mặt phân cách giữa lõi và lớp vỏ phía trong của sợi Chênh lệch vể chiết suất thu được giá trị khẩu độ số NA vào khoảng 0.3, giống với giá trị của sợi POF có khẩu độ số thấp trước đó.
Hình 1.4: Cấu trúc của sợi quang có phân bố chiết suất bậc kép
1.2.1. c Sợi quang POF chỉ số chiết suất biến đổi GI-POF
Khi sử dụng phân bố chiết suất giảm dần (GI), băng thông thậm chí còn có thể đạt được lớn hơn nhiều Với những kiểu phân bố này, chiết suất từ trục sợi ra tới vỏ liên tục giảm
Hình 1.5: Cấu trúc của sợi phân bố chiết suất biến đổi
Vì chiết suất thay đổi liên tục, các tia sáng trong sợi GI không truyền theo đường thằng mà thường sẽ bị khúc xạ hướng về trục sợi Các tia sáng được chiếu vào
ở vị trí trung tâm sợi có góc tới bằng không hoàn toàn không bị rò ra khỏi diện tích lõi, cũng như không gặp phải bất kỳ sự phản xạ nào ở bề mặt phân cách Hình 1.6 mô tả đơn giản dạng quỹ đạo truyền của tia sáng Quỹ đạo hình học của những tia sáng đi theo một trục song song ngắn hơn nhiều quỹ đạo của những tia sáng có góc tới lớn hơn
Trang 20Hình 1.6: So sánh giữa phân bố chiết suất bậc và chiết suất biến đổi
Tuy vậy, có thể thấy là chiết suất ở những vùng cách xa lõi sẽ nhỏ hơn Đồng nghĩa là tốc độ truyền ánh sáng cũng lớn hơn Trong trường hợp kết hợp một cách lý tưởng các tham số này, những độ dài đường truyền và những tốc độ truyền khác nhau
có thể triệt tiêu hoàn toàn lẫn nhau do đó không còn tán sắc mode Song, nó có thể tăng băng thông tối đa lên hai đến ba lần so với sợi quang SI
1.2.1.d Sợi quang POF phân bố chiết suất đa bậc (MSI-Multi Step Index)
Bên cạnh nhiều vấn đề về mặt công nghệ gặp phải trong quá trình sản xuất sợi
GI để có được phân bố chiết suất tối ưu luôn ổn định trong suốt quá trình sợi làm việc, thì tiếp đó chính là nỗ lực nhằm tiến tới những đặc tính mong muốn với sợi quang phân bố chiết suất đa bậc (MSI) Ở đây, phần lõi sẽ bao gồm nhiều lớp (bốn đến bảy)
mà từ đó dần tiệm cận với đường cong parabol yêu cầu trong một chuỗi bậc kế tiếp Trong quá trình sản xuất, việc có thể kết hợp các bậc chiết suất là một yêu cầu rất lớn Hình 1.7 biểu diễn đồ thị của cấu trúc sợi
Ở đây, các tia sáng không truyền dọc theo những đường uốn cong liên tục như với trường hợp sợi GI-POF, mà là trên nhiều đường do nhiễu xạ như trong hình 1.8 Tuy nhiên, giả sử số lượng bậc đủ nhiều, chênh lệch với phân bố GI lý tưởng là tương đối nhỏ, nên băng thông lớn vẫn được coi là chấp nhận được Sợi MSI POF giới thiệu vào năm 1999 bởi một viện khoa học của Nga
Hình 1.7: Cấu trúc của sợi quang phân bố chiết suất đa bậc MSI-POF
Trang 21Hình 1.8: Truyền ánh sáng trong sợi MSI-POF
1.2.2 Phân loại theo vật liệu chế tạo
1.2.2.a Sợi quang PolyMetyMethaAcrilat PMMA
PMMA là chất dẻo đi từ dẫn xuất từ axit meta acrylic Tính chất quan trọng nhất của PolyMetyMethaAcrilat là trong suốt, không màu, đồng thời bền vững trước tác dụng của thời tiết và khí hậu Khi tạo màu cho plastic này thì độ sáng của màu cũng sẽ giữ được trong thời gian dài PMMA có chỉ số khúc xạ cao, cho lọt qua 92% ánh sáng thường, đặc biệt có thể cho lọt qua 75-76% tia cực tím và phần lớn tia hồng ngoại, chỉ đứng sau thủy tinh thạch anh Thậm chí các tấm thủy tinh hữu cơ PMMA có
độ dày lớn thì độ thấu sáng vẫn tốt, khi chiều dày đến 6.3mm thì độ trong suốt cũng giảm đi 50% Vì vậy mà PMMA thường được ứng dụng để sản xuất các dụng cụ quang học, trong đó phải kể đến sợi quang Poly MetyMethaAcrilat PMMA
