báo cáo tiểu luận cáp quang và các vật liệu dùng trong công nghệ chế tạo cáp quang

3.5 Yêu cầu kỹ thuật của sợi quang Cũng giống như cáp thông tin điện, các sợi quang được chế tạo xong chưa được đem sử dụng ngay mà được dùng để sản xuất cáp thì để đảm bảo những tính nă

; BỘ LAO DONG THUONG BINH & XA HOI

TRUONG CAO DANG CONG NGHE THONG TIN TP.HCM KHOA CONG NGHE THONG TIN-DIEN TU

`

E

BAO CAO TIỂU LUẬN

MÔN HỌC: THÔNG TIN QUANG

CÁP QUANG VÀ CÁC VẬT LIỆU DÙNG TRONG CÔNG NGHE CHE TAO CAP QUANG

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đức Tri

Tên nhóm học phần: Thông Tin Quang

Hoc ky: 2A Nam hoc: 2022-2023

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 3 năm 2023

NHAN XET CUA GIANG VIEN HUONG DAN

Tp HCM, ngày tháng năm (chữ ky va ghi rd họ tên)

MUC LUC

PHÂN MỞ ĐẦU 2222-222222122222112222211,2221 122011022122 uờ 5

1 Ly do chon để tải SH HH ng nen Hee 5

3 Các phương pháp và phương tiên thực hiên đề tài - 5

3.1 Phương pháp nghiên cứu 22222222122 2222 5 3.2 Phương tién thuc hién dé tai 2.222 222222222222 2222222222225, 6

4 Các bước thực hiện đề tải ó 222222222 2 6

Phân NỘI DUNG

Chương 1: CƠ SỞ LY THUYÊT -¿¿/::225222¿22222222222222222222222 7

1.1 Sơ lược về bản chất của ánh 0 cece cececccseenseceseceeesusesssescntaseecnsaeeeenes 7

1.1.1 Lý thuyết hạt ánh sáng, ò 2222222222222 7

1.1.2 Lý thuyết sóng ánh sáng Huygens 22 222222222222 2222 7

1.1.3 Lý thuyết điện từ của MaxwclL 7 1.1.4 Lý thuyết lượng tử ánh sáng 22 22222222 8 1.2 Các tính chất cơ bản của ánh sáng -¿22222222222E2122E.1E Lee 8

1.2.1 Tính truyền thăng của ánh sáng -2-222 1 E22 2E 8

1.2.2 Sự khúc xạ và phản xạ của ánh sáng 5c 22c cscsensseree2 8

1.3 Nguyên lý truyền ánh sáng trong sợi quang sen tre 9 Chương 2: SƠI QUANG Q.2, 2 2n TH HT HH Hàn sọ, 11 PÄ‹b¡ấ i88 naa ẢẢ ll

2.2 Cấu trúc Sợi quang -22:::222222+22222211222211122211112222111 1112201111121 1u II

2.3 Phân loại sợi quang L2 2L 21 21 2122112121 T HT nh nh 3 12

2.4 Đặc điểm của Sợi quang 2 0 22 2222222 ST HH2 y2 12 2.5 Yêu cầu kỹ thuật của SợI quang - ác 2c 12112112211 21 1H ghe re 13

8i: se 0-0 516)07.)0)160000n8ẺẺ8ẺẺn8 15

3.1 Định nghĩa cập QUAnØ 2 2 2222222002010 101111111 111111 151121111 ày 15

3.2 Ưu điểm của cáp quang G1 121 En ng En TT ĐT HH HH Ha 15 3.3 Lịch sử phát triên cáp quang -¿ ¿¿- ¿22z 2 22z22222212212221222222222222 15

3.4 Cầu tạo CAP QUANG ccce cece cece sees seasssasssestsesssesesseussscessecseeseeeuatsaustatanesttees 16

3.5 Phân loại cáp quang L L0 21 202 2 H1 TH HT HH cày 18 3.5.1 Phân loại theo cầu trúc 22212222 12212212212212222 222222202 18

