Đồ án thông tin quang đề tài cáp sợi quang

Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang TRNG HKTCN THI NGUYấN - BN NHN XẫT N MễN H C THễNG TIN QUANG H v tờn sinh viờn: MSSV: Ngnh: Khoỏ: 2004 2009 Ging viờn hng dn:.Th.S o Huy Du Ging viờn nhn xột: Ni dung ỏn: Nhn xột ca ging viờn: Ngy thỏng nm Ging viờn nhn xột Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Mục lục Trang Lời nói đầu Chơng sở thông tin quang7 1.1 Lịch sử phát triển7 1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin quang đơn giản9 1.3 Ưu điểm thông tin quang 11 Chơng2 Sợi quang 12 2.1 Những ứng dụng sợi quang.12 2.2 Ưu điểm thông tin sợi quang 13 2.3 Lý thuyết chung sợi dẫn quang14 2.3.1 Phổ sóng điện từ14 2.3.2 Chiết suất môi trờng17 2.3.3 Hiện tợng phản xạ ánh sáng toàn phần 17 2.4 Sự truyền dẫn ánh sáng sợi quang18 2.4.1.Nguyên lý truyền dẫn chung.18 2.4.2 Sự lan truyền mode sợi quang 20 2.5 Phân loại sợi quang 23 2.5.1 Sợi có chiết suất nhảy bậc(SI) sợi có chiết suất biến đổi (GI) 24 2.5.1.1.Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (sợi SI: Step- Index)24 2.5.1.2.Sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI: Graded- Index) 25 2.5.2 Các dạng chiết suất khác: 26 2.5.3 Sợi đa mode đơn mode.27 2.5.3.1.Sợi đa mode (MM: Multi Mode):.27 Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang 2.5.2.2.Sợi đơn mode ( SM: SingleMode ): 28 2.6.Các thông số sợi quang29 2.6.1 Suy hao sợi quang: 29 2.6.2.Các nguyên nhân gây suy hao sợi quang: 31 2.6.2.1 Suy hao hấp thụ: 31 2.6.2.2.Suy hao tán xạ:.32 2.6.2.3.Suy hao sợi bị uốn cong 33 2.6.2.4.Một số suy hao khác.34 2.6.2.5 Đặc tuyến suy hao 35 2.6.3.Tán sắc (Dispersion) 36 2.6.4 Các nguyên nhân gây tán sắc38 2.6.4.1.Tán sắc mode (Mode Despersion)38 2.6.4.2.Tán sắc vật liệu.40 2.6.4.3 Tán sắc tác dụng ống dẫn sóng: 41 2.6.4.4 Độ tán sắc tổng cộng 42 2.6.4.5 Tán sắc bậc cao.43 2.6.4.6.Tán sắc mode phân cực 43 2.6.4.7.Độ tán sắc vài loại sợi đặc biệt.45 2.6.5.Dải thông sợi quang 46 2.6.6 Bớc sóng cắt.48 2.6.7 Đờng kính trờng mode (MFD:Mode Field Diameter) 48 2.7.Cấu trúc sợi quang 49 2.7.1 Cấu trúc sợi quang49 2.7.1.1.Lớp phủ 50 2.7.1.2.Lớp vỏ 50 2.7.2 Yêu cầu sợi quang 52 2.8 Các phơng pháp chế tạo sợi quang 53 Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang 2.8.1.Vật liệu chế tạo sợi 53 2.8.2.Các phơng pháp chế tạo sợi quang.54 2.8.3.Các phơng pháp chế tạo phôi sợi54 2.8.3.1.Phng phỏp ng c in.54 2.8.3.2.Phng phỏp ni nu ụi (Double Orucible).55 2.8.3.3.Phng phỏp ng hi húa cht.56 2.8.3.3.1.Phng phỏp ng hi húa cht: (chemical vapour deposition- CVD) 56 2.8.3.3.2.Phng phỏp ng hi húa cht nh Plasma (Plasma chemical vapour Deposition- PCVD)58 2.8.3.3.3.Phng phỏp ng hi húa cht bờn ngoi ( Outside Chemical Vapour Deposition- OCVD).59 2.8.3.3.4.Phng phỏp ng hi húa cht theo trc ( Vapour Axial Deposition- VAD).59 2.8.4.Quỏ trỡnh kộo si 59 2.8.5 Nguyên tắc tạo sợi quang 60 2.9 Hàn nối sợi quang.61 2.9.1 Yêu cầu kỹ thuật 61 2.9.2.Các phơng pháp hàn nối sợi quang62 2.9.2.1 Phơng pháp dùng keo dính 62 2.9.2.2.Phơng pháp dùng hồ quang 63 2.9.3.Bảo vệ mối nối 65 Chơng Cáp quang 67 3.1 Tổng quan 67 3.1.1 Đặc điểm, yêu cầu cáp quang 67 3.1.2 Khả sợi cáp quang 67 3.2 Cấu trúc cáp quang .68 3.2.1.Cấu trúc tổng quát cáp quang69 3.2.1.1.Phần lõi 70 Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang 3.2.1.2.Vỏ cáp.73 3.3.Phân loại cáp quang: 74 3.3.1 Phân loại theo cấu trúc: 74 3.3.2 Phân loại theo mục đích sử dụng75 3.3.3 Phân loại theo điều kiện lắp đặt 75 3.3.3.1.Cáp treo 76 3.3.3.2.Cáp đặt cống 76 3.3.3.3 Cáp chôn trực tiếp 77 3.3.3.4.Cáp đặt nhà78 3.3.3.5 Cáp ngập nớc thả biển.78 3.4 mã màu cáp.79 3.5 Đo thử cáp quang đo bảo dỡng 81 3.5.1.Khái quát 81 3.5.2 Mục đích đo thử82 3.5.3.