TỔNG QUAN VỀ SỢI DẪN QUANG

Đề tài:TỔNG QUAN VỀ SỢI DẪN QUANG

 Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Lời Nói Đầu -------------------------- Chúng ta đã bước vào thế kỹ 21, ở đó vai trò của thơng tin liên lạc và kiến thức là yếu tố quyết định sự thành cơng của mỗi ngành, mỗi quốc gia. Với chính sách đi thẳng vào cơng nghệ hiện đại, Việt Nam đã và đang hiện đại hố mạng lưới viễn thơng để hồ nhập với thế giới góp phần khơng nhỏ cho sự phát triển kinh tế, xã hội trong cơng cuộc đổi mới đất nước. Trong những năm gần đây, các nước có nền cơng nghiệp phát triển trên thế giới ln có mạng viễn thơng phát triển với nhiều loại hình dịch vụ phong phú. Việt Nam gần đây nhu cầu thơng tin ngày càng tăng đòi hỏi số lượng kênh truyền dẫn lớn, chất lượng truyền dẫn cao song mạng truyền dẫn ở nhiều nơi chưa đáp ứng được nhu cầu của khách hàng. Do vậy bằng kỹ thuật thơng tin quang, người ta có thể tạo ra các hệ thống thơng tin có mơi trường truyền dẫn nhiều kênh với tốc độ cao, độ rộng băng tần lớn, truyền tín hiệu đi xa mà tổn hao lại thấp . Khi mức sống được nâng cao, nhu cầu của con người ngày càng tăng. Các dịch vụ như hội nghị truyền hình, thâm nhập đến các cơ sở dữ liệu từ xa… Đòi hỏi phải có một mạng linh hoạt. Các mơi trường truyền dẫn cũng được nghiên cứu ứng dụng vào thực tế để đáp ứng các u cầu này. Cáp quang ngày nay được ứng dụng nhiều vào thực tế và ngày càng khẳng định tính ưu việt của nó. Trong bản đồ án này, em đi vào tìm hiểu một số vấn đề cơ bản của kỹ thuật thơng tin quang gồm ba phần như sau : Phần I : Tổng quan về sợi dẫn quang, phần này gồm 5 chương. Chương I cho ta một cái nhìn tổng qt về hệ thống thơng tin quang, ưu điểm của thơng tin quang và những ứng dụng của nó. Chương II trình bày lý thuyết chung về sợi dẫn quang như cơ sở quang học và phân loại sợi quang. Chương III trình bày các ngun nhân gây suy hao và tán sắc trong sợi quang. Chương IV nói về cấu tạo sợi quang và ngun lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang. Chương V trình bày về cấu trúc của cáp quang. Phần II : Kỹ thuật SDH, phần này gồm 2 chương. Chương I giới thiệu sơ lược về hệ thống truyền dẫn cận đồng bộ số PDH như ngun tắc ghép luồng, các tiêu chuẩn PDH của Châu Âu, Nhật Bản, Bắc Mỹ, các đặc điểm của tín hiệu PDH và nhược điểm của hệ thống này. Chương II giới thiệu về hệ thống phân cấp đồng bộ số SDH, chương này cho chúng ta một cái nhìn tổng qt về hệ thống SDH, ưu và nhược điểm của hệ thống SDH,  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang giới thiệu về bộ ghép SDH, chức năng và cấu trúc của các khối trong bộ ghép SDH. Phần III : Thiết kế tuyến cáp quang trung kế - đường dài. phần này gồm 4 chương. Chương I nói về khái niệm tuyến trung kế - đường dài và phạm vi thiết kế tuyến này. Chương II trình bày một số loại cáp quang và các thơng số vật lý của nó hiện đang được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam do Cơng Ty Liên Doanh Sản Xuất Cáp Sợi Quang VINA - GSC chế tạo. Chương III giới thiệu sơ lược về thiết bị truyền dẫn quang FLX150/600 do cơng ty FUJITSU của Nhật Bản chế tạo như mơ tả về hệ thống FLX150/600, chỉ tiêu kỹ thuật của hệ thống, mơ tả thiết bị, mơ tả chức năng của hệ thống, chức năng của các card trong hệ thống FLX150/600. Chương IV tiến hành thiết kế tuyến cáp quang cự ly ngắn nội Tỉnh Thừa Thiên Huế, chương này giới thiệu sơ lược về mạng viễn thơng Tỉnh Thừa Thiên Huế, các u cầu đặc ra và phương pháp thiết kế tuyến từ đó tiến hành thiết kế một tuyến cáp quang cụ thể là tuyến Huế - Hương thủy, đây là một tuyến rất quan trọng trong địa bàn Tỉnh Thừa Thiên Huế. Mặc dù rất cố gắng nhưng do giới hạn về trình độ hiểu biết và thời gian hồn thành nên bản đồ án này khơng khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cơ giáo và các bạn để tiếp tục hồn thiện hơn nữa bản đồ án này. Hà Nội, ngày …tháng … năm … Sinh viên thực hiện  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang PHẦN I TỔNG QUAN VỀ SỢI DẪN QUANG CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QT 1.1 Qúa trình phát triển của thơng tin quang : Trải qua một thời gian dài từ khi con người sử dụng ánh sáng của lửa để làm phương tiện thơng tin đến nay, lịch sử của thơng tin quang đa qua những bước phát triển và hồn thiện được ghi nhận những mốc thời gian sau : - 1790 CLAUDE CHAPPE kỹ sư người Pháp đã xây dựng một hệ thống điện báo quang ( Opticat telegraph ) hệ thống này gồm một chuỗi các tháp với các đèn báo tín hiệu di động trên đó, hệ thống này vượt chặng đường 200km trong vòng 15phút. - 1870 JOHN TYNDALL nhà vật lý người Anh, đã chứng tỏ rằng ánh sáng có thể dẫn được theo vòi nước uốn cong. Thí nghiệm của ơng đã sử dụng ngun lý phản xạ tồn phần, điều này vẫn còn áp dụng cho sợi quang ngày nay. - 1880 ALEXANDER GRAHAM BELL người Mỹ, giới thiệu hệ thống Photo phone, qua đó tiếng nói có thể truyền đi ánh sáng trong mơi trường khơng khí mà khơng cần dây, tuy nhiên hệ thống này chưa được áp dụng trên thực tế vì có q nhiều nguồn nhiễu làm giảm chất lượng của đường truyền. - 1934 NORMAN R.FRENCH kỹ sư người Mỹ, nhận bằng sáng chế về hệ thống thơng tin quang, phương tiện truyền dẫn của Ơng là ống thuỷ tinh. - 1958 ARTHUR SCHAWLOW và CHARLESH TOWNES, xây dựng và phát triển Laser. - 1960 THEODOR H.MAIMAN đưa Laser vào hoạt động thành cơng. - 1962 Laser bán dẫn và photodiode bán dẫn được thừa nhận. - 1966 CHARLES H.KAO và GEOGREA.HOCKHAM, hai kỹ sư phòng thí nghiệm Standard Telecom munication của Anh đề xuất việc dùng sợi thuỷ tinh để dẫn ánh sáng. Nhưng do cơng nghệ chế tạo sợi thuỷ tinh thời ấy còn hạn chế nên suy hao q lớn ( α ∼ 1000dB/km ). - 1970 hãng GLASS WORK chế tạo thành cơng loại sợi có suy hao nhỏ hơn 20dB ở bước sóng 633nm. - 1972 loại GI được chế tạo với tốc độ suy hao 4dB/km. - 1983 sợi đơn mode (SM) được sản xuất ở Mỹ. - Ngày nay loại sợi đơn mode được sử dụng rộng rãi độ suy hao của loại sợi này chỉ còn khoảng 0,2dB/km ở bước sóng 1550nm. 1.2 Các thành phần của một tuyến truyền dẫn sợi quang : Quan niệm về các hệ thống truyền