3.5.2 Phân loại theo mục đích sử dụng 19

3.5.3 Phân loại theo điều kiện lắp đặt 2222 19

89.01 19 b) Cáp kéo trong cỐng -s- s1 1 2112112221121 1t 2n tra 21 c) Cáp chôn trực tiếp 25 đ) Cáp đặt trong nhà Q0 2012212211121 1222151111111 1811111 key 31 e) Cap ngap nude va tha IGN ccc ccsesccsseseesessessestessevsessevsvsveevevevesees 32 3.6 Yéu cau kỹ thuật của cáp quang ccccnhehnhhhhhhhrhrrrrrrerrrie 33 Chương 4: VẬT LIEU CHE TẠO CÁP QUANG 34 Chi À/0nnnnnn nh ng ga 34

""n.n Ả.Ả.Ả ẢẢ 34 À2 9 5 34 4.1.3 Vỏ halogen tự đo, L2 2L 2 2 2L 2H HT TH H2, 35 4.2 Thành phần gia cường s2 2 2222 222222222212 121223102 2212 222220 35 4.3 Thành phần chống âm - ¿22 ¿2222212 22122122212232221222222122222222 222 36 j6 on .a 37 4.4.1 Lớp bảo vệ sợi quang L2 2L n2 ng HH HH 37 a) Lớp vỏ sơ cấp (primary coating) - c1 tt re rryệg 37 b) Lớp vỏ thứ cấp (secondary coating) -s- sc cty trường 37 4.4.2 SƠI QUAHE TT 2 HT 2n 2 2 2 vu 38

4.5 Quá trình chế tạo 2¿::-2222222222222112222111222111122211112.201 HD Han 40

4.5.1 Giai đoạn tạo mẫu tiền chế ¿- ¿22k 2222222221 5322222222222 40 a) Phương pháp nấu chảy thủy tĩnh 5222 222252 2222222222-5e2 4I

b) Phương pháp động hơi hóa chất - 5-52 2 9E vn rin 42

4.5.2 KÉO SỢI TT TT HH TH TT TH TH 2 sọ 45

KẾT LUẬN 22 22222222 012 22 nh HH te ta xxx sssxseccsv đỐ

Trang 5

Hiện nay cáp quang được sử dụng rất phố biến Vậy cáp quang là gì? Và cáp

quang được chế tạo từ các vật liệu gì ? Từ các vẫn đề trên nên em chọn đề tài “Cáp

Quang Và Các Vật Liệu Dùng Trong Công Nghệ Chế Tạo Cáp Quang”

Trang 6

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Sơ lược về bản chất ánh sáng

Ánh sáng là sóng điện từ trường biến thiên trong không gian Nó được đặt trưng bởi vectơ cường độ điện trường E , vectơ cường độ từ trường #7, vuông góc nhau và vuông góc với phương truyền sóng v

Dấy bức xạ của anh sang thi thwong chia lam 3 ving nhw sau:

+ Vùng tử ngoại có bước sóng từ 1002m + 380nm

+ Vùng nhìn thấy có bước sóng từ 380zn + 780wn

+ Vùng hồng ngoại có bước sóng từ 780zn + lun

Ánh sáng dùng trong thông tin quang nằm trong vùng cận vùng hồng ngoại Các bước sóng thường dùng đó là 1300zơn và 1550nm

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

là sự lan truyền của sóng Lý thuyết này giải thích được nhiều hiện tượng mang tính chất sóng của ánh sáng như giao thoa, nhiễu xạ; đồng thời giải thích tốt hiện tượng khúc xạ và

phản xạ

1.1.3 Lý thuyêêt điện từ của Maxwell

Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ra đời, lý thuyết điện từ của James Clerk

Maxwell năm 1865, khăng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng Đặc biệt, lý

thuyết này kết nỗi các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học, cho thay anh

sang chi la truong hop riéng cua song dién tw

Cac thi ngiém sau nay vé song dién tir, nhu cua Heinrich Rudolf Hertz nam 1887,

điều khẳng định tính chính xac ly thuyét cua Maxwell

Trang 7

1.1.4 Lý thuyêêt lượng tử ánh sáng

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

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

Dinh luat

- Tia phan xa va khuc xa déu nam trong mat phang téi (Mat phang téi la mat phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của mặt ngăn cách tại điểm tới)