Đo thử bảo dỡng.83 3.6.Các biện pháp bảo vệ cáp quang84 3.6.1 Độ chôn sâu cáp 84 3.6.2 Chống mối chống chuột.86 3.6.3 Chống ảnh hởng sét86 Tài Liệu Tham Khảo.87 Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang LI NểI U Hin ny cỏc h thng thụng tin quang ó chim hu ht cỏc tuyn truyn dn quan trng trờn mng li vin thụng quc t, v c coi l phng thc truyn dn cú hiu qu nht trờn cỏc tuyn vt bin v xuyờn lc a ỏp ng nhu cu truyn ti ln s bựng n thụng tin, mng truyn dn ũi hi phi cú s phỏt trin mnh v c quy mụ v trỡnh cụng ngh nhm to cỏc cu trỳc mng hin i bao gm c cỏc h thng thụng tin quang Cỏc h thng thụng tin quang thi gian ti phi m bo cú tc cao, c ly xa, tin cy cao Trong ton b h thng thụng tin quang phn khụng th thiu c chớnh l Cỏp Si Quang H thng thụng tin quang cú nhiu u im hn cỏc h thng khỏc mt phn chớnh l nh mụi trng truyn dn l cỏp si quang Vỡ vy, em ó chn ti Cỏp Si Quang lm ỏn nghiờn cu giỳp em tỡm hiu sõu hn Do thi gian hn hp v kin thc ca bn thõn cú hn chớnh vỡ vy ỏn ca em khụng th trỏnh c nhng thiu sút Nờn em mong cỏc thy cụ b mụn v cỏc bn lp ỏnh giỏ v úng gúp nhiu ý kin ti sõu hn v phỏt trin ỏn mc cao hn na Trong quỏ trỡnh lm bi, em ó c nhn c s hng dn chi tit ca thy o Huy Du v gúp ý ca cỏc bn lp Em xin gi li cm n n thy v cỏc bn Em xin chõn thnh cm n ! Sinh Viờn Lng Xuõn Trng Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Chơng sở thông tin quang giới thiệu tổng quan Hệ thống thông tin đợc hiểu cách đơn giản hệ thống để truyền thông tin từ nơi đến nơi khác.Khoảng cách truyền tin hàng trăm Km, hàng trục ngàn Km xuyên qua đại dơng.Thông tin truyền qua sóng điện với dải tần số khác Hệ thống thông tin quang sợi hệ thống thông tin sóng ánh sáng sử dụng sợi quang để truyền tin Nó phát triển nhanh tiềm tàng khả lớn việc đại hoá mạng lới viễn thông giới 1.1 Lịch sử phát triển Trong tiến trình lịch sử phát triển nhân loại việc trao đổi thông tin ngời với ngời trở thành nhu cầu quan trọng, yếu tố định góp phần thúc đẩy lớn mạnh tiến quốc gia, nh văn minh nhân loại Cùng với phát triển hệ thống thông tin hữu tuyến vô tuyến sử dụng môi trờng truyền dẫn dây dẫn kim loại cổ điển (cáp đồng ) không gian.Thì việc sử dụng ánh sáng nh phơng tiện trao đổi thông tin đợc khai thác có hiệu Cùng với thời gian thông tin quang phát triển ngày hoàn thiện với mốc lịch sử nh sau: -1790 : Clau de Chappe , kĩ s ngời Pháp, xây dựng hệ thống điện báo gồm chuỗi tháp với đèn báo hiêu Tin tức vợt qua chặng đờng 200km vòng 15 phút Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang -1870 : John Tyndall nhà vật lý ngời Anh chứng tỏ ánh sáng dẫn đợc theo vòi nớc uốn cong với nguyên lý phản xạ toàn phần Điều đợc áp dụng thông tin quang -1880 : Alexander Graham Bell , ngời Mỹ giới thiệu hệ thống thông tin Photophone Tiếng nói đợc truyền ánh sáng môi trờng không khí Nhng cha đợc áp dụng thực tế nhiều nguồn nhiễu - 1934: Norman R.French, ngời Mỹ, nhận sáng chế hệ thống thông tin quang Sử dụng thuỷ tinh để truyền dẫn - 1958: Arthur Schawlour Charles H Tounes, xây dựng phát triển Laser - 1960: Theodor H Maiman đa laser vào hoạt động thành công - 1962: Laser bán dẫn Photodiode bán dẫn đợc thừa nhận vấn đề lại phải tìm môi trờng truyền dẫn quang thích hợp - 1966: Charles