dẫn quang ngày nay khơng còn là các hệ thống thơng tin mới nữa, nó đã trải qua nhiều năm khai thác trên mạng lưới dưới cấu trúc truyền khác nhau. Nhìn chung, các hệ thống thơng tin quang thường phù hợp hơn cho việc truyền dẫn tín hiệu số và hầu hết các q trình phát triển của hệ thống thơng tin quang đều đi theo hướng này. Theo quan niệm như  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang vậy, ta có thể xem xét cấu trúc của tuyến thơng tin quang bao gồm các thành phần chính như hình 1.1 dưới đây : Trạm lặp Các thành phần chính của tuyến gồm có phần phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết. Cáp sợi quang gồm có các sợi dẫn quang và các lớp vỏ bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ mơi trường bên ngồi. Phần thu quang do bộ tách sóng quang và các mạch khuếch đại, tái tạo tín hiệu hợp thành. Ngồi các thành phần chủ yếu này, tuyến thơng tin quang còn có các bộ nối quang - connector, các mối hàn, các bộ chia quang và các trạm lặp. Tất cả tạo nên một tuyến thơng tin quang hồn chỉnh. 1.3 Ưu điểm của thơng tin quang : Cùng với cơng nghệ chế tạo các nguồn phát và thu quang, sợi dẫn quang đã tạo ra các hệ thống thơng tin quang với nhiều ưu điểm trội hơn hẳn so với các hệ thống thơng tin cáp kim loại : - Suy hao truyền dẫn nhỏ. - Băng tần truyền dẫn lớn. - Khơng bị ảnh hưởng của nhiễu điện từ . - Có tính bảo mật tín hiệu thơng tin. - Có kích thước trọng lượng nhỏ. - Sợi có tính chất cách điện tốt. - Tin cậy và linh hoạt. - Sợi được chế tạo từ vật liệu rất sẵn có. Hình 1.1 Các thành phần chính của tuyến truyền dẫn cáp sợi quang Sợi dẫn quang Mạch điều khiển Nguồn phát quang Tín hiệu điện vào Bộ phát quang Bộ nối quang Mối hàn sợi Tới các thiết bị khác Bộ chia quang Máy thu quang Mạch điện Máy phát quang Khuếch đại quang Đầu thu quang Chuyển đổi tín hiệu Tín hiệu điện ra Bộ thu quang Khuếch đại  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Từ các ưu điểm trên mà hệ thống thơng tin quang được áp dụng rộng rãi trên mạng lưới. Có thể xây dựng làm các tuyến đường trục, trung kế, liên tỉnh, th bao kéo dài cho tới cả việc truy nhập vào mạng th bao linh hoạt đáp ứng mọi mơi trường, hệ thống thơng tin quang cũng rất phù hợp cho các hệ thống truyền dẫn số. Hiện nay các hệ thống thơng tin quang truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp, băng rộng đáp ứng u cầu của mạng số liên kết đa dịch vụ (ISDN). 1.4 Các lĩnh vực ứng dụng của thơng tin quang : Ngày nay, sợi quang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong thơng tin liên lạc cũng như một số lĩnh vực khác. Sợi quang trong mạng lưới thơng tin trong giai đoạn hiện nay gồm : - Mạng đường trục quốc gia. - Đường trung kế. - Đường cáp thả biển liên quốc gia. - Đường truyền số liệu. - Mạng truyền hình. - Mạng số đa dịch vụ.  