Thông tin quang, các loại cáp cách đo và các thông số kỹ thuật

Thông tin quang, các loại cáp cách đo và các thông số kỹ thuật

LỜI MỞ ĐẦU Thông tin sợi quang hiện nay đã trở thành môi trường truyền dẫn chủ yếu, để truyền tải

hầu hết dung lượng thông tin đường dài trong nước và quốc tế Kỹ thuật thông tin quang ngày càng sử dụng rộng rãi trong viễn thông, đường truyền số liệu, truyền hình cáp, mạng đường trục quốc gia, đường trung kế, đường cáp thả biển xuyên quốc gia, lien lục địa …

Sự phát triển của ngành công nghệ viễn thông sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới các ngành kinh

tế, xã hội, khoa học khác…

Trên thực tế thông tin quang được ứng dụng rộng rãi và ngày càng phổ biến đã dần thay thế các phương tiện truyền dẫn khác vì truyền tin trong hệ thống sợi quang có những ưu điểm : Khả năng truyền thông tin ( tốc độ dữ liệu ) là rất lớn (chục Tbit/s) Suy hao thấp (0,2 – 0,3 dB/ Km), dải thông rộng, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, hoàn toàn cách điện, xuyên âm trong các sợi quang không đáng kể, tính bảo mật cao, khả năng nâng cấp tốc độ cao dễ dàng, vật liệu chế tạo có sẵn nhiều trong tự nhiên Bên cạnh đó việc truyền thông tin qua hệ thống sợi quang cũng có những hạn chế như: Vấn đề biến đổi quang điện, chỉ truyền được công suất nhỏ cỡ vài mW, tín hiệu ánh sang trong sợi quang bị suy hao và biến dạng làm ảnh hưởng và hạn chế cự ly truyền dẫn và tốc độ tối đa của tuyến, cáp quang cũng có độ bền vật lý kém như dòn dễ gãy bị suy hao khi bị uốn cong Chính

vì những ưu điểm rất nhiều và vượt trội của cáp quang nên trong bài tập tốt nghiệp của

mình em xin trình bày về thông tin quang Đề tài em xin trình bày là : “ THÔNG TIN QUANG, CÁC LOẠI CÁP CÁCH ĐO VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT”.

Trong quá trình tìm hiểu, em đã nhận được sự giúp đỡ rất lớn từ thầy giáo, đại tá - thạc

sỹ Nguyễn Duy Chuyên Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy!

TÓM TẮT BÀI TẬP TỐT NGHIỆP

Bài tập của em gồm 4 chương được tóm tắt như sau:

Chương I : KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG Chương này giới thiệu lịch sử mô hình ưu nhược điểm của mạng truyền dẫn thông tin quang

Chương II: SỢI QUANG VÀ CÁC LOẠI CÁP QUANG Chương này giới thiệu về cấu trúc phân loại sợi quang và nguyên lý ánh sang truyền qua sợi quang

Chương III: CÁCH ĐO VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁP QUANG Chương này giới thiệu cách đo và các thông số kỹ thuật của sợi quang

CHƯƠNG 1

KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG

1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin quang

1.1.1 Giới thiệu về lịch sử phát triển

Trong tiến trình lịch sử phát triển của nhân loại việc trao đổi thông tin giữa con người với con người đó trở thành một nhu cầu quan trọng ,một yếu tố quyết định giúp phần thúc đẩy sự lớn mạnh tiến bộ của mỗi quốc gia ,cũng như nền văn minh của nhân loại

Cùng với sự phát triển của hệ thống thông tin hữu tuyến và vô tuyến sử dụng môi trường truyền dẫn là dây dẫn kim loại cổ điển (cáp đồng ) và không gian.Thì việc sử dụng ánh sáng như một phương tiện trao đổi thông tin cũng được khai thác có hiệu quả Cùng với thời gian thông tin quang đã phát triển và ngày càng hoàn thiện với những mốc lịch sử như sau:

- Năm 1790 : Clau de Chappe , kĩ sư người Pháp ,đã xây dựng một hệ thống điện báo gồm một chuỗi các tháp với các đèn báo hiệu trên đó Tin tức vượt qua chặng đường 200km trong vòng 15 phút

- Năm 1870 : John Tyndall nhà vật lý người Anh đó chứng tỏ ánh sáng có thể dẫn được theo vòi nước uốn cong với nguyên lý phản xạ toàn phần Điều vẫn được áp dụng trong thông tin quang hiện nay

- Năm1880 : Alexander Graham Bell , người Mỹ giới thiệu hệ thống thông tin Photophone Tiếng nói được truyền đi bằng ánh sáng trong môi trường không khí Nhưng chưa được áp dụng trong thực tế vì quá nhiều nguồn nhiễu

- Năm 1934: Norman R.French, người Mỹ , nhận bằng sáng chế hệ thống thông tin quang Sử dụng các thanh thuỷ tinh để truyền dẫn

- Năm 1958: Arthur Schawlour và Charles H Tounes, xây dựng và phát triển

- Năm 1960: Theodor H Maiman đưa laser vào hoạt động

- Năm 1962: Laser bán dẫn và Photodiode bán dẫn được thừa nhận

- Năm 1966: Charles H Kao và Georce A Hoc kham, hai kĩ sư phòng thí nghiệm Stanrdard Telecommunications của Anh , đề xuất dùng sợi thuỷ tinh dẫn ánh sáng

- Năm 1970: Hãng Corning Glass Work chế tạo thành công sợi quang loại SI có suy hao nhỏ hơn 20 [dB/km] ở bước sóng 1310nm

- Năm 1972: Loại sợi GI được chế tạo với độ suy hao 4 [dB/km]

- Năm 1983: Sợi đơn mode(SM) được xuất xưởng tại Mỹ

Hình 1.1 Các thành phần hệ thống truyền quang

 Định nghĩa thông tin quang: là một hệ thống truyền tin thông qua sợi

quang Điều này có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang Tại nơi nhận nó lại được biến đổi thành thông tin ban đầu

 Chức năng của từng bộ phận trong hệ thống thông tin quang:

- Bộ biến đổi điện – quang (E/O): Dùng để biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để truyền trong môi trường cáp quang ( biến đổi xung điện thành xung quang ) Yêu cầu thiết bị E/O biến đổi trung thực ( ánh sáng bị điều biến theo quy luật của tín hiệu điện )

- Bộ biến đổi quang điện (O/E) : Thu các tín hiệu quang bị suy hao và méo dạng trên đường truyền, do bị tán xạ, tán sắc, suy hao bởi cự ly để biến đổi thành các tín hiệu điện

và trở thành nguồn tin ban đầu Yêu cầu độ nhạy máy thu cao, thời gian đáp ứng nhanh, nhiễu nhỏ tiêu thụ năng lượng điện ít

- Các trạm lặp : Được sử dụng khi khoảng cách truyền dẫn lớn Trạm lặp biến đổi tín hiệu quang thu được thành tín hiệu điện để khuếch đại Tín hiệu đã được khuếch đại biến đổi thành tín hiệu quang để tiếp tục truyền trên tuyến cáp sợi quang

1.2 Ư u như ợ c đ i ể m c ủ a hệ t hố n g t h ô ng tin q u a ng

- Suy hao thấp Suy hao thấp cho phép khoảng cách lan truyền dài hơn Nếu so sánh với cáp đồng trong một mạng, khoảng cách lớn nhất đối với cáp đồng được khuyến cáo là 100 m, thì đối với cáp quang khoảng cách đó là 2000 m

Một nhược điểm cơ bản của cáp đồng là suy hao tăng theo tần số của tín hiệu Điều này có nghĩa là tốc độ dữ liệu cao dẫn đến tăng suy hao công suất và giảm khoảng cách lan truyền thực tế Đối với cáp quang thì suy hao không thay đổi theo tần số của tín hệu

- Dải thông rộng Sợi quang có băng thông rộng cho phép thiết lập hệ thống truyền dẫn số tốc độ cao Hiện nay, băng tần của sợi quang có thể lên đến hàng THz

- Trọng lượng nhẹ Trọng lượng của cáp quang nhỏ hơn so với cáp đồng Một cáp quang có 2 sợi quang nhẹ hơn 20% đến 50% cáp Category 5 có 4 đôi Cáp quang có trọng lượng nhẹ hơn nên cho phép lắp đặt dễ dàng hơn.