Hình 1.9: Cấu trúc phân tử của PMMA và PF Polymer
Lõi sợi PMMA được bọc bởi một lớp cladding (10µm) Do lõi của hầu hết các sợi quang nhựa POF có bán trên thị trường đều được chế tạo từ PolyMetylMethaAcrilat, cho nên một trong những lợi thế quan trọng là giá thành của các nguyên liệu cực kỳ rẻ Các giá trị suy hao thấp nhất xảy ra ở 520 nm (màu xanh),
560 nm (màu vàng), 650 nm (màu đỏ) Do hiện tượng tán xạ Rayleigh và sự hấp thụ mạnh của các liên kết C-H, nên suy hao nhỏ nhất xấp xỉ là 100dB/km
Trang 22Hình 1.10: Suy hao của sợi PMMA POF theo bước sóng tương ứng
Với các loại sợi SI-POF, tốc độ bit giới hạn được đưa ra là 100Mbit/s ở khoảng cách 100m (giá trị này tương ứng cao hơn cho các khoảng cách ngắn hơn) Nhiệt độ hoạt động của sợi dao động từ +70 C0 tới +85 C0 tùy thuộc vào từng ứng dụng của sợi
1.2.2.b Sợi quang Polyme Perflourinate (PF Polymer)
Một loại sợi quang nhựa POF khác là loại sợi quang được chế tạo bằng một chất Polyme Perflourinate hóa đặc biệt, vốn được phát triển cho mục đích tiếp tục giảm bớt suy hao truyền dẫn, đặc biệt sợi quang chỉ số chiết suất biến đổi GI-POF với suy hao thấp nhất thống kê được cho sợi PF-GI POF là bé hơn 10 dB/km
Hình 1.11: Suy hao của sợi quang PF-POF
So với phổ suy hao của PMMA, sợi polymer perfluorinated có hai tính năng đáng chú ý Đó là phạm vi quang phổ từ 650 đến 1.300 nm và sự suy hao là ít hơn 50 dB/km đối với dải bước sóng này Sự giảm suy hao này cho phép sợi được làm từ polyme perfluorinated có khả năng truyền được ánh sáng trong phạm vi bước sóng rộng hơn Như vậy,sợi perfluorinated đã khắc phục được những hạn chế về khoảng cách của PMMA, và nó có thể hoạt động mà sử dụng các thành phần ít tốn kém hơn cho những sợi thủy tinh quang học ở dải bước sóng từ 850 đến 1.300 nm
1.2.3 Tham số kỹ thuật của một số loại sợi quang trên thị trường hiện nay
Chromis GigaPOF50 SR
Chromis GigaPOF120 SR
hi
Material Perflourinat
ed Graded Index (GI-
Perflourinate
d Graded Index (GI-
Perflourinat
ed Graded Index (GI-
Polymethyl Methacryla
te Graded
Poly Methyl Step
Trang 23PF) PF) PF) Index
(GI-PMMA)
Index (SI- PMMA) Numerical
Aperture
(NA)
0.19 +/- 0.015
0.185 +/- 0.015
0.185 +/- 0.01
1000/2200 +/- 5%
980/1000 +/- 60
>
300MHz-km @ 850nm
>940MHz x 200m
@850nm
Dependent
on NA
-1.3 Sợi quang nhựa POF và một số thông số kỹ thuật
Sợi quang nhựa POF (Plastic Optical Fiber) là các sợi quang mà lõi và lớp đệm của chúng được làm từ các loại chất dẻo, chẳng hạn như chất nhựa PMMA (PolyMethylMethAcrylate) hoặc nhựa Acrylic, Polyme Perflourinate Cũng giống như sợi thủy tinh, sợi quang nhựa có tính chất truyền dẫn ánh sáng ở khoảng cách rất xa, trọng lượng nhẹ, mỏng, chống bức xạ, truyền tải dung lượng cao, chi phí rẻ Nhược điểm lớn nhất của sợi quang nhựa là có đường kính lớn khoảng 1mm Tuy vậy, nó lại
dễ dàng kết nối được với các thiết bị đầu cuối, các mối hàn, các máy tính cá nhân và các thiết bị khác dễ dàng, đặc biệt chi phí lắp đặt cho các cáp quang nhựa là khá thấp
1.3.1 Kích thước sợi quang POF
Thông thường đường kính của sợi quang nhựa có kích thước lớn hơn so với các sợi quang khác, khoảng từ 0.5mm đến 1mm Tuy nhiên, nó lại có tính chịu lực cũng như khả năng chịu uốn cong rất tốt so với nhưng sợi quang học binh thường
Trang 24Hình 1.12: So sánh các thiết diện của các loại sợi quang khác nhau.