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang CHƯƠNG II LÝ THUYẾT CHUNG VỀ SỢI QUANG 2.1 Cơ sở quang học : Ánh sáng dùng trong thơng tin quang trong vùng cận hồng ngoại với bước sóng từ 800nm đến1600nm. Đặc biệt có 3 bước sóng thơng dụng đó là 850nm, 1300nm và 1550nm. 2.1.1 Chiết suất của mơi trường : Chiết suất của mơi trường trong suốt được xác định bởi tỷ số của vận tốc ánh sáng trong chân khơng và vận tốc ánh sáng trong mơi trường ấy. V C n = n : Chiết suất của mơi trường, khơng có đơn vị. C : Vận tốc ánh sáng trong chân khơng, đơn vị m/s. V : Vận tốc ánh sáng trong mơi trường, đơn vị m/s. Vì V ≤ C nên n ≥ 1. Giá trị chiết suất n của khơng khí là 1,00 của nước là 1,33 của thuỷ tinh là 1,5 và của kim cương là 2,42. Chiết suất của mơi trường phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng truyền trong nó. 2.1.2 Các đặc tính truyền dẫn của ánh sáng : Ánh sáng lan truyền trong các mơi trường có 3 đặc tính cơ bản đó là : sự truyền thẳng, sự khúc xạ và sự phản xạ. - Sự truyền thẳng : Khi ánh sáng lan truyền từ một điểm A đến một điểm B trong một mơi trường đồng nhất thì nó ln truyền theo đường thẳng AB sao cho thời gian lan truyền là ngắn nhất. - Hiện tượng khúc xạ và phản xạ : Khi tia sáng truyền trong mơi trường một đến mặt ngăn cách mơi trường hai thì ánh sáng chia thành hai tia : một tia phản xạ lại mơi trường một và một tia khúc xạ vào mơi trường hai. Tia phản xạ và tia khúc xạ quan hệ với tia tới : + Cùng nằm trong mặt phẳng tới. + Góc phản xạ bằng góc tới. + Góc khúc xạ : n 1 sinΦ 1 = n 2 sinΦ 2 n 1 n 2 Φ 1 Tia tới. Tia phản xạ Tia khúc xạ Mơi trường 1 Mơi trường 2 Φ 2 Φ’ 1 Hình 2.1 Sự phản xạ và khúc xạ của ánh sáng  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Khi góc tới lớn hơn một góc Φ o nào đó thì khơng có tia khúc xạ mà ta chỉ nhận được tia phản xạ gọi là hiện tượng phản xạ tồn phần. Φ o = n 2 /n 1. Người ta ứng dụng hiện tượng phản xạ tồn phần trong việc truyền dẫn sợi quang. Sợi quang gồm có : lõi có chiết suất n 1 và lớp bọc có chiết suất n 2 . Khi ánh sáng đi vào sợi quang sẽ được phản xạ nhiều lần. Do đó, có thể truyền đi với khoảng cách xa. 2.1.3 Khẩu độ số NA : Sự phản xạ tồn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầu sợi quang nhỏ hơn một góc giới hạn Φ max nào đó. Sin của góc giới hạn này gọi là khẩu độ số (NA). NA = sinΦ max 2.1.4 Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang : Cấu trúc chung của sợi quang gồm một lõi bằng thuỷ tinh có chiết suất lớn và lớp bọc cũng bằng thuỷ tinh nhưng có chiết suất nhỏ hơn. Chiết suất của lớp bọc khơng đổi còn chiết suất của lõi nói chung thay đổi theo bán kính ( khoảng cách tính từ trục của sợi ra ) sự biến thiên của chiết suất được viết tổng qt : ar a r n g 1 ≤               ∆− .1 (Trong lõi) n(r)= 2 n a < r ≤ b (Lớp bọc) Trong đó n 1 : là chiết suất lớn nhất ở lõi. n 2 : là chiết suất lớp bọc. 1 21 n nn − =∆ : Độ chênh lệch chiết suất. r : khoảng cách tính từ trục sợi đến điểm tính chiết suất. a : bán kính lõi sợi. b : bán kính lớp bọc. g : số mũ quyết định dạng biến thiên, g≥1. Các giá trị thơng dụng của g : g = 1 : Dạng tam giác. g = 2 : Dạng Parabol. g → ∞ : Dạng nhảy bậc. 2.2 Phân loại sợi quang : 2.2.1 Phân loại theo