- Kích thước nhỏ Cáp sợi quang có kích thước nhỏ sẽ dễ dàng cho việc thiết kế mạng chật hẹp về không gian lắp đặt cáp

- Không bị can nhiễu sóng điện từ và điện công nghiệp

- Tính an toàn Vì sợi quang là một chất điện môi nên nó không dẫn điện

- Tính bảo mật Sợi quang rất khó trích tín hiệu Vì nó không bức xạ năng lượng điện từ nên không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường như sự dẫn điện bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích lấy thông tin ở dạng tín hiệu quang

- Tính linh hoạt Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạng thông tin số liệu, thoại và video

 Nhược điểm

- Vấn đề biến đổi Điện-Quang Trước khi đưa một tín hiệu thông tin điện vào sợi

quang, tín hiệu điện đó phải được biến đổi thành sóng ánh sáng

- Dòn, dễ gẫy Sợi quang sử dụng trong viễn thông được chế tạo từ thủy tinh nên dòn

để hở phòng ngừa có ánh sáng truyền trong sợi chiếu trực tiếp vào mắt Ánh sáng sử

dụng trong hệ thống thông tin quang là ánh sáng hồng ngoại, mắt người không cảm nhận được nên không thể điều tiết khi có nguồn năng lượng này và gây nguy hại cho mắt.

1.3 Kết luận

- Với đặc tính suy hao thấp, băng thông rộng, kích thước nhỏ, nhẹ, không bị can nhiễu sóng điện từ và điện công nghiệp làm cho sợi quang được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như lĩnh vực viễn thông: viễn thông đường dài, viễn thông quốc tế sử dụng cáp quang vượt đại dương, mạng trung kế, mạng nội hạt thuê bao; lĩnh vực công nghiệp: đường truyền tín hiệu điều khiển tự động trong hệ thống tự động, công nghiệp dệt; lĩnh vực y học; lĩnh vực quân sự Sợi quang chỉ có thể truyền tín hiệu dưới dạng ánh sáng nên các nguồn tín hiệu điện được chuyển thành ánh sáng bằng cách sử dụng LED hoặc LASER Quá trình này được xử lý và diễn ra ở đầu phát, và được gọi là

bộ phát quang Tín hiệu quang này được ghép vào sợi và truyền đến bộ thu quang Sau khi đến đầu thu, các tín hiệu này được chuyển trở lại thành tín hiệu điện thông qua linh kiện PIN hoặc APD Mặc dù sợi quang có suy hao thấp nhưng tín hiệu vẫn bị suy yếu, do đó đôi lúc trên hệ thống cũng cần bộ lặp quang, còn gọi trạm tiếp vận.Với tiềm năng về băng thông nên hệ thống truyền dẫn sợi quang đã và đang phát triển trong hệ thống truyền dẫn số đường dài, tốc độ cao từ hàng trăm Mega bit/s đến hàng Tera bit/s nhờ sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang WDM

CHƯƠNG 2 SỢI QUANG VÀ CÁC LOẠI CÁP QUANG 2.1 CẤU TRÚC TỔNG THỂ CÁC LOẠI CÁP SỢI QUANG

Cáp sợi quang gồm phần lỏi và phần vỏ Phần lỏi có phần tử gia cường các ống đệm hoặc các khối đệm Các sợi dây đồng dùng cho cáp nguồn, các

phần đệm và chất đều đầy Cấu trúc cụ thể của phần lõi được trình bày chi tiết trong các mục trên đây Phần vỏ cáp có cấu trúc khác nhau tuỳ từng loại cáp Nói chung, phần vỏ cáp gồm các phần tử sau đây: vỏ PE thứ nhất bao bọc bên ngoài lõi cáp dài khoãng 1mm, vừa làm chức năng chống ẩm, vừa đóng vai trò lớp cách điện( nếu cáp có dây cấp nguồn ) tiếp theo là lớp chống ẩm và chống gặm nhấm bằng băng nhôm tráng nhựa hai mặt ( hình 3.5) loại này được dùng cho cáp cống, hoặc băng thép mạ kẽm gợn sóng để gia cường cho cáp chôn