Với loại sợi quang học PMMA, lõi sợi quang nhựa chiết suất phân bậc SI-POF
có đường kính lõi khoảng 980/1000µm, trong khi lõi sợi quang nhựa chiết suất biến đổi GI-POF có đường kính lõi vào khoảng 500/750µm Loại sợi quang học Perflourinate POF, đường kính lõi sợi SI-POF là 9/125µm, sợi quang GI-POF là 50/125µm.
Do có kích thước lớn như vậy nên POF rất dễ đấu nối, dễ xử lý cho việc truyền
số liệu cự ly ngắn và các giắc cắm nối của POF có giá thành hết sức rẻ Vì vậy, POF thường được dùng cho các giao diện âm thanh số (DAI- Digital Audio Interface) Ngoài ra, các POF còn được dùng cho truyền dẫn số liệu bên trong thiết bị, truyền dẫn tín hiệu điều khiển cho các công cụ máy tính điều khiển bằng chữ số và cho các toa xe đường sắt,v.v…
Hình 1.13: Các đầu nối cho DAI (loại đầu tròn và vuông)
Trang 251.3.2 Suy hao trong sợi quang POF
Hình 1.14: Suy hao cơ bản trong sợi quang PMMA-POF
Sợi quang nhựa POF có thể cung cấp dễ dàng tốc độ truyền dẫn lên tới 1Gbit/s tại khoảng cách 50m dựa trên thiết bị máy phát là LED với phương pháp kết nối dễ dàng, giá thành rẻ Điốt laser cũng có thể cấp tốc độ bit cao hơn với 10Gbit/s ở khoảng cách 35m và 5Gbit/s ở khoảng cách 50m (theo dự án nghiên cứu của châu Âu về sợi quang nhựa POF-PLUS) Suy hao trong sợi quang PMMA-POF sẽ thấp nhất ở giữa 2 bước sóng 450nm và 530nm và quanh bước sóng 570nm
Hình 1.15: Tỷ số SNR trong sợi quang SI-POF
1.3.3 Số lõi sợi và khẩu độ số NA trong sợi quang POF
Các sợi quang đa lõi MC-POF được sản xuất đầu tiên vào giữa những năm 90 Với ý tưởng đưa ra là làm giảm khẩu độ số NA (để làm tăng băng thông) mà không làm mất đi bán kính uốn cong theo tiêu chuẩn về khẩu độ số NA của sợi quang POF Theo công bố, với khả năng truyền dữ liệu 500Mbit/s tại khoảng cách 50m (Sony
Trang 262005) đã lên tới 1.170Mbit/s ở khoảng cách 100m (POF-AC2005) thì số lượng lõi sợi quang tiêu chuẩn là từ 37 đến 217 lõi và khẩu độ số NA ở khoảng 0.19 đến 0.33.
Trong năm 2009, Asahi Chemical trình bày phiên bản cáp quang mới là SMCK-500 và SMCK-1000, theo đó đường kính lõi sợi quang này là khoảng 500 µm
và 1000µm.