vật liệu điện mơi :  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Khi phân loại theo vật liệu điện mơi thì có tổng số 3 loại, một loại sợi bao gồm phần lớn thủy tinh thạch anh, một loại gồm nhiều loại vật liệu thủy tinh và một loại là sợi bằng nhựa. Các sợi quang thạch anh khơng những chứa thạch anh ngun chất (SiO 2 ) mà còn có các tạp chất thêm vào như Ge, B và F… để làm thay đổi chiết xuất khúc xạ. Các sợi quang đa vật liệu có thành phần chủ yếu soda lime, thủy tinh hoặc thủy tinh boro - silicat … Đối với vật liệu sản xuất sợi quang bằng nhựa, silicon resin ( tức là Polymethyl methacrylate : PMMA ) thường được sử dụng. Đối với mạng lưới viễn thơng, sợi quang thủy tinh thạch anh được sử dụng nhiều nhất bởi vì nó có khả năng cho sản phẩm có độ suy hao thấp và các đặc tính truyền dẫn ổn định trong thời gian dài. Nhưng các loại sợi bằng nhựa thường được sử dụng ở những nơi cần truyền dẫn cự ly ngắn, khó đi cáp bằng máy móc, thuận tiện trong sử dụng lắp đặt thủ cơng ( như dễ dàng hàn nối, khơng phương hại đến các đặc tính truyền dẫn khi bẻ gập … ) mặc dù loại này có đặc tính truyền dẫn kém. 2.2.2 Phân loại theo phân bố chỉ số khúc xạ : Các sợi quang có thể phân loại thành hai nhóm theo phân bố chỉ số khúc xạ của lõi sợi. Một loại là sợi quang có chiết xuất nhảy bậc SI ( Step Index ). Loại thứ hai gọi là sợi quang có chiết xuất giảm dần GI ( Graded Index ) 2.2.2.1 Sợi quang có chiết suất nhảy bậc SI ( Step Index ) : Là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và của lớp bọc khác nhau một cách rõ rệt như hình bậc thang. Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đường khác nhau như hình 2.2. b a 0 n(r) Các tia sáng truyền trong lõi sợi với cùng vận tốc. n 2 n 1 n 2 n 2 n 1 > n 2 Hình 2.2 Sự truyền ánh sáng trong sợi SI  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang ( Vì ν = C/n 1 ở đây n 1 khơng đổi ) mà đường dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau trên cùng một chiều dài sợi. Điều này dẫn tới hiện tượng : Khi đưa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi, đây là hiện tượng tán sắc. Do có hiện tượng tán sắc lớn nên sợi SI khơng thể truyền tín hiệu số có tốc độ cao qua cự ly dài được. 2.2.2.2 Sợi quang có chiết suất giảm dần GI ( Graded Index ) : Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi hình Parabol, vì chiết suất lõi thay đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong dần hình 2.3. Đường truyền của các tia sáng trong sợi GI khơng bằng nhau, vận tốc truyền cũng thay đổi theo. Các tia truyền xa trục có đường truyền dài hơn nhưng có vận tốc lớn hơn và ngược lại. Các tia gần trục có đường truyền ngắn hơn, vận tốc truyền lại nhỏ hơn. Tia truyền dọc theo trục có đường truyền ngắn nhất. Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đường Parabol ( g=2 ) thì đường đi của các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau. Độ tán sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI. 2.2.3 Phân loại theo Mode lan truyền : Theo Mode lan truyền, sợi quang được chia thành hai nhóm. Một là sợi quang đơn mode ( được gọi tắt là SM : single mode ). Loại sợi thứ hai là loại đa mode ( được gọi tắt là MM : multi mode ). 