( hìng 3.6.) ngoài cùng là lớp vỏ bọcPE dài khoãng 1,5mm÷1,9mm

2.1.1.Cấu trúc cáp chôn.

Các yêu cầu và đặc tính của cáp chôn trực tiếp đơn giản hơn cáp cống và

đặc tính cần bổ sung một lớp vỏ kim loại để tránh rủi ro khi đào bới Lớp bảo vệ có thể là lớp thép có gợn sóng hoặc lớp dây thép ngoài cùng là vỏ bảo vệ Plastie

3

4 5

6 10

Sợi quang Phần tử gia cường Băng nhôm

Vỏ PE hình số 8 Dây thép treo

Vỏ PE Sợi tơ gia cường

Vỏ nhựa Lõi có rãnh Phần tử gia cường G-FRP Sợi quang

Hỡnh 2.6.Cấu trỳc cỏp treo

2.1.3.Cấu trỳc cỏp quang biển.

Trong cỏp quang biển chỉ sử dụng sợi đơn mode Vỡ cỏp quang biển thường lắp đặt cho cỏc tuyến thụng tin quốc tế Do sợi này suy hao thấp nờn chiều dài khoảng lặp rộng Khi thiết kế cỏc tuyến cỏp quang biển Phải đảm bảo độ tin cậy cao, đặc tớnh cơ học

và truyền dẫn ổn định trong suốt thời gian sử dụng tối đa là 25 năm Cỏp của cỏc nhà sản xuất khỏc nhau cú cấu trỳc khỏc nhau chỳt ớt nhưng đều cú cấu trỳc cơ bản như(hỡnh 3.9 )

17,5mm

20mm

Vỏ PE

Phần tử gia cường G-FRP Khối quang

Chất điền đầy

Phần tử Trung tâm Sợi

Vỏ PE

cách điện

25mm

Hỡnh 2.7.Cấu trỳc cơ bản của cỏp quang biển.

2.1.4 Cỏp trong nhà.

Cỏp trong nhà cú vỏ bảo vệ bờn ngoài bằng PVC là rất cần thiết để lắp đặt trong nhà cao tầng Phụ thuộc yờu cầu mà sử dụng sợi đa mode hay đơn mode cỏp từ ngoài được dẫn vào hộp phõn phối sợi, phõn phối tới thiết bị đầu cuối của khỏch hàng, cỏp trong nhà cũng cú đặc tớnh như cỏp ngoài trời số cỏp tối thiểu là 1 hoặc tối đa là 6, cỏc sợi được đặt trong ống đệm chặt để cường kớnh ngoài bộ và khoảng 3,5mm cỏp cú phần tử gia cường phi kim loại bằng thuỷ tinh hoặc sợi aramid, vỏ PVC dày 0,9mm và khú bắt lửa



Hỡnh 2.8.Cấu trỳc cỏp trong nhà.

Vỏ PVC Phần tử gia cường ống đệm chặt một sợi Phần tử trung tâm

Vỏ PVC Phần tử gia cường ống đệm chặt một sợi

CHƯƠNG III:

CÁCH ĐO VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁP QUANG.

3.1.GIỚI THIỆU VỀ MÁY ĐO SUY HAO

Khi đo suy hao sợi quang bằng máy đo được sử dụng để xác định chính xác suy hao của tuyến sợi quang Nó được thực hiện như là một phần của việc kiểm tra nghiệm thu cuối cùng , hoặc bất cứ lúc nào cần đo suy hao tuyến Do suy hao tuyến sợi quang biến đổi theo bước sóng hoạt động , nên việc kiểm tra này cần được tiến hành sử dụng cùng một bước sóng với thiết bị thông tin quang sữ dụng sợi dẫn quang đó Nếu thiết bị quang hoạt động ở bước sóng 1300nm thì máy đo cũng được đặt để kiểm tra ở bước sóng1300nm

).Thiết bị đo.