Hình 1.16: Sợi quang mới MC-POF SMCK , đường kính lõi sợi 500µm và 1000µm
Trong cùng điều kiện băng thông, khẩu độ số NA sẽ khác nhau tại các khoảng cách truyền dẫn khác nhau (hình 1.17)
Hình 1.17: Giá trị khẩu độ số NA tại băng thông và khoảng cách
truyền dẫn khác nhau
1.3.4 Khả năng uốn cong trong sợi quang POF
Do sợi quang POF phải làm việc trong những môi trường đòi hỏi khả năng uốn cong tốt nên những nhà sản xuất luôn cố gắng tạo ra những loại sợi có khả năng chịu uốn cong cao Những ứng dụng mới đã được sử dụng trong các đường liên kết ngắn với bán kính uốn cong rất thấp Số lõi sợi quang đã được giảm đến 19 và khẩu độ số
Trang 27cho phép là 0.60 Điều này thiết lập nên tham số cho phép bán kính uốn cong là 2mm cho sợi quang MC-POF đường kính lõi 1000µmvà 1mm cho sợi quang MC-POF đường kính lõi 500µm tương ứng Tiếp theo đó, các nghiên cứu về sợi quang POF đã cho ra đời các ứng dụng sợi quang mới có NA đạt 0.5 và bán kính uốn cong quy định
Hình 1.18: Suy hao với sợi quang POF có đường kính lõi sợi lớn
Với những nghiên cứu về băng thông và suy hao, người ta đã tìm ra khả năng truyền tải thông tin tối đa với sợi quang nhựa đa lõi MC-POF (theo POF-AC) Theo
đó, công bố được đưa ra với việc cho phép truyền tải 10Gbit/s ở khoảng cách 25m trong sợi quang SMCK đường kính lõi 500µm, điều chế DMT Điều đó chứng tỏ cho khả năng uốn cong khá tốt của sợi quang nhựa POF không bị ảnh hưởng nhiều đến việc truyền dữ liệu
Trang 28Hình 1.19: Sợi quang uốn cong trong thử nghiệm truyền dẫn 10Gbit/s
1.3.5 Băng thông của sợi quang
Tham số ảnh hưởng lớn nhất của các hiệu ứng phụ thuộc mode chính là băng thông Kết quả về khoảng cách và băng thông tương ứng việc truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang PMMA POF đường kính 1mm, được đo tại bước sóng 650 nm (hình 1.20) và trong các sợi đa mode khác như sợi plastic vỏ silic đường kính là 200 µm(PCS) (hình 1.21) cho thấy sự khác biệt về băng thông của các sợi quang POF không quá lớn khi ở khoảng cách từ 100m trở xuống
Hình 1.20: Băng thông phụ thuộc vào khoảng cách trong sợi quang PMMA
POF đường kính 1mm.
Trang 29Hình 1.21: Băng thông phụ thuộc vào khoảng cách trong sợi quang SI-PCS
đường kính 200µm
1.3.6 Tốc độ truyền dẫn
Từ giữa những năm 90 của thế kỷ trước đã xuất hiện nhu cầu ứng dụng sợi quang nhựa POF để truyền số liệu cự ly ngắn tại tốc độ 100Mbit/s và cao hơn Với nhiều nghiên cứu và các công trình khoa học đã công bố nhiều kết quả thành công và
có giá trị cho loại sợi quang nhựa POF, đặc biệt là trong việc nâng cao tốc độ truyền dẫn Hiện nay, tốc độ truyền dẫn mà sợi quang nhựa POF đạt được có thể lên tới 1Gbit/s qua khoảng cách dài 100m Điều này càng chứng tỏ cho sự phát triển ngày càng cao của loại sợi quang này
1.3.7 Một số kết nối quang POF
Lợi thế lớn của sợi POF trong vấn đề này là kích thước lõi lớn của nó Với kích thước lõi lớn hơn từ 0.5 cho đến 1mm so với sợi quang, sợi POF yêu cầu về độ chính xác thấp hơn nhiều so với sợi quang thủy tinh Điều này tạo ra một lợi thế cho POF do
nó có thể tạo ra được các kết nối quang cũng như đầu nối một cách nhanh chóng và dễ dàng với một mức chi phí phát sinh không quá lớn
Duới đây là một số kết nối quang điển hình cho sợi quang POF:
Trang 30Hình 1.22 : Đường dây cáp quang POF
Hình 1.23: Đầu nối kiểu SMI cho POF và đấu nối RJ-45 cho UTP
Hình 1.24: Bộ chuyển đổi từ tín hiệu ánh
sáng sang tín hiệu điện
1.3.8 Các tiêu chuẩn của sợi quang
POF
Các loại sợi quang POF khác nhau