2.2.3.1 Mode sóng : Mode sóng là một trạng thái truyền ổn định của ánh sáng trong sợi, khi truyền trong sợi ánh sáng đi theo nhiều đường, trạng thái ổn định của các đường này được gọi là những mode. 2.2.3.2 Sợi đơn mode: Sợi đơn mode là loại sợi chỉ cho một mode sóng lan truyền. n(r) n 1 n 2 n 2 n 2 Hình 2.3 Sự truyền ánh sáng trong sợi GI  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Vì chỉ có một mode sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc do nhiều đường truyền bằng khơng và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc hình 2.4 Hình 2.4 Sự truyền ánh sáng trong sợi đơn mode Các thơng số thơng dụng của sợi đơn mode : - Đường kính lõi d = 9µm ÷ 10µm. - Đường kính lớp bọc: D = 125µm. - Độ chênh lệch chiết suất ∆ = 0,003 = 0,3%. - Chiếc suất lõi : n 1 = 1,46. 2.2.3.3 Sợi đa mode: Sợi đa mode là sợi có nhiều mode sóng lan truyền. Các thơng số của loại sợi đa mode thơng dụng (50/125µm) là: - Đường kính lõi d = 50µm. - Đường kính lớp bọc D = 125µm. - Độ chênh lệch chiết suất ∆ = 0,01 =1%. - Chiết suất lớn nhất của lõi n 1 = 1,46. Sợi đa mode có thể có chiết suất nhảy bậc hoặc chiết suất giảm dần như hình 2.5 125 µm n 1 n 2 9 µm %3,0=∆ 50 µm 50 µm 125 µm 125 µm n 1 n 2 n 2 n 1 a) Sợi SI b) Sợi GI %1 1 21 = − =∆ n nn [...]... bọc Để bảo vệ sợi quang tránh nhiều tác dụng do điều kiện bên ngồi, sợi quang còn được bọc vài lớp nữa Có thể phân loại sợi quang thành 4 nhóm dựa trên vật liệu chế tạo : - Sợi Silica ( SiO2 ) - Sợi hợp chất thuỷ tinh - Sợi có lớp bọc bằng Plastic - Sợi Plastic Hầu hết sợi dùng trong viễn thơng là sợi Silica 5.2 Các thành phần của cáp : 5.2.1 Cấu trúc tổng qt : Cấu trúc tổng qt của cáp quang như hình... trong sợi quang có cự ly dài ngay cả khi sợi bị uốn cong nhưng với một độ cong giới hạn CHƯƠNG V CÁP QUANG 5.1 u cầu kết cấu của cáp quang :  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Cấu trúc của cáp quang phải thoả mãn u cầu chính là bảo vệ sợi quang trước các tác dụng của cơ học, của điều kiện bên ngồi trong q trình thi cơng lắp đặt và cả q trình sử dụng lâu dài Các lực cơ học có thể làm đứt sợi quang. .. ngồi (nhiệt ramide) Đệm (nhựa PE) Thành phần chịu lực trung tâm Ống đệm lỏng Sợi quang Băng cuốn (plastic) Hình 5.1 Cấu trúc tổng qt của cáp quang  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang 5.2.2 Thành phần chịu lực : Vì sợi quang bằng thuỷ tinh, dễ gẩy nên trong cáp sợi quang phải có các thành phần chịu lực để giữ cho sợi quang khơng bị kéo căng trong q trình lắp đặt cũng như sử dụng Các thành phần... mới có thể đưa vào được lõi sợi quang Tại điểm đưa vào của sợi quang chia thành 3 mơi trường liền nhau có chiết suất khúc xạ khác nhau Đó là mơi trường khơng khí, lõi và vỏ của sợi quang Ánh sáng tới đầu sợi quang sẽ xãy ra hiện tượng khúc xạ ở mặt phân cách giữa khơng khí và