H Kao Georce A Hockham, hai kĩ s phòng thí nghiệm Stanrdard Telecommunications Anh , đề xuất dùng sợi thuỷ tinh dẫn ánh sáng Nhng công nghệ chế tạo sợi quang thời hạn chế nên suy hao lớn ( khoảng 1000dB/Km) - 1970: Hãng Corning Glass Work chế ttoạ thành công sợi quang loại SI có suy hao nhỏ 20 [dB/km] bớc sóng 1310nm - 1972: Loại sợi GI đợc chế tạo với độ suy hao [dB/km] - 1983: Sợi đơn mode(SM) đợc xuất xởng Mỹ Ngày loại sợi đơn mode đợc sử dụng rộng rãi với độ suy hao khoảng 0,2 [dB/km] bớc sóng 1550nm 1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin quang đơn giản Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Trạm lặp Nguôn tín hiệu Phần tử điện E O Biến đổi điện-quang O E E O Sợi quang O E Phần tử điện Biến đổi sợi quang Hình 1.1 Cấu trúc hệ thống thông tin quang đơn giản Theo sơ đồ hệ thống ta có: - Nguồn tín hiệu thông tin: dạng thông tin thông thờng hình ảnh , tiếng nói , fax tín hiệu đầu vào - Phần tử điện: phần chung hệ thống, để xử lý nguồn tin tạo tín hiệu điện đa vào hệ thống truyền dẫn, tín hiệu Alalog Digtal - Bộ biến đổi E/O: Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu từ tín hiệu điện thành tín hiệu quang với mức tín hiệu điện đợc biến đổi thành cờng độ quang, tín hiệu điện 0và 1đợc biến đổi ánh sáng tơng ứng dạng không có Sau tín hiệu quang đợc đa vào sợi quang truyền Bộ biến đổi điện quang thực chất linh kiện phát quang nh LED,Laser diode - Sợi quang: Để truyền dẫn ánh sáng nguồn xạ (E/O) đợc điều biến, có vai trò nh kênh truyền dẫn - Bộ biến đổi O/E: thu quang, tiếp nhận ánh sáng từ sợi quang đa vào biến đổi trở lại thành tín hiệu điện nh tín hiệu phát đi, có vai trò nh giải điều chế Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang -Trạm lặp : Khi truyền dẫn tuyến truyền dẫn, công suất bị giảm đi, tín hiệ đờng truyền bị tiêu hao, dạng sóng (độ rộng xung) bị giãn nhiều nguyên nhân khác Vì vậy, để truyền đợc xa cần có trạm lặp Hiện cha thực đợc khuếch đại hay tái sinh trực tiếp tín hiệu quang nên trạm lặp phải thực bớc sau: + Chuyển đổi từ tín hiệu quang sang tín hiệu điện + Sửa đổi dạng tín hiệu bị méo tái sinh tín hiệu điện + Chuyển đổi tín hiệu điện đợc khuếch đại tái sinh thành tín hiệu quang để tiếp tục phát - Tải tin: Trong hệ thống thông tin điện tải tin sóng điện từ cao tần, hệ thống quang ánh sáng cũnh sóng điện từ song có tần số cao (1014-1015Hz) tải tin quang thuận lợi cho tải tín hiệu băng rộng - Năng lực truyền dẫn: lực truyền dẫn hệ thống đợc đánh giá qua hai đại lợng: + Độ rộng băng tần truyền dẫn đợc + Cự ly trạm lặp độ dài chuyển tiếp Xu hệ thống truyền dẫn quang truyền dẫn dải rộng cự ly trạm lặp lớn Thực tế hệ thống quang vợt qua hệ thống điện yêu cầu Các đại lợng đợc xác định nhiều yếu tố liên quan nh: + Tiêu hao tán xạ truyền dẫn sợi quang + Công suất xạ khả điều biến linh hoạt sợi quang + Độ nhạy máy thu quang + Tiêu hao phụ xử lý phần tử toàn tuyến Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 10 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang PVC thích hợp cho cáp trời lắp đặt nơi đất bị nhiệm bẩn có hoá chất ăn mòn Vỏ PVC có khả chống lửa cách tăng polymer halogen - Vỏ halogen tự do: Chế tạo từ vật liệu chứa ethylene vinylacetate (EVA) đợc trộn thêm 50% trọng lợng aluminum trioxydhydrate (đợc chọn có yêu cầu chống lửa không bị halogen hoá) Trong trờng hợp PE PVC không thích hợp Dới tác động lửa có nhiệt độ cao 250 0C nớc tách khỏi aluminum trioxyhydrate Thông qua tách nớc nớc bốc làm