được đặc tả trong tiêu chuẩn IEC 60793
Bảng 2 liệt kê những tham số
chính của các loại khác nhau
• Nhóm sợi A4a-A4c miêu tả các sợi quang SI-PMMA POF được sử dụng trong những mạng di động, ứng dụng hộ gia đình, và tự động hóa
• Nhóm sợi A4d là sợi DSI cho các ứng dụng Fast Ethernet và IEEE1394
• Các sợi Gi và MSI chủ yếu cho các mạng hộ gia đình tốc độ cao được xếp vào loại A4e
• Các lớp cuối A4f-A4h là những sợi Gi POF làm từ vật liệu Perfluorinate sử dụng trọng mạng lõi và các mạng cục bộ với tốc độ lên đến 10Gbps
Trang 31Bảng 1.1: Các thông số của các sợi POF khác nhau
1.4 Ưu nhược điểm của sợi quang nhựa POF
Mạng gia đình là một trong những thị trường quan trọng của sợi quang nhựa POF Ngày nay, khi nhu cầu truy cập Internet tốc độ cao ngày càng tăng của mọi người, thì các công nghệ kỹ thuật số như đầu DVD, các hệ thống giám sát, video,v.v… cũng được sử dụng rộng rãi Một mạng gia đình có thể kết nối với máy tính, máy in, máy ảnh kỹ thuật số, MP3, các thiết bị truyền hình và tất cả các thiết bị gia dụng trong tương lai Với việc sử dụng chi phí thấp cho hiệu quả cao thì sợi quang nhựa POF là một lựa chọn tương đối tốt
Hiện nay, POF vẫn là một lựa chọn phổ biến cho các nhà sản xuất cũng như trong ngành công nghiệp bởi chi phí thấp, kết nối điểm-điểm, tốc độ đạt 12 đến 16Mbit/s theo tiêu chuẩn SERCOS và 100Mbit/s Etherner tiêu chuẩn công nghiệp phù hợp với nhu cầu tốc độ truyền dữ liệu Trong những năm tới, các nhà sản xuất đang hướng tới một tiêu chuẩn mới và nghiên cứu tốc độ truyền tải lên tới Gbit/s và tiếp tục giảm chi phí sản xuất nhằm tạo ra những ứng dụng tốt hơn cho sợi quang nhựa POF
Một số ưu nhược điểm nổi bật của sợi quang nhựa POF so với sợi cáp đồng và sợi cáp thủy tinh:
Trang 32Đơn giản hơn, chi phí thấp hơn.
Trọng lượng nhẹ hơn
Có thể theo dõi quá trình làm việc (do bước sóng công tác nằm trong giới hạn nhìn thấy của mắt người)
Mềm dẻo, có khả năng chống lại các tác động vật lý: uốn cong, rung, sóc
Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ
Dễ dàng trong thi công và đấu nối (đường kính tới 1mm so với 8-100µm của sợi thủy tinh)
Các thiết bị đo kiểm rẻ
Không sử dụng bước sóng laze nên an toàn hơn
Các thiết bị đầu cuối yêu cầu công suất thấp hơn
Nhược điểm:
Suy hao cao
Không có nhiều nhà cung cấp, người dùng và chuyên gia có khả năng thiết
kế, kiểm thử
Thiếu các chuẩn
Nhiều ứng dụng vẫn còn đang trong quá trình phát triển, nghiên cứu
Nhiệt độ khi sử dụng cao (125 độ C)
Dưới đây là bảng so sánh một số thông số kỹ thuật giữa cáp quang nhựa POF, cáp quang thủy tinh và cáp đồng:
Trang 33Bảng 1.2: So sánh các thông số kỹ thuật giữa cáp quang nhựa POF, cáp quang thủy
tinh và cáp đồng
1.5 Sự phát triển của sợi quang học POF
Trong mấy năm gần đây, một lĩnh vực nổi bật trong việc sử dụng sợi quang POF là làm dây dẫn truyền thông tin trong xe ô tô Các dây PMMA đã được lắp đặt trong 40 loại xe ô tô, chủ yếu là các xe của châu ÂU, bao gồm BMW, Mersedes-Benz
và Volco Điều này càng chứng tỏ cho khả năng POF có thể phù hợp với một số điều kiện cần thiết đối với dây dẫn lắp đặt trong ô tô
