GIỚI THIỆU về sợi QUANG

GII THIU V SI QUANG ( Introduction to Fiber Optics ) Cụng ngh, nguyờn lý hot ng, u im ca chỳng so vi dõy ng truyn thng Gii thiu Chỳng ta hin ang thi i ca cụng ngh ú l kt qu ca nhng nghiờn cu v cỏc phỏt minh rc r Nhng nú l kh nng ca chỳng tụi truyn ti thụng tin v cỏc phng tin truyn thụng chỳng ta ang s dng lm iu ú.m ỳng hn l trỏch nhim n phỏt trin ca nú Phỏt trin t dõy ng ca nhng th k trc n cỏp quang ngy nay, chỳng tụi ngy cng c gng lm tng kh nng truyn ti thụng tin c nhanh chúng hn v vi khong cỏch c di hn m rng v phỏt trin cụng ngh mi lnh vc Cỏp quang si thy tinh ngy cú bng thụng gn nh khụng gii hn v cú u im vt tri hn tt c cỏc phng tin truyn dn phỏt trin trc ú Mt h thng truyn dn cỏp quang im- im c bn bao gm yu t: Phỏt quang, cỏp quang truyn dn v thu quang Phỏt quang Mỏy phỏt quang chuyn i tớn hiu in analog hoc tớn hiu s sang mt loi tớn hiu tớn hiu quang hc tng ng, cỏc tớn hiu quang hc ny c phỏt t cỏc diode phỏt quang, VCSEL hoc mt loi laser diode trng thỏi rn Bc súng ph bin ca cỏc loi mỏy phỏt quang ch yu hin l 850, 1310 hoc 1550 nanomet Most Fiberlinkđ and Pure Digital Fiberlinkđ l cỏc thit b truyn thụng c bit c sn xut hot ng di bc súng 850 hoc 1310nm Si quang Si cỏp quang bao gm mt hoc nhiu si thy tinh hot ng nh mt ng dn súng cho cỏc tớn hiu quang (ỏnh sỏng) Cỏp quang cng cú cu to tng t nh cỏc loi cỏp in , nhng nú cú thờm cỏc phn bo v c bit cho cỏc si quang bờn i vi cỏc h thng ũi hi phi truyn dn tớn hiu i xa nhiu km hoc ni cú hoc nhiu si cỏp quang thỡ cn phi s dng mt mi ni quang ni chỳng li vi Thu quang Mỏy thu quang chuyn i tớn hiu quang hc tr li ging nh tớn hiu in ban u Cỏc loi mỏy dũ ca tớn hiu quang cú th dựng PIN- loi photodiode hoc avalanche- loi photodiode Fiberlink đ v Pure Digital Fiberlink đ s dng thit b nhn PIN loi diode tỏch súng quang u im ca h thng si quang H thng truyn dn cỏp quang mt mỏy phỏt quang v mỏy thu quang, c kt ni bng cỏp quang cho ta nhiu li ớch m truyn dn bng dõy ng v cỏp ng trc truyn thng khụng cú c C th nh sau: Kh nng thc hin cung cp nhiu thụng tin vi tin cy ln hn so vi cỏp son ụi v cỏp ng trc Cỏp quang cú th h tr tc d liu cao hn vi khong cỏch xa hn so vi cỏp ng trc, l mt h truyn ti k thut s lý tng Cỏc si khụng b nh hng vi hu nh tt c cỏc yu t bao gm sột, v s khụng dn in Do ú nú cú th tip xỳc trc tip vi in ỏp cao, thit b in v ng dõy in Nú cng s khụng to cỏc nh hng n tớn hiu ca bt c loi no Nh si c bn c lm bng thy tinh, nú s khụng b n mũn v khụng b nh hng bi hu ht cỏc húa cht Nú cú th c chụn trc tip hu ht cỏc loi t hoc tip xỳc vi hu ht cỏc mụi trng n mũn nh mỏy húa cht m khụng phi