cho lửa yếu dần Nhiệt độ giảm thấp nồng độ oxy giảm bổ sung nớc nên lửa bị dập tắt Vỏ EVA có đặc tính nh vỏ PE nhng có khả chống cháy tốt - Vỏ bọc kim loại: Thờng băng thép nhăn sợi thép sếp thành vỏ bọc Các vỏ thờng dùng cho loại cáp chôn trực tiếp để bảo vệ chống ứng suất học, gặm nhấm, chống phá huỷ côn trùng sinh vật 3.3.Phân loại cáp quang: Ngời ta phân loại cáp quang theo nhiều loại khác để thuận lợi cho việc nghiên cứu 3.3.1 Phân loại theo cấu trúc: Cáp có cấu trúc cổ điển: Các sợi nhóm sợi quang đợc phân bố đối xứng theo hớng xoay vòng đồng tâm, loại cấu trúc phổ biến Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 75 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Cáp có lõi trục có rãnh: Các sợi nhóm sợi đợc đặt rãnh có sẵn lõi cáp Cáp có cấu trúc băng dẹt: Nhiều sợi quang đợc ghép băng ruột cáp có nhiều băng xếp chồng lên Cáp có cấu trúc đặc biệt: Do nhu cầu, cáp có dây kim loại để cấp nguồn từ xa, để cảnh báo, để làm đờng nghiệp vụ cáp nhà cần hai sợi đủ a) b) c) d) e) Hình 3.1: Các ví dụ cấu trúc cáp quang a.Cáp có cấu trúc đặc biệt c Cáp có cấu trúc băng dẹt b Cáp có lõi hình trục có rãnh d Cáp sợi quang dùng nhà e Cáp có dây đồng 3.3.2 Phân loại theo mục đích sử dụng - Cáp dùng để mạng thuê bao, nội hạt, nông thôn - Cáp trung kế tổng đài - Cáp đờng dài Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 76 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang 3.3.3 Phân loại theo điều kiện lắp đặt - Cáp treo trời - Cáp đặt ống nớc - Cáp chôn trực tiếp - Cáp ngập nớc thả biển - Cáp dùng nhà cáp nhảy 3.3.3.1.Cáp treo Cấu trúc cáp treo Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 77 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Thờng có cấu tạo ôm sát vào thành phần gia cờng kim loại phi kim loại độc lập, dới dạng tự chịu lực Đợc dùng môi trờng băng tuyết gió, có cự ly dài Cáp tự chịu lực đòi hỏi phải có sức bền cao cần phải dạng cấu trúc bọc lỏng để sợi có khoảng tự lớn 3.3.3.2.Cáp đặt cống - Cáp đặt cống phải chịu đợc lực kéo xoắn, có trọng lợng nhẹ để dễ lắp đặt - Có tính mềm dẻo để dễ vợt qua chớng ngại kéo cáp - Chịu đợc ẩm nớc cống cáp bể cáp thờng hay đọng nớc Chính mà cấu trúc cáp thờng có chất độn jelly thành phần chống ẩm kim loại Trong trờng hợp cáp không đợc độn đầy cần bơm cho cáp Lớp bọc thép đợc sử dụng để chống gặm nhấm côn trùng Cáp kéo cống thờng có tất dạng cấu trúc bọc chặt, bọc lỏng, bọc lỏng khe dới dạng băng bó sợi 3.3.3.3 Cáp chôn trực tiếp Th Cấu trúc cáp chôn trực tiếp: Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 78 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên 1.sợi thép gai cờng 2.Sợi quang Dây xoắn bao quanh Sợi khác Đồ án Thông tin quang Lớp thép bện 10.Vỏ PE 3.Chất độn, chất điền đầy 7.Vỏ bỏ PE 4.ống lỏng (rỗng) Đai thép Các đặc điểm cáp chôn trực tiếp tơng tự nh cáp đặt cống Nhng thờng cáp chôn trực tiếp đợc bảo vệ tốt thể nh: + Có vỏ bọc kim loại tốt để tránh phá huỷ đào bới đất tác động khác đất + Vỏ bọc thép bên gồm sợi thép băng thép Cáp chôn trực tiếp có đủ cấu trúc nh cáp đặt cống 3.3.3.4.Cáp đặt nhà Đặc điểm loại cáp nh: - Thờng có sợi dẫn quang - Kích thớc bên nhỏ, mềm dẻo, cho phép uốn cong, dễ dàng thao tác hàn nối - Cáp có đặc tính chống gặm nhấm tốt - Cấu trúc thờng dạng bọc chặt để đảm bảo cấu trúc nhỏ chắn Vì loại cáp nhà cáp nhảy thờng bám sát tờng nhàvà thiết bị nên phải đảm bảo không dẫn lửa, không phát khí độc phòng, đảm bảo an toàn có cố 3.3.3.5 Cáp ngập nớc thả biển