Sau đây là những thiết bị cần đo cho hầu hết các phép đo sử dụng máy đo công suất

 Máy đo công suất quang:

Với các bước sóng thích hợp

Với các bộ nối thích hợp

Cho các kích cỡ sợi đơn mode hay đa mode

Chia độ theo dBm, tuy nhiên nên có thang tuỳ chọn dB

 Nguồn sáng quang:

Với nguồn sáng quang ổn định

Với các bước sóng thích hợp

Với các bộ nối thích hợp

Với các kích thước sợi đơn mode hoặc đa mode

Với các nguồn lasel hoặc LED

Với công suất ánh sáng ra đủ theo yêu cầu

 Các dây nhảy:

Có hai dây dài ít nhất 1 –5 m

Với tổn hao đã biết

Với các bộ nối thích hợp

Với kích thước lõi tương tự với sợi quang cần được đo

Dung dịch làm sạch bộ nối, que quấn bông, bình khí nén

Bộ dụng cụ bóc sợi quang( nếu được yêu cầu cho cáp sợi quang được kết cuối

Bộ chuyển đổi quang trần ( nếu sợi quang không được kết cuối) chất gel làm phù hợp với chiết suất :cho bộ nối chuyển quang trần

3.1.1.Xác định tổn hao của dây nhảy: Trước khi tiến hành đo sợi quang, cần kiểm tra

tổn hao của tong dây nhảy Các giá trị tổn hao này được so sánh với các bản ghi hoặc các tiêu kỹ thuật của nhà sản xuất thì có thể xác định được các dây nhảy hỏng

Chú ý: Cần làm sạch tất cả các bộ nối trước khi tiến hành đo

( Ptham chiếu(dBm)).Gía trị công suất đầu ra dây nhảy gần với chỉ tiêu công suất ra với nguồn sáng Chuyễn máy đo công suất sang chế độ dBm và hiệu chỉnh ở 0,0dBm ( xem hướng dẫn của máy đo ) Tong khi hiệu chỉnh, không tắt hoặc điều chỉnh máy đo công suất Nếu máy đo công suất không có chế độ dBm và chỉ hiển thị các mức công suất tuyệt đối ở dBm, ghi lại các giá trị đọc được trên máy đo như Ptham chiếu( dBm)

3 Nối dây nhảy cần được đo thử giữa máy đo và dây đo thử Trong trường hợp đo này,

ta cần phải sử dụng thêm một bộ nối chuyển đổi

4 Ghi lại giá trị huy hao quang của máy đo công suất theo dB( Lmáyđo(dB) Đối với một

số máy đo công suất , giá trị đọc được của suy hao quang theo dB có thể là một số âm Điều thể hiện máy đo công suất đó sử dụng công thức công suất để tính độ khuyếch đại theo đề ci ben thay cho công thức tính tổn hao ánh sáng theo đề ci ben Nếu giá trị đọc được là âm, có thể bỏ đi dấu âm và chỉ sử dụng mức dương cho mọi tính toán

Nếu máy đo công suất không có chế độ dB, thì cần tính toán nhanh để xác định tổn hao dây nhảy ( xem bước 6 ) ghi lại giá trị dBm như là Pmáy đo ( dBm)

5 Đảo lại kết nối của dây nhảy A và khẳng định số đọc được trên máy đo giống như trước đây Nếu số đọc được khác đi sau khi đảo đầu dây nhảy, thì thử một dây nhảy khác

6 Nếu số đọc trên máy đo công suất theo dB, thì giá trị đó là tổn hao của dây nhảy A ( l( dB).

Nếu số đọc được ở dBm, thì tổn hao của dây nhảy A bằng giá trị công suất tham chiếu trừ đi giá trị đọc được:

L(dB) = Ptham chiếu ( dBm ) - Pmáy đo (dBm)

7 Một dây nhảy tốt nên có tổn hao nhỏ hơn 1,0dB Đối với mỗi dây lặp lại các bước bắt đầu ở bước 3 đến khi tất cả các dây nhảy đều được kiểm tra và các tổn hao của chúng đều được ghi lại ( các dây B,C )

8 Tổn hao của dây nhảy là tổn hao của sợi quang trong dây nhảy đó và của hai bộ nối của hai đầu dây Cần chú ý là tổn hao của hai bộ nối cộng thêm vào tổn hao của một kết nối

3.1.2.đo sợi quang.

Phép đo tổn hao bằng máy đo công suất cần được thực hiện trên tất cả các tuyến sợi quang để xác định tổn hao toàn tuyến Thông tin này được sử

dụng để xác định quỹ tuyến quang và độ dự trữ quang của tuyến

Có thể tiến hành việc đo thử này theo hai kiểu: kiểu nối vòng trở lại và kiểu đầu cuối

- tới - đầu cuối

Kiểu đầu cuối – tới - đầu cuối chính xác hơn, nhưng cần hai người thực hiện Còn kiểu nối vòng trở lại cho một kết quả trung bình và có thể hoàn thành với một người thực hiện, nhưng kiểu này lại mất nhiều thời gian hơn.

Khi đo cần phải đảm bảo rằng chỉ sử dụng các dây nhảy và qua kiểm tra Nếu không sử dụng bộ nối thì, nối trực tiếp thiết bị đo quang với cáp quang đã kết nối

Quy trình.

1 Bật nguồn máy đo công suất và nguồn sáng, đợi cho các thiết bị này hoạt động ổn định Nếu sử dụng một nguồn sáng laser, đảm bảo rằng nó vẫn chưa được bật cho đến khi tất cả các sợi đến nguồn sáng đó đã được kết nối hoàn chỉnh Làm sạch tất cả các bộ nối

2 Nhận diện sợi quang cần được đo thử Đối với một hệ thống khai thác đã được lắp đặt, tất cả các thiết bị thông tin nối với nó và đảm bảo chắc chắn rằng tất cả các nguồn sáng quang đã tắt

3 Trước khi đo thử các sợi này, máy đo công suất cần được hiệu chỉnh về 0dB như sau: Thiết lập máy đo ở chế dộ dBm Đảm bảo rằng nguồn sáng đã được bật, và đọc công suất quang thu được từ máy đo công suất ở dBm Gía trị này nên gần với chỉ tiêu công suất đầu ra ở nhà sản xuất nguồn sáng đó Thiết lập máy đo ở chế độ dB và điều chỉnh nó về o,odB Sự hiệu chỉnh odB này sẽ được sử dụng như là mức công suất tham chiếu của nguồn sáng Tháo thiết bị kiểm thử nhưng không hiệu chỉnh hoặc tắt máy đo công suất Nếu máy đo công suất đó không cài đặt 0,0dB mà chỉ hiển thị ở mức công suất tuyệt đối theo dB, thì ghi lại công suất Pthachiếu(dBm) đọc được trên máy đo để sử dụng cho các tính

4 với hệ thống đang có tháo tất cả các dây nhảy hiện có ra khỏi bảng nối cáp sợi quang

5 Bật nguồn sáng sau khi đảm bảo cáu hình kiểm thử được nối đúng Pđo đầu cuối(Db) Nếu cấu hình mạch vòng, ghi lại mức công suất quang như là

Pđo mạch vòng (dB) Hoặc Pđo mạch vòng (dBm) cho chế độ dBm.Cáp sợi quang

Nguồn sáng dây nhảy đo thử vị trí A vị trí B

Bảng nối bảng nối

Đồng hồ đo công suất Mạch vòng

Dây nhảy A Dây nhảy B

A) kiểm tra thử mạch vòng trở lại

Nguồn sáng

Dây nhảy đo thử dây nhảy A

b) kiểm thử đầu cuối tới cuối sợi

Hình 3.2 Cấu hình kiểm thử bằng máy đo công suất.