- Góc phản xạ bằng góc ơ = ơ (ơ là góc tới, ơ là góc phản xạ)

- Góc khúc xạ B được tính theo công thức Snell:

n¡sInơ = n;sInB

* Hiện tượng phan xạ toàn phân

Từ công thức Snell ta thay:

- Nếu mị <n; thì sina > sinB tức là œ > Ð tia khúc xạ lệch về phía gần pháp tuyến

- Néu ni > m thi sina < sin tire là œ < B tia khúc xạ lệch về phía xa pháp tuyến hơn

Đặc biệt tại trường hợp n¡ > nạ nếu tăng ơ thì cũng tăng theo nhưng luôn lớn hơn ơ Khi góc tới ơ tang dén gia tri ma B = 90° (tia khuc xa nam song song với mặt ngăn cách) Thì góc tới tương ứng trường hop nay goi la goc tdi han ign

Nếu tiếp tục tăng góc tới lớn hơn góc tới han ig, thi khéng con tia khuc xa nita ma

chỉ có tia phản xạ Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phan xa toàn phân

Góc tới hạn 1„, được tính dựa vào công thức Snell

n¡sInơ = n;sInB

© nisimu = nasin90°

<> NjSMigh = nạ

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

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

- Góc tới lớn hơn góc tới hạn

1.2.3 Nguyên lý truyên ánh sáng qua sỢi quang

Nguyên lý cơ bản trong sợi quang dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần của ánh sáng (Hình 1.2)

Hình 1.2 Nguyên lý truyền ánh sáng trong sợi quang

Xét tỉa tới SI dén diém I trén tiết diện MN của sợi day Tia nay bi khuc xa khi di vào sợi dây Tia khúc xạ tới mat phang tiếp xúc giữa lõi và lớp vỏ tại Iị dưới góc tới ¡ lớn

hơn góc tới hạn và bị phản xạ toàn phan

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

Is

Tia sáng được dẫn qua sợi quang học mà cường độ sáng bị giảm không đáng kẻ Các tia sáng truyền trong lõi sợi quang thuộc một trong hai nhóm Nhóm thứ nhất gồm các tia sang di qua trục của sợi quang các tia này gọi là tia kinh tuyến (Trong hình 1.3(a) có hai tia kinh tuyến trong sợi quang bậc thang) Nhóm thứ hai là tia xoắn ?ình 1.3(b) vì nó không bao giờ sử dụng hết diện tích của sợi quang các tia này truyền trong

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

Chương 2: SỢI QUANG

2.1 Sợi quang

Sợi quang là những dây nhỏ và dẻo truyền ánh sáng nhìn thấy được và các tia hồng ngoại (nh 2.1) Chúng có lỗi ở giữa và có phần bao bọc xung quanh lõi Đề ánh sáng có thê phản xạ toàn phân trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của áo một chút

Hình 2.] Sơi quang Lõi và áo được làm bằng thuỷ tỉnh hay plastic Vỏ bọc ở phía ngoài áo bảo vệ sợi quang khỏi bị âm và ăn mòn, đồng thời chống xuyên tâm với các sợi đi bên cạnh và làm cho sợi quang dễ xử lý Để bọc ngoài ta dùng các nguyên liệu mềm và độ tốn thất năng lượng quang lớn

2.2 Cấu trúc sợi quang

Cấu trúc cơ bản của sợi quang gồm có một lõi hình trụ làm bằng vật liệu thuy tinh

có chỉ số chiết suất n¡ lớn và bao quanh lõi là lớp bọc hình ống đồng tâm với lõi và có chiết suất nạ (nạ < n¡) Lõi được dùng để dẫn áng sáng và lớp bọc đề giữ ánh sáng tập trung trong lõi nhờ sự phản xạ toàn phân giữa lõi và lớp bọc

— Lõi: lõi được làm bằng những sợi nhỏ mỏng thuỷ tỉnh hoặc nhựa, đo bằng

micra, ở đó ánh sáng được truyền qua đường kính của lõi càng lớn thì càng có nhiều ánh sáng được truyền dẫn

— Lớp sơn phủ: lớp này ngay sát lõi có chỉ sô khúc xạ thấp hơn chỉ số khúc xạ

của lõi.