a Cáp ngập nớc Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 79 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Cáp ngập nớc đợc sử dụng để thả qua sông khu vực có nớc ngập cạn, đầm lầy,vì phải đáp ứng yêu cầu khắt khe sau: - Tính chống ẩm chống thấm nớc vùng có áp suất đặc biệt lớn - Có khả chống dẫn nớc dọc theo cáp - Có khả chịu đợc kéo lắp đặt sửa chữa cáp - Chống lại đợc áp lực thống kê - Cho khả hàn nối sửa chữa dễ dàng - Có cấu trúc tơng thích với cáp đặt đất liền - Lớp kim loại tạo cáp cần phải ý đến ảnh hởng hydro b Cáp thả biển Cấu trúc cáp biển Cáp thả biển có cấu trúc phức tạp, thân cáp ngập nớc nhng có yêu cầu khắt khe loịa cáp ngập nớc gấp nhiều lần nh: + Chống đợc khả thâm nhập nớc biển, phá hoại động vật dới biển, cọ sát tàu thuyền Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 80 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang + Có khả sửa chữa cáp tàu + Tuổi thọ cáp cao Cáp biển có hai loại: loại thả nông loại thả sâu 3.4 mã màu cáp Trờng hợp có nhiều sợi quang nhiều nóm sợi cần thiết phải đánh dấu nhóm sợi sợi nhóm sợi cáp để tránh việc hàn nối nhầm Bảng bảng ví dụ dới luật mầu sợi cáp luật màu ống đệm Các sợi màu đợc phủ lên sợi trực tiếp không làm ảnh hởng đến đặc tính sợi Trờng hợp sợi đợc đặt ống lấy ống màu đỏ làm chuẩn, đếm màu khác theo chiều kim đồng hồ Bảng 1: mã màu sợi ống đệm lỏng nhiều sợi Số thứ tự sợi Màu sợi Theo DIN 47002 (Đức) Theo FOCAL Theo VINA Xanh lam - BL Xanh lam - BL GSC Xanh lam - BL Vàng YL Da cam - OR Da cam - OR Xanh lục - GN Xanh lục - GN Xanh lục - GN ỏ RD Nâu - BN Đỏ - RD Tự nhiên - NT Xám - GY Vàng - YL Xanh lam có vòng tròn đen Tự nhiên - NT Tím - VI Vàng có vòng tròn đen Đỏ - RD Nâu - BN Xanh lục có vòng tròn đen Đen - BK Đen - BK Đỏ có vòng tròn đen Vàng - YL Tự nhiên - NT 10 Tự nhiên có vòng tròn đen Tím - VI Xám - GY 11 Hồng - LO Xanh nhạt - LB 12 Ngọc lam - AQ Hồng - LO Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 81 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Bảng 2: Mã màu ống đệm Số thứ Màu ống Theo FOCAL Theo VINA GSC Xanh lam - BL Xanh lam - BL Da cam - OR Da cam - OR Xanh lục - GN Nâu - BN Xám - GY Tự nhiên - NT Đỏ - RD Đen - BK Vàng - YL 10 Tím - VI 11 Hồng - LO 12 Ngọc lam - AQ Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Tự nhiên - NT Email: Sadboy8x@gmail.com 82 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Nếu sợi quang sợi cáp có lõi có rãnh chai thành nhóm sợi, gọi đơn vị, ruột cáp có sợi màu thị đơn vị sợi quang đợc đặt vào độn chất làm đầy vào ruột cáp 3.5 Đo thử cáp quang đo bảo dỡng 3.5.1.Khái quát Cũng nh thông tin điện, thông tin quang luôn phải đo thử Các đại lợng cần đo thử công suất, độ rộng băng truyền, tỷ lệ lỗiv.vcó thể tách riêng công việc đo thử thành loại công tác đo nh sau: 1- Đo thử áp dụng phòng thí nghiện nơi chế tao: Mục đích để tính toán, thiết kế, chế tạo cáp tối u Các phép đo thờng phức tạp, chi phí lớn, thờng dựa khuyến nghị CCITT tiêu chuẩn phơng pháp đo 2- Đo thử áp dụng hệ thống xây lắp khai thác: Mục đích hoàn toàn khác phòng thí nghiệm, đối tợng đo thử phơng pháp đo khác Ngời ta phải tính toán đến việc hài hoà việc đo thử chi phí nh lợi ích đo thử, đảm bảo cho hệ thống hoạt động tin cậy àm chi phí đo thấp 3.5.2 Mục đích đo thử Việc đo thử cáp quang xây lắp nhằm mục đích sau: 1- Xác định xem tổng tiêu hao truyền dẫn có thoả mãn theo thiết ké hay không 2- Xác định xem lắp đặt cáp có vấn đề ảnh hởng tới tiêu hao sợi trình