6 Đối với sợi cấu hình đầu cuối – tới - đầu cuối, sử dụng chế độ đo dB, tổn hao toàn bộ

sợi quang là tổn hao mà máy đo được trừ đi tổn hao của dây nhảy A:

LSợi quang (dB) = Lđo đầu cuối (dB) – Ldây A ( dB ) (4.1)

Nếu đọc được các giá trị đo trên máy đo theo dBm, tổn hao toàn bộ tuyến sợi quang

được xác định bằng hiệu giữa giá trị tham chiếu ban đầu Ptham chiếu (dBm

Với giá trị đọc được trên máy đo và tổn hao của dây nhảy:

Lsợi quang ( dBm ) = Ptham chiếu ( dBm ) – Pđo đầu cuối ( dB) - Ldây A ( dB )

Đối với cấu hình mạch vòng sử dụng thang đo dB, đưa thêm tổn hao của dây nối B

vào đẳng thức4.1 sau đó chia kết quả thu được cho 2 để xác định tổn hao trung bình cho một sợi quang:

Lsợi quang (dB ) = ( Lđo đầu cuối (dB ) - Ldây A (dB) - Ldây B (dB))/2

Nếu đọc các giá trị theo dBm, thì tổn hao của một sợi quang được tính như sau:

Lsợi quang ( dBm ) = ( Ptham chiéu (dBm ) – Pđo đầu cuối ( dB )- Ldây A( dB ) - Ldây B (dB ))/2

7 Ghi lại các kết quả ghi được và qui trình thực hiện để có những kết quả đó

8 Quy trình có thể lặp lại để có thể đo được tất cả các sợi trong cáp sợi quang đó

3.2 Đo suy hao trên sợi quang:

* Có hai phương pháp đo suy hao đang được áp dụng :

- Phương pháp đo hai điểm

- phương pháp đo quang dội ( đo tán xạ ngược )

3.2.1 Đo suy hao theo phương pháp hai điểm:

Điểm cắt

LS

đồng hồ đo công suất

OPM:Máy đo công suất quang

Hình 3.3 đo suy hao theo phương pháp cắt sợi.

a) Phương pháp cắt sợi:

Nối hai đầu sợi quang cần đo vào nguồn ( LS ) và máy đo do công suất quang ( OPM ) như (hình4.1) trên tiến trình đo qua các bước sau:

- Cho nguồn quang hoạt động , đo và ghi nhận mức công suất quang ở đầu xa L2 : P2

- Cắt sợi quang ở đầu nguồn quangL1 ( 2M )

- Nối máy đo công suất quang vào đoạn L1, đo và ghi nhận mức công suất

2 1

dB A

(4.4)

Hình 4.4.Đo suy hao theo phương pháp xen thêm suy hao

Sợi quang cần đo được đấu với dây nối của nguồn quang thông qua dụng cụ nối lắp đặt được ( hình 4.4 ) Nối sợi quang đã lắp đặt mà chưa gắn khớp nối ở đầu sợi thì dụng

cụ ghép là một ống nối đàn hồi , nếu đã có sẵn khớp nối ở đầu sợi quang thì dụng cụ ghép là khớp nối

Trình tự đo cũng tương tự đo như ở phương pháp cắt sợi , nhưng trường hợp này có thể đo công xuất quang ở đầu gần trước :

- Đo công xuất quang ở đầu gần : P1

- Nối sợi cần đo vào dây đo của nguồn quang qua dụng cụ và đo công xuất

quang ở đầu xa : P2

- Tính suy hao tổng cộng và suy hao trung bình như phương pháp cắt sợi

- Đo suy hao tổng cộng A của phương pháp này bao gồm cả suy hao của

sợị quang và dụng cụ nối có thể tính suy hao của riêng của sợi bằng cách trừ bớt suy hao của dụng cụ nối ( ước tính ) Trên thực tế cần đo suy hao toàn tuyến bao gồm cả khớp