lõi sợi và một phần ánh sáng sẽ truyền vào lõi sợi Sau đó ánh sáng truyền đi trong lõi sợi quang sẽ phản xạ nhiều lần ( phản... bằng tán sắc d (ps/nm.km) 12 1 2 8 4 0 -4 3 1300 1200 1400 1600 1500 -8 -12 1 Sợi Hình 3.7 Dải thơng trong sợi quang bình thường 2 Sợi dịch tán sắc 3 Sợi sang bằng tán sắc λ (nm)  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang CHƯƠNG IV SỢI QUANG 4.1 Cấu tạo sợi quang : Ngun tắc làm việc của cáp sợi quang dựa trên hiện tượng phản xạ tồn phần của ánh sáng tại bề mặt tiếp xúc giữa hai vật liệu có chiếc suất... tới so với đường trục giao Chính vì vậy sợi quang được chế tạo là một ống dài hình trụ trong suốt, có tác dụng giam giữ và truyền lan các sóng ánh sáng Sợi quang bao gồm ba lớp : lõi ( core ), vỏ bọc ( Cladding ), lớp bảo vệ ( Coating ) Hình 4.1 Cấu tạo sợi quang Các sợi quang dùng cho viễn thơng được sản xuất ở các đường kính lõi vỏ chủ yếu sau : Hình 4.2 Các sợi quang dùng cho viễn thơng  Đồ án tốt... truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang : Ngun lý chung về truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang là : Ánh sáng phát ra từ nguồn phát quang bị khuếch tán do nhiễu xạ Để đưa ánh sáng vào lõi nhỏ, người ta sử dụng thấu kính để tập trung ánh sáng Tuy nhiên khơng phải tất cả ánh sáng được tập trung đều có thể đưa vào sợi quang mà chỉ một phần có góc tới nằm trong một giới hạn nhất định mới có thể đưa vào được lõi sợi. .. tin quang Tương tự như tín hiệu điện, tín hiệu quang truyền qua sợi quang cũng bị biến dạng Hiện tượng này được gọi là tán sắc Sự tán sắc làm méo dạng tín hiệu analog và làm xung bị chồng lấp trong tín hiệu digital Sự tán sắc làm hạn chế giải thơng của đường truyền dẫn quang 3.2.1 Định nghĩa độ tán sắc : Tán sắc là sự trải rộng của xung ánh sáng khi nó được truyền đi trong sợi quang Độ tán sắc tổng. .. thông tin quang Hình 2.5 Kích thước sợi đa mode CHƯƠNG III CÁC THƠNG SỐ CỦA SỢI QUANG 3.1 Suy hao của sợi quang : 3.1.1 Định nghĩa : Cơng suất quang truyền tải sợi cũng giảm dần theo cự ly với qui luật hàm số mũ tương ứng như tín hiệu điện Biểu thức của hàm số truyền cơng suất có dạng : P ( z ) = P0 ×10 α − z 10 Trong đó: P(0) : Cơng suất ở đầu sợi ( z = 0 ) P(1) : Cơng suất ở cự ly z tính từ đầu sợi α... rộng phổ của nguồn quang để giảm : Dmode = dmode x ∆λ - Dịch điểm có tán sắc bằng khơng đến bước sóng 1550nm Lúc đó ở bước sóng 1550nm sợi quang vừa có suy hao thấp vừa có tán sắc rất nhỏ Để có sợi dịch tán sắc, dạng phân bố chiết suất như hình 3.5  Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật thông tin quang Hình 3.5 Dạng chiết suất của sợi dịch tán sắc 3.2.3.2 Sợi sang bằng tán sắc : Dung lượng của sợi quang có thể được . Bộ phát quang Bộ nối quang Mối hàn sợi Tới các thiết bị khác Bộ chia quang Máy thu quang Mạch điện Máy phát quang Khuếch đại quang Đầu thu quang Chuyển. phát quang, cáp sợi quang và phần thu quang. Phần phát quang được cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện điều khiển liên kết. Cáp sợi quang