— Đệm nhựa : lớp này đề bảo vệ sợi quang từ những tác động va đập và độ cong quá mức

— Sợi chống va đập mang tính chất cơ khí

— Vỏ ngoài : vỏ ngoài phủ lên sợi quang

2.3 Phân loại sợi quang

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

SI (Step Index), loại sợi có chỉ số chiết suất ở lõi giảm dân từ tâm lõi sợi ra tới tiếp giáp lõi và lớp bọc gọi là sợi có chỉ số chiết suất giảm dần GI (Graded Index) Nếu phân chia theo mode truyén dan thi co soi da mode MM (Multimode) va soi don mode SM (Single mode) Soi da mode cho phép nhiều mode truyền dẫn trong nó, còn sợi đơn mode chỉ cho phép | mode truyén trong nó

Bang 2.1 Phan loai soi quang

Danh muc Loai soi

- Sợi có chỉ sô chiết suat phân bậc

- Sợi có chỉ số chiết suât giảm dân

- Soi thuy tinh

- Sợi lõi thuỷ tính lớp boc chat dẻo Phân loại theo cầu trúc vật liệu - Sợi thuỷ tỉnh nhiều thành phần

- Soi chat déo

Phan loai theo mode truyén dan

Bảng 2.2 Các thông số tiêu chuẩn của sợi quang

Đường kính lớp bọc 125 mm > 2.4% 125 um +> 2.4%

Tỷ lệ đông tâm 6% hoặc ít hơn 0,5 +3 um

Tỷ lệ không tròn của lõi 6%hoacithon {

Tỷ lệ không tròn của lớp | 2% hoặc ít hơn 2% hoặc ít hơn

bọc

2.4 Đặc điểm của sợi quang

- Sợi quang có tính đàn hồi: Khi kéo một sợi quang nó sẽ bị giãn dài ra và sau đó

trở lại độ dài ban đầu của nó Kéo một sợi với một lực đủ mạnh nó sẽ bị đứt gãy (bắt đầu

tại một điểm yêu hay vết rạn bề mặt) sau khi giãn dài khoảng 5% Kéo một dây đồng nó

sẽ giãn tới khoảng 30% và không trở về độ dài ban đầu của nó

- Sợi quang có thê chịu ứng suất hàng trăm ngàn pao trên ¡nh vuông diện tích tiết diện Về lý thuyết, độ bền của sợi đạt tới 2000&ps¡, khỏe hơn thép, nhưng trong thực tế sợi bị đứt gãy ở những ứng suất thấp hơn, với những vết rạn bắt đầu từ những sai hỏng

bề mặt Ứng suất đặt vào sợi có thể gây nên những sai hỏng bề mặt mà sau nay co thé pha

hủy cáp Một sợi tiêu chuẩn 125.105 có diện tích tiết dién chi 0,000019 inh

Thực tế là những sợi quang hay gãy tại những vết rạn bề mặt gây một hiệu quả nghiêm trọng Sợi cảng dài càng chứa nhiều vết rạn có thể gây gãy ở một ứng suất nhất

định Các nhà sản suất sợi thường có phép kiêm tra đơn giản loại bỏ những điểm yếu nhất

trong soi; bằng cách treo một vật nặng lên sợi, tạo ra một ứng suất nhất định dọc theo

chiều dải sợi

3.5 Yêu cầu kỹ thuật của sợi quang

Cũng giống như cáp thông tin điện, các sợi quang được chế tạo xong chưa được đem sử dụng ngay mà được dùng để sản xuất cáp thì để đảm bảo những tính năng truyền dân ánh sáng và có tuôi thọ cao, sợi quang cần có yêu câu sau đây:

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

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

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

mẻo dạng tín hiệu

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

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

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

bảo vệ bên ngoài Nếu do tác động của lực kéo hoặc lực uốn cong mà sợi bị đút thì có

nhiều nguyên nhân, người ta chia ra 3 loại sau đây:

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

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

2 Đứt do lực kéo trung bình, khoảng từ 15 đến 40X, thường do tạp chất nằm trong vỏ sợi, gây nên các chỗ khuyết tật

3 Dut do lực kéo dưới I5, thường do các khuyết tật trên bề mặt, do bọt khí, do

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

Khi quan soi dé tao thanh cap sé xuất hiện các lực kéo vài Niuton, nếu sợi rơi vào

trường hợp thứ ba như trên thì rất nguy hiểm, vì vậy để bảo đảm chế tạo cáp chắc chắn và

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

- 5Ñ trong thời gian ls

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

30 W Khi đó mới có khả năng kéo được sợi có chiéu dai dén 10 km

Dac tinh truyén dan anh sang cua sợi thì lại được quyết định bởi kích thước của

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

Chương 3: CAP QUANG

3.1 Dinh nghĩa cáp quang

Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tỉnh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng đề truyền tín hiệu

Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tỉnh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao và truyền xa hơn

Cáp quang dùng ánh sáng truyền dẫn tín hiệu, do đó ít suy hao và thường được dùng cho kết nối khoảng cách xa Trong khi cáp đồng sử dụng dòng điện để truyền tín hiệu, dễ bị suy hao trong quá trình truyền và có khoảng cách kết nối ngắn hơn

3.2 Ưu điểm của cáp quang

— Dung lượng lớn

— Kích thước và trọng lượng nhỏ do đó dễ dàng lắp đặt

— Không bị nhiều bởi các tín hiện điện, điện từ hoặc thậm chí cả bức xạ ánh sáng

—_ Tính cách điện do được làm từ thủy tỉnh, không chứa vật chất dẫn điện nên rat

an toàn khi sử dụng trong các môi trường đòi hỏi tính an toàn cao

—_ Tính bảo mật cao do không thê bị trích dé lây trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường

— Độ tin cậy cao do cáp quang được thiết kế thích hợp có thê chịu đựng được

những điều kiện về nhiệt độ và độ âm khắc nghiệt và thậm chí có thể hoạt động ở dưới

nƯỚC

— Tính linh hoạt do các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các

dang théng tin số liệu, thoại và video

— Dễ dàng nâng cấp khi chỉ cần thay thế thiết bị thu phát quang còn hệ thống cáp sợi quang vẫn có thể được giữ nguyên

3.3 Lịch sử phát triển cáp quang

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

cm người về chuyên động, hình dáng và màu sắc của sự vật thông qua đôi mắt

Tiệp đó, một hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách

sử dựg các đèn hải đăng các đèn hiệu

ƒ 8 Sau do, nim 1791, VC.Chape phát mình ra một máy điện báo quang

ge Nam 1895, Marconi da sang ché ra may điện báo vô tuyến

6 Hau nim 1980, A.G.Bell dai nghi ra mét thiét bi quang thoai co kha ring biến đổi đao động của máy phát thành ánh sáng

s8 Tụy nhiên, sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ do sự xuất

hiện hệ thống vô tuyến

2 S\ nghiên cứu hiện đại về thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát nih thanh céng cua Laser nam 1960 bởi nhà vật lý người Mỹ Theodore Maiman

6 Nam 1966, Charles Kuen Kao va George Hockman da công bố khám phá mớ đầy hứa hẹn về khả năng của sợi quang - những sợi thủy tỉnh hoặc nhựa

trong suốt, linh hoạt và mỏng hơn một sợi tóc

Kết luận của Kao nghe có vẻ "hoang đường" nên ông phải chịu sức ép rất lớn từ gia đình và trong giới khoa học

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

gw Năm 1970, Corning Glass Works ché tao một cáp quang phá vỡ giới hạn 20dB (17dB/km)

6 Cudi nhimg nim 70, các công ty viễn thông quyết định triển khai và sử dng cong nghệ này Mạng cáp quang bat đầu phô biến ở các thành phố cũng như dưới lòng đại dương nhưng nó chỉ làm nên cách mạng vào những năm 90