OPM

LS

OPM LS

nối ở hai đầu nên phương pháp này tỏ ra thích hợp hơn Đây chính là phương pháp luân phiên ( ATM Alternate Test Method ) có trong thủ tục FOTP –53 của EIA

3.2.2 Đo suy hao theo phương pháp tán xạ ngược :

a) Sự hình thành phản xạ và tán xạ ngược :

Phản xạ

Khi ánh sáng truyền qua các khe khômg khí tại các vị trí sợi hỏng hoặc qua Connector và đến cuối sợi , gặp mặt phân cách giữa sợi thuỷ tinh và không khí sẽ phản xạ ( phản xạ Fresnel ) với hệ số phản xạ ( Reflection Coefficint)

R=

0 1

2 0 1

n n

n n

+

−

(4.5) Trong đó : n1 : chiết xuất của sợi thuỷ tinh

no : chiết xuất của không khí

Với n1 = 1,5 và no = 1 thì :

R = 0,04 = 4% ( hay – 14 dBm )

Điều đó có nghĩa là ở mặt phân cách ( hoặc ở chổ sợi bị đứt ) có 4% công

suất quang phản xạ trở lại

Nếu mặt cắt đầu sợi quang nghiêng hoặc không nhẵn thì hệ số phản xạ thấp hơn Tổng quát , công suất phản xạ được diễn tả bởi :

Pr (t) = R Poexp ( -2αvt ) ( 4.6 )

Trong đó : R : hệ số phản xạ

Po : công xuất ở đầu sợi

α : hệ số suy hao trung bình ( Np / Km )

v : vận tốc ánh sáng trong sợi

t : thời gian (s)

n1 Xung phát no

Xung phản xạ

Hình 3.5 Phản xạ ở cuối sợi

ánh sáng phải đi qua một khoảng cách đễ đến điểm phản xạ và trở về

do vậy đến khoảng cách điểm phản xạ là:

S = 2

.t

(4.7) +Tán xạ ngược:

lớp bọc n2

lỏi n1

lớp bọc

Hình3.6 Sự truyền tia tán xạ ngược.

Công suất tán xạ có dạng tổng quát :

Pr ( t ) = Sαs vt Po exp ( -2αvt ) ( 4.8 ) Trong đó : S : hệ số tán xạ ngược (phụ thuộc vào loại sợi quang)

αs : hệ số tán xạ raylegh

V : vận tốc ánh sáng trong sợi

T ,t : độ rộng xung ánh sáng , thời gian

Po : công suất của xung ánh sáng tới

 : độ suy hao trung bình của sợi

 Sợi đa mode chiết xuất bậc ( SI )

1

2 1

(4.11)

b) Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược :

Các tia phản xạ và tán xạ ngược qua bộ ghép quang đễ vào diode tách quang

và trị số của xung phản xạ và tán xạ ngược được chỉ thị trên màn hình

Bộ phát xung &nguồn quang

Bộ tách sóng quang&chỉ thị

Xung quang

Bộ ghép nối quang

Phản xạ và tán xạ

Hình 4.7 Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược

3.3.ĐO TÁN SẮC VÀ DẢI THÔNG CỦA SỢI

Các ảnh hưởng của tán sắc lên hệ thống truyền dẫn sợi quang đa mode

được xác định bằng việc thực hiện các phép đo thử đáp ứng xung trong miền

Sợi quang

thời gian hoặc công xuất trong miền tần số

Ta có mối quan hệ công xuất ra và công xuất vào sợi quang như sau:

P2 ( t ) = h (t ) ⊕ P1 ( t ) với ⊕ thẻ hiện tích chập (3.12)

Trong đó : P1 ( t ) = Công suất đầu vào của sợi quang

P2 ( t ) = Công suất đầu ra của sợi quang

FT

t P FT

1 2

Đây đo tắn sắc và đo dãi thông của sợi thì máy đo đáp ứng xung h( t ) hoặc đáp ứng tần số h ( ω )