Sử dụng POF trong nhà ngày càng tăng, bởi sợi quang học POF như một phương tiện truyền tải khá lý tưởng cho các mạng lưới thông tin khoảng cách ngắn sử dụng trong mạng gia đình, văn phòng, các khu công nghiệp Trong hiện tại và tương lai không xa, nó sẽ được kết nối với các thiết bị trong nhà thông minh như (máy tính gia đình, điện thoại, máy ảnh kỹ thuật số, điều hòa, tủ lạnh, các hê thống âm thanh, dụng cụ nhà bếp,v.v…) bằng các kết nối mạng tự động hóa và cho phép quản lý, điều khiển từ xa; tại văn phòng, sợi quang POF kết nối với các thiết bị văn phòng, mạng máy tính với tốc độ truyền tải dữ liệu rất cao, điều đó phần nào giúp nâng cao hiệu suất làm việc, cải thiện chất lượng cuộc sống cho con người và xã hội Vào năm 2003, các cuộc thí nghiệm đã xác nhận tính hữu dụng của POF thông qua cấu trúc mạng Gigabit, bao gồm dây dẫn GI-POF Perfluorinate hóa kết nối một khu nhà rộng lớn với gần 600 căn nhà và một bệnh viện đa khoa với gần 230 giường bệnh Còn một số báo cáo nói về các trường hợp trong đó các sợi quang nhựa chiết xuất biến đổi GI-POF bằng PMMA đã được chấp nhận tại các căn nhà độc lập và các khu nhà nhỏ Độ dài đi dây trong nhà nhỏ hơn 50m đã đáp ứng nhu cầu của các tòa nhà cỡ nhỏ như vậy, điều
đó hoàn toàn phù hợp với các dây GI-POF bằng PMMA, loại dây dẫn cực kỳ dễ đi dây
và ghép nối, và sẽ được sử dụng rộng rãi trong tương lai
Các sợi quang nhựa POF dùng trong lĩnh vực tự động hóa xí nghiệp, chẳng hạn như hệ thông SERCOS (Serial Real-time Communication System), đã được tiêu chuẩn hóa như một phương tiện đi dây trong môi trường công nghiệp Dự đoán, thị trường của POF sẽ tiếp tục được mở rộng
Các dự án nghiên cứu và công bố về sợi quang nhựa POF ngày càng được phát triển Một dấu hiệu cho sự tiến bộ trong công nghệ POF này chính là sự phát triển của năng lực truyền tải Hình 1.25 tóm tắt các công bố của 2 dự án lớn về sợi quang POF
là POF-ALL và POF-PLUS về dung lượng truyền tải của sợi quang SI-POF đường kính lõi 1mm
Theo đó, bằng việc thực hiện dự án POF-ALL từ năm 2006-2009, các nhà nghiên cứu đã thực hiện điều tra tại các nơi sử dụng sợi quang SI-POF, để tối ưu hóa
và so sánh giúp điều chỉnh lại các nghiên cứu Một trong những mục tiêu chính của dự
án POF-PLUS là sự phát triển của sợi quang học POF gắn liền với chi phí thấp, sử dụng các liên kết POF Gigabit và cho tốc độ cao (>>1Gbit/s) Bằng việc thiết kế bộ thu phát thông minh RC-LED, tiếp cận truyền dẫn song song Gigabit trên một băng
Trang 34thông của sợi quang POF hay điều chế DMT đã cho những kết quả khả quan trong việc phát triển sợi quang học này.
Hình 1.25: Sự phát triển của dung lượng truyền dẫn trong sợi quang SI-POF đường
kính 1mm
Chính vì những ưu điểm trên của sợi quang nhựa POF, nó đang ngày được cải tiến và dần được ứng dụng rộng rãi vào các ngành công nghiệp khác nhau, và là một trong những thành phần không thể thiếu trong ngành thông tin quang nói riêng và ngành công nghiệp hiện đại nói chung
Ngày nay, với nhiều những ứng dụng và lợi thế của sợi quang nhựa POF, nhiều
dự án về nghiên cứu và phát triển loại sợi quang này càng được phát triển với nhiều những công bố và kết quả có giá trị, đóng góp không nhỏ vào sự nghiệp phát triển của ngành công nghiệp sợi quang, trong đó phải kể tới một số dự án khá nổi bật như:
- Năm 2008: ● “Mạng trong nhà sử dụng sợi quang nhựa POF” của tác giả J Lambkin tại hội nghị ICTON
● “ Tốc độ truyền Gigabit trên 50m của sợi quang nhựa chiết suất bậc” của tác giả B Charbonnier tại hội nghị về sợi quang nhựa POF
● “Tối ưu hóa hiệu năng cho các liên kết quang học sử dụng điều chế DMT, ứng dụng cho sợi quang nhựa POF” của tác giả B.Offenbeck tại hội nghị ECOC
- Năm 2009: ● “ Kỹ thuật hệ thống sợi quang nhựa POF tốc độ 100Mb/s và 1 Gb/s của tác giả S Abrate tại hội nghị về sợi quang nhựa POF