3.4 Cấu tạo cáp quang

Cáp quang có cầu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tỉnh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền di tối đa các tín hiệu ánh sáng Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sự gãy gập của sợi cáp quang (Hình 3 1)

Lõi L@ L @v &@ ảv Ệ Thành phâângia VỎ

phảnchínhcườngbảo xạ ánhvệ

sángngoài LỚp áo giáp

Hinh 3.1 Cau tao cdp quang

Cap quang bao gom cdc thanh phan co ban sau:

ge 165i (core)

Lõi sợi quang là trung tâm phản chiếu của sợi quang khi truyền ánh sáng, lõi được

làm bằng sợi thủy tỉnh hoặc plastic

ge 1 6p phan xa anh sane (cladding)

Lớp phủ sợi quang là một lớp bên ngoài bao bọc lõi sợi quang đề phản xạ lại ánh sáng trở vào lõi, được làm tu thuy tinh hay plastic

ge V6 bao vé chinh (primary coating hay con goi coating, primary buffer) Primary coating là lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core và clading không bị bụi, âm, trầy xước

6 Cac thanh phan gia cường (Strength member)

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

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

động cơ học, môi trường tác độ lên sợi quang

we Lop vo bao vệ ngodi (buffer)

Là lớp vỏ ngoài cùng bao bọc các sợi quang bên trong và được làm từ các loại

nhựa có khả năng chịu đựng các lực cơ học cũng như tác độ của môi trường

ge Lop do gidp( Jacket): Hang tram hay hang ngan soi quang được đặt trong bó gọi là cáp quang Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cap

được gọi là Jacket

3.5 Phân loại cáp quang

3.5.1 Phân lo theo câêu trúc

ge Cap co cau tric c6 dién: Có các sợi hoặc các nhóm sợi quang phân bỗ

đỗ xứng theo hướng xoay vòng đồng tâm (nh 3.2)

Hình 3.2 Cáp quang có cấu trúc cô điển

ge Cap có lõi trục rãnh: Các sợi hoặc các nhóm sợi được đặt lên các rãnh có

sẵn

(Hình 3.3)

Hình 3.3 Cáp có lỗi trục rãnh x2 Cá) có cứu trúc băng dẹt: Nhiều sợi quang được ghép trên một băng và tưp ruột cáp có nhiều băng xếp chồng lên nhau (7i 3.4)

Hình 3.4 Cáp có cấu trúc băng dẹt

Trang 25

x2 C4; có cái truc đặc biệt: Do nhụ cầu trong cáp có các dây kim loại để

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

3.5.2 Phân loại theo mục đích sử dụng

ge Cap ding trén mang thué bao néi hạt, nông thôn là cáp sử dung tog

phạm vi thành phó, thị xã, thị trấn

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

8 Cáp đường dài là cáp nối giữa các tính, các quốc gia với nhau

3.5.3 Phân lo ậtheo điêu kí lăêp đặt

a) Cáp treo

Dây tháp treo 1.2

Hình 3.3 Minh họa cáp quang treo FTTH 4 soi

Cau trúc của cap

8 Só sơi: 4 sợi quang đơn mode

ge Dước sóng hoạt động của sợi quang: 1310zzz và L550w

8# Ông đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lỏng vớ quy cách của ống đệm lỏng trung tâm Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của ống đệm lỏng được điền đầy bằng một hợp chất đặc biệt chống sự thâm nhập của nước

6 Lop nhya HDPE chat lugng cao bao vé ngoai

gE Day treo cap bang thép 1x1.2mm

Trang 26

eS | ö¡ sợi quang được làm bằng Silica và được bố sung béi Germanium,

œ chỉ sô chiết suât lớn hơn chỉ số chiết suât của lớp vỏ phản xạ

6 Vỏ phản xạ sợi quang được lam bang doped Silica

gE | 6b báo vệ sơ cấp của sợi quang được làm bằng một loại vật liệu chịu được

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

6 Duong kinh ngoai cua lop bao vé so cap soi quang la: 245mm + Smm

ge Mau soi quang : Duong, Cam, La, Nau

J2 Tinh chat co hoc cua soi quang

Chiu duoc tai trong kéo: 700N/mm’; d6 gidn dai: 1% Tai trong pha héng soi

quang > 5,250N/mm’