hoạt động sau cáp hay không 3- Tìm chỗ không đồng nh: hàn nối xấu, chỗ tiêu hao sợi lớn, chỗ đấu nối (connector) Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 83 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang 4- Xác nhận chỗ nối sợi tiêu hao sợi để nhằm thiết kế đoạn lặp tơng lai 5- Lập bảng số liệu chuẩn cho công tác bảo dỡng sau 6- Cung cấp thông tin phản hồi để tối u hoá việc thiết kế, chế tạo lắp đặt cáp 7- Tích luỹ kinh nghiệm để tối u công tác đo thử Yêu cầu phơng pháp đo phải an toàn, hiệu quả, giá thành hạ mà thực đầy đủ mục đích đo thử nh Một số công tác đo thử nh: đo tiêu hao tuyền dẫn, đo tổn hao mối nối, đo tán xạ v.v 3.5.3.Đo thử bảo dỡng Dùng máy đo phản xạ OTDR để đo thử bảo dỡng Đặc tuyến suy hao máy thể ảnh in máy in cung cấp thông tin độ dài khoảng lặp, khoảng cách đến chỗ nối, khoảng cách thể loại chỗ nối không đồng nh: chỗ có tổn hao lớn, hệ số tiêu hao lớn, chỗ phản xạ sợi bị đứt Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 84 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Hình3.2: Phơng pháp xác định chỗ đứt nhờ OTDR Gọi DA khoảng cách quang từ Ni tới chỗ đứt DB khoảng cách quang từ Ni+1 tới chỗ đứt D khoảng cách thực hai chỗ nối Từ xácđịnh đợc khoảng cách từ chỗ nối đến chỗ đứt sợi Khoảng cách từ Ni tới chỗ đứt là: DNi DNi = (DA.D)/(DA+DB) Khoảng cách từ Ni+1 tới chỗ đứt là: DNi+1 DNi+1 = (DB.D)/( DB+DA) Nhờ sử dụng máy vi tính thiết bị đo với chơng trình đầy đủ đo thử nhiều nội dung cần thiết cách dễ dàng Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 85 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang 3.6.Các biện pháp bảo vệ cáp quang Các cáp quang sau đợc chế tạo có cấu trúc phù hợp theo phơng pháp rải đặt nh cáp để treo, cáp chôn trực tiếp hay cáp thả dới nớc Trong thi công tuyến cáp cần có biện pháp gia cờng bảo vệ bổ xung để tránh thảm hoạ xảy cho cáp Trong loại đờng cáp đờng cáp chôn trực tiếp bị ảnh hởng nhiều, chẳng hạn nh ảnh hởng tác hại học phơng tiện giao thông vận tải, ảnh hởng loài gặm nhấm nh kiến, chuột, mốivà ảnh hởng sét đánh Vì vậy, nêu số biện pháp chống thảm hoạ cho đờng cáp chôn trực tiếp 3.6.1 Độ chôn sâu cáp Cáp đợc chôn trực tiếp dới lòng đất Tuyến cáp qua nhiều loại địa hình khác nh đồi núi, đồng ruộng, đờng giao thông nh đờng sắt, đờng Cáp cần phải có độ chôn sâu cần thiết để tránh tác độngc học bề mặt đất, tác động ảnh hởng rung động phơng tiện giao thông giới tuyến cáp chạy qua đờng Các tác động học dễ làm sợi quang bị rạn, phát sinh tiêu hao phụ bị gãy sợi Hiện nhiều nớc khuyến nghị chọn độ chôn sâu cáp 1,1 1,2m, có nớc chôn cáp độ sâu 1,5m cáp đợc luồn ống nhựa PE PVC Bên dới bên sợi cáp có dải lớp cát lớp đất mịn dầy phía 10cm để giữ sợi cáp thẳng, tránh đợc chỗ uốn cong nhỏ, tránh đợc tiêu hao phụ Bên sợi cáp 1cm đặt băng nhựa báo hiệu lót gạch nằm ngang rãnh cáp, bê tông để tránh đào hầm vào cáp Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 86 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Hình3.3: Mặt cắt cáp trực tiếp đất Trong trờng hợp địa hình phức tạp, khó khăn, nhiều sỏi đá, không đào đủ độ sâu cần thiết cáp phải đợc đặt lòng ống nhựa PVC đờng kính 2834mm cáp lẫn ống nhựa đặt lòng ống sắt đờng kính 80-100mm, rãnh bê tông Khi cáp vợt qua đờng giao thông, qua cầu, dọc hầm đờng sắt v.v.thì phải dùng ống sắt ống nhựa nh 3.6.2 Chống mối chống chuột Cáp quang có vỏ PE nhựa mật độ thấp nên mối, kiến, loài gặm nhấm gặm nhấm vỏ nhựa Một số loài mối, kiến sống độ sâu 1m nên ăn vỏ cáp Bên lớp vỏ PE có băng thép mạ hình lợn sóng bao bọc Mối kiến gặm nhấm băng thép mạ, nhieen sau nhiều năm lớp thép bị rỉ bị ăn mòn vài chỗ nhỏ Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 87 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang không ảnh hởng đến sợi quang bên cáp Do vậy, ảnh hởng kiến mối không đáng kể Các loài chuột gặm nhấm vỏ PE chúng gặp cáp đờng đi, không gặm đợc lớp vỏ thép, nhng vỏ thép trần lâu ngày bị ăn mòn Một biện pháp bảo vệ hữu hiệu dùng băng thép bọc nhựa quấn xung quanh cáp trần, cáp quang riêng lỗ cống bịt kín đầu lỗ cống lại không cho chuột chui vào, đoạn cáp trần bể bọc thép bọc nhựa 3.6.3 Chống ảnh hởng sét Việt Nam thờng xuyên cso sét đánh mùa ma, cáp có thép quấn, sét đánh vào vùng đất bên cạnh dễ làm ảnh hởng đến cáp ảnh hởng sét vào cáp phụ htuộc nhiều vào yếu tố nh điện trở suất đất, cờng độ sét, tần suất sét đánh vùng, cần phải xem xét tỉ mỉ yếu tố ảnh hởng để tính toán tỉ mỉ * Khả h hỏng biện pháp bảo vệ Theo tính toán khả sét đánh vào vùng đất lân cận cáp lớn, nhiên thực tế khả h hỏng cáp nhỏ số lý do: - Sét đánh vào mùa ma nên điện trở suất cáp thấp, khả sét đánh vào cáp - Cờng độ sét nói chung nhỏ giá trị tính toán 50KA, bên cạnh khả chịu đựng xung điện áp vỏ PE cáp cao, đạt giá trị 100KA - vùng núi cao, đất có nhiều đá, điện trở suất cao, nhng sét có xu đánh vào mô cao nh mỏm núi, v.v Rõ ràng khả h hỏng cáp liên quan trực tiếp tới điện trở suất đất, điện trở xuất cao khả h hỏng nhiều Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 88 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Ngoài ra, vùng đồng có điện trở suất thấp, vùng núi có điện trở suất cao, cần lu ý xây dựng tuyến cáp quang vùng cụ thể Đoạn tuyến cáp quang chon dọc đờng sắt không cần có biệ pháp chống sét bổ xung Tài liệu tham khảo: Hệ thống thông tin quang Ts.Vũ Văn San, Nhà xuất Bu điện Fiber Optic Cabling - Barry Elliott and Mike Gilmore Soi quang va cong nghe SDH Các tài liệu khác Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 89 [...]... Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang -Xuyên âm giữ các sợi dây không đáng kể -Vật liệu chế tạo có rất nhiều trong thiên nhiên -Dùng hệ thống thông tin sợi quang kinh tế hơn so với sợi kim loại cùng dung lợng và cự ly 2.3 Lý thuyết chung về sợi dẫn quang Trong hệ thống thông tin quang, thông tin đợc truyền tải bằng ánh sáng Trong phần này, chúng ta sẽ nghiên cứu tới các đặc tính của ánh sáng vì rất cần... Đồ án Thông tin quang Đặc biệt công nghệ sợi quang đơn mode có suy hao nhỏ đã làm đơn giản việc tăng chiều dài của toàn tuyến thông tin quang, kết hợp với công nghệ khuếch đại quang ra đời sẽ làm tăng chiều dài gấp đôi hoặc gấp n lần Chất lợng của tín hiệu thu đợc trên hệ thống này sẽ đợc cải thiện một cách đáng kể ở nớc ta thông tin sợi quang đang ngày cành chiếm vị trí quan trọng, các tuyến cáp quang. .. 2.5 Phân loại sợi quang Để phân biệt sợi quang, ngời ta dựa vào các yếu tố của sợi quang mà phân biệt thành các lại sợi khác nhau Danh mục Loại sợi - Sợi có chỉ số chiết suất phân bậc Phân loại sợi theo chỉ số chiết suất - Sợi có chỉ số chiết suất Gradien - Sợi đơn mode Phân loại theo mode truyền dẫn - Sợi đa mode - Sợi thuỷ tinh Phân loại theo cấu trúc vật liệu - Sợi chất dẻo - Sợi thuỷ tinh đa thành... cáp quang đã và đang lắp đặt với tuyến truyền dẫn đờng dài liên tỉnh dùng cáp ngầm Tốc độ các hệ thống thông tin quang sẽ là mũi đột phá về , cự ly truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông cấp cao trong mạng lới viễn thông Chơng2 Sợi quang 2.1 Những ứng dụng của sợi quang Cùng với sự phát triển không ngừng về thông tin viễn thông, hệ thống truyền dẫn quang truyền tín hiệu trên sợi. .. chức năng đặc biệt Đồ án Thông tin quang - Sợi lỗ không khí - Sợi duy trì phân cực 2.5.1 Sợi có chiết suất nhảy bậc(SI) và sợi có chiết suất biến đổi đều (GI) 2.5.1.1 .Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (sợi SI: Step- Index): Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp vỏ bọc khác nhau một cách rõ rệt nh hình bậc thang Các tia sáng từ nguồn quang phóng vào đầu sợi với góc tới khác... của cáp điện cao thế ) dẫn đến tính bảo mật thông tin cao, không bị nghe trộm Nó đợc sử dụng tại những nơi có nhiễu điện từ mạnh nh trong các nhà máy, nàh máy điệnmà không cần phải che chắn điện từ 6 Một cáp sợi quang: có cùng kích cỡ với cáp kim loại thì có thể chứa đợc một số lợng lớn lõi sợi quang lớn hơn số lợng kim loại 7 Sợi quang: có tính bảo mật cao, vì vậy việc đánh cắp thông tin trên sợi quang. .. trong thông tin quang Tia v ô tuyế n 1,6 1,5 1,4 1,3 Tia Rơnghe n Tia tử ngoại T ia hồng ngoại 1,2 1,1 1 900 800 700 600 Tia Tia Gamma Vũ trụ 500 400àm ánh sáng nhìn thấy được ánh sánh trong thông tin quang Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Đỏ Tím Email: Sadboy8x@gmail.com 15 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Hình 2.2 Tần số và bớc sóng dùng trong Thông tin quang Ta biết nếu... tốc ánh sáng trong chân không [ C=3.108 m/s ] H là hằng số Planck [ h=6,25.10-34J/s ] Sinh viên: Lơng Xuân Trờng Lớp K40ĐVT Email: Sadboy8x@gmail.com 14 Trờng ĐHKT Công Nghiệp Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang ánh sáng dùng trong thông tin quang trong vùng cận hồng ngoại với bớc sóng từ 800nm đến 1600nm Đặc biệt có ba bớc sóng thông dụng là 850nm, 1300nm và 1550nm Hình 2.1: Các bớc sóng trong thông tin. .. trọng, các tuyến cáp quang đợc hình thành, đặc biệt là tuyến cáp quang Hà Nội Hồ Chí Minh chiếm một vị trí quan trọng trong thông tin toàn quốc Trong tơng lai mạng cáp quang sẽ đợc xây dựng rộng khắp Tuyến đờng trục cáp quang sẽ đợc rẽ nhánh tới các tỉnh, huyện, và xây dựng tuyến cáp quang nội hạt * Vị trí của sợi quang trong mạng thông tin giai đoạn hiện nay: - Mạng đờng trục xuyên quốc gia - Mạng... một chiều dài sợi Điều này dẫn tới một hiện tợng khi đa một xung ánh sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận đợc một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi Đây là hiên tợng tán sắc,do độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số tốc độ cao qua cự ly dài đợc Nhợc điểm này có thể khắc phục đợc trong loại sợi có chiết suất giảm dần 2.5.1.2 .Sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI: Graded- Index): Sợi GI có dạng ... Nguyên Đồ án Thông tin quang Mục lục Trang Lời nói đầu Chơng sở thông tin quang7 1.1 Lịch sử phát triển7 1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin quang đơn giản9 1.3 Ưu điểm thông tin quang 11 Chơng2 Sợi quang. .. Thái Nguyên Đồ án Thông tin quang Hình 2.14: Tán sắc thể loại sợi b Sợi san tán sắc Dung lợng sợi quang đợc nới rộng cách ghép hai hay nhiều bớc sóng sợi quang (WDM) Cần sợi quang có độ tán sắc nhỏ... thuyết chung sợi dẫn quang Trong hệ thống thông tin quang, thông tin đợc truyền tải ánh sáng Trong phần này, nghiên cứu tới đặc tính ánh sáng cần thiết để hiểu đợc lan truyền ánh sáng sợi quang nguyên