-^2_ Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng

Sợi quang sau khi được bảo vệ bằng lớp bảo vệ sơ cấp và nhuộm mau dé dé phan biệt sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ống đệm lỏng (BuffEr tube) Ông đệm lỏng này có thê chứa được từ 2 đến 8 sợi quang bên trong tùy theo kích thước của ống lỏng: sợi quang được nằm lỏng trong ống, ở trạng thái tĩnh, các sợi quang

năm tại vị trí tâm của ông

Cau trúc này cho phép nêu một lực kéo được tác dụng lên cáp, thi sự giãn dài của cáp sẽ không tạo ra sức căng trên sợi quang và do đó không làm tăng thêm suy hao Công nghệ ông đệm lỏng cũng đáp ứng một cách tốt nhất đối với sự thay đối nhiệt

độ của môi trường mà nó có thê gây ra sự co hoặc giãn của cáp Cầu trúc này cũng là một cách bảo vệ tốt nhất cho sợi quang khi nó bị nén theo hướng ngang

Tóm lại, với cấu trúc này sợi quang sẽ được bảo vệ một cách tốt nhất, không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ một tác động nào từ bên ngoài

Trang 27

22 Bang 3.1 Dac tinh kp thudat cua soi quang

Chỉ tiết kỹ thuật của sợi quang đơn mode

Chiéu dai xoan cua soi

Sức căng sợi quang tôi thiêu

b) Cáp kéo trong công

Đơn vị

%

dB/km dB/km

dB/km dB/km

N/mm?

Trang 28

Gia tri/Chi tiét

Silica/Germantum-doped Silica 125+0.7

<0.7 Nhựa acrylic chống tia UV

24545 10.4+0.5

Hình 3.6 Cáp kéo trong công Cấu trúc của cáp

8 SỐ sơi: 04-144 sợi quang don mode

ge Đước sóng hoạt động của sợi quang: 13107 và 1550z

se Phan tir chiu le phi kim loai trung tam

6% Ong đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lừg Các khoảng trống giữa sợi và bề mặt trong của lòng ống đệm lỏng được điền đây

bằng một hợp chất đặc biệt chéng sự thâm nhập của nước

6 Lop băng chống thấm nước

6 T ép sợi tông hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi

6 Lop nhya HDPE chat lugng cao bao vé ngoai

Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng

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

phân biệt sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ông đệm lỏng (BuffEr tube)

- Ông đệm lỏng này có thể chứa được từ 2 đến l2 sợi quang bên trong tùy theo kích thước của ống lỏng; sợi quang được nằm lỏng trong ống, ở trạng thái tĩnh, các sợi quang nằm tại vị trí trung tâm của ống lỏng

- Do phải bện xoắn xung quanh phân tử chịu lực trung tâm để tạo thành lõi cáp nên các ống đệm lỏng phải có chiều dài lớn hơn Chiều dài tăng thêm này sẽ ảnh hưởng

khả năng chịu lực và độ giãn dài của cáp

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

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

Trang 29

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

Bảng 3.2 - Dường kính, trọng lượng và bán kính uốn cong nhỏ nhất của cáp

Đường kính trung Bán kính uốn cong nhỏ nhất

Số sợi quang bình của cáp Trọng lượng (mm)

Các đặc tính vật lý, cơ học và môi trường của cáp chôn luồn công phi kim loại

được kiểm tra theo bảng 3.3 tại bước sóng 1550 mơ

Bảng 3.3 - Đặc tính vật lý, cơ học và môi trường của cáp chôn luôn công phi kim

loại

Đặc tính Phương pháp thử và tiêu chuẩn

Phương pháp thử:

- Đường kính trục cuốn: 30 72 (D = đường kính cáp)

Khả năng chịu căng — - Tảithử lớn nhất 250 &g

- Tải thử liên tục :85 &g Chỉ tiêu:

- Độ căng của sợi: 0.6% tải lớn nhất

-Tăng suy hao: 0.1 dB tai lién tuc

Trang 30

Kha nang chiu ép

Kha nang chiu va dap

Khả năng chịu uôn cong

Khả năng chịu xoắn

Khả năng chịu nhiệt

- Tăng suy hao: 0.10 dB

- Cáp không bị vỡ vỏ, không đút sợi Phương pháp thử:

- D6 cao cua bua: 100 cm

- Trong luong bua: | kg (104)

- Đầu búa có đường kính: 25 zn

- Số điểm thử: 10 điểm (cách nhau 10 cøw dọc theo chiều dài cáp)

Chỉ tiêu

- Độ tăng suy hao : 0.10 dB

- Sợi quang không gấy, vỏ cáp không bị hư hại

- Độ tăng suy hao : 0.10

- Sợi quang không gây, vỏ cáp không bị hư hại Phương pháp thử:

- Chiéu dai thir xoan:2 m

- Số chu kỳ: 10 chu kỳ

- Góc xoắn: + 180°

Chỉ tiêu sau khi hoàn thành phép thử

- Độ tăng suy hao: 0.10 dB

- Sợi quang không gấy, vỏ cáp không bị hư hại

-Chiều dài mẫu thử: 0.3 z một đầu đã tuốt vỏ cáp xấp xi 80zmn

và treo ngược trong buông thử

Trang 31

- Thoigian thir : 24 gio

- Nhiét độ thử : 60°C Tiêu chuân

- Chất độn day ở mẫu thử không bị chay rơi xuống

- Các sợi quang ở ông lỏng vân giữ nguyên vị trí không bị rơi Phương pháp thử:

- Chiều dài mẫu: 3 z Khả năng chống thấm _ - Chiều cao cột nuée:1 m

- Thời gian thử: 24 giờ Tiêu chuân

- Nước không bị thắm qua mẫu thử

Bảng 3.4 - Đặc tính cơ điện của cáp

¬ Nhựa HDPE màu đen chịu lực, chống gam Loại vỏ nhâm, ăn mòn và phóng điện kw ` ` , VÀ

Tải trọng cho phép lớn nhất khi lắp đặt 3.5 kN

Tải trọng cho phép lớn nhất khi làm việc 2.5kN

Khả năng chịu nén 2000N/10cm

Độ âm tương đối 1~100% không đọng sương

Bán kính uốn cong nhỏ nhất khi lắp đặt > 20 lần đường kính cáp

Bán kính uốn cong nhỏ nhất sau khi lắp đặt _> 10 lần đường kính cáp

Trang 32

c) Cap chon trực tiếp

* Cáp sợi quang chôn trực tiếp có vỏ bọc kửm loại

Mặt cắt ngang của cáp

Hình 3.7 Cáp chôn trực tiếp vỏ Bọc kim loại

Cấu trúc của cáp

8 SỐ sơi: 04-144 sợi quang don mode

ge Dước sóng hoạt động của sợi quang: 1310 zzz và 1550 zm

se Phan tir chiu le phi kim loai trung tam

6% Ong đệm chứa và bảo vệ sợi quang được làm theo công nghệ ống đệm lừg Các khoảng trỗng 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

eS | op băng chống thấm nước

6 T ép sợi tông hợp chịu lực phi kim loại bao quanh lõi

ge Lop nhuwa HDPE bao Vé trong

s2 op bang thép có phủ PE đề bảo vệ cáp

eS Lop vỏ cứng ngoài bằng nhựa HDPE màu đen

Đặc tính kỹ thuật của công nghệ đệm lỏng

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

phân biệt sẽ được đặt trong một lớp bảo vệ thứ cấp, gọi là ống đệm lỏng (Buffr tube) Ông đệm lỏng này có thể chứa được từ 2 đến 12 sợi quang bên trong tùy theo kích thước của ống lỏng: sợi quang được nằm lỏng trong Ống, ở trạng thái tĩnh, các sợi quang nằm tại vị trí trung tâm của ống lỏng

Trang 33