quan tõm ỏng k Khi tớn hiu si ch l ỏnh sỏng, khụng cú kh nng ca mt tia la mt si b phỏ v Ngay c mụi trng d n nht ca bu khớ quyn s khụng cú nguy c chỏy, v khụng cú nguy c in git cho nhõn viờn sa cha si b hng Cỏp quang hu nh khụng b nh hng bi iu kin khớ quyn ngoi tri, cho phộp chỳng c mc trc tip lờn ct in thoi hoc cỏp in hin ti m khụng quan tõm n s nh hng cỏc tớn hiu vi Mt dõy cỏp quang, thm dõy cỏp quang ú cú cha nhiu si, thng nh hn nhiu v trng lng nh hn so vi mt si dõy hoc cỏp ng trc vi lng truyn ti thụng tin tng t Nú d dng hn x lý v ci t, v s dng khụng gian ng dn ớt hn (Nú thng xuyờn cú th c ci t khụng cú ng dn.) Cỏp quang l lý tng cho cỏc h thng thụng tin liờn lc an ton bi vỡ nú rt khú khn khai thỏc nhng rt d dng theo dừi Ngoi ra, hon ton khụng cú bc x in t si quang Lm th no l cỏp quang cú th cung cp tt c cỏc u im nh vy? Ti liu ny s cung cp mt tng quan v cụng ngh cỏp quang - vi phn dnh riờn cho mi mt ba thnh phn h thng - phỏt, thu, v cỏp quang Mỏy phỏt quang Mỏy phỏt quang c bn chuyn i tớn hiu u vo in iu ch thnh ỏnh sỏng truyn qua si quang hc Tu theo tớnh cht ca tớn hiu, ỏnh sỏng c iu ch kt qu cú th c bt v tt hoc cú th tuyn tớnh thay i v cng gia hai mc xỏc nh trc (Cỏc phng phỏp iu ch quang hc c bn) Cỏc thit b ph bin nht c s dng nh l ngun ỏnh sỏng truyn quang l cỏc diode phỏt ỏnh sỏng (LED), phỏt theo chiu dc laser (VCSEL) v cỏc diode laser (LD) Trong mt h thng cỏp quang, cỏc thit b c t mt cho phộp mt si quang c t rt gn n khu vc phỏt ỏnh sỏng si quang nhn cng nhiu ỏnh sỏng cng tt Trong mt s trng hp, thit b phỏt cũn c trang b mt ng kớnh hỡnh cu nh hi t v trung "tng git cui cựng" ca ỏnh sỏng vo si v cỏc trng hp khỏc, mt nỳt tht si trc tip lờn b mt thc t ca mỏy phỏt ốn LED cú khong phỏt tng i ln v kt qu l khụng tt bng ngun sỏng nh LD Tuy nhiờn, chỳng c s dng rng rói truyn tớn hiu khong cỏch truyn dn ngn n trung bỡnh vỡ nú cú li nhiu kinh t, tớn hiu khỏ tuyn tớnh so vi tớn hiu in u vo v n nh v ỏnh sỏng u so vi nhit mụi trng hot ng.Mt khỏc LD to ỏnh sỏng rt nh phỏt b mt v cú th nhiu hn vi ln so vi si hn ốn LED LD cng cho ỏnh sỏng u tuyn tớnh ỏnh sang u vo dũng in, nhng khụng ging nh ốn LED, nú khụng n nh hn nhiu phm vi nhit hot ng v yờu cu mch phc hn t c n nh chp nhn c Ngoi ra, chi phớ lm cỏc b nõng cao tớn hiu lm cho LD ch yu hu ớch cho cỏc ng dng ũi hi vic truyn tớn hiu trờn mt khong cỏch di ốn LED, VCSELs v LD hot ng di hng ngoi u ỏnh sỏng khụng th nhỡn c bng mt thng.Bc súng hot ng ca chỳng c la chn tng thớch vi mc thp nht tn tht truyn ti ca si thy tinh v phm vi nhy cao nht ca photodiode Cỏc bc súng ph bin nht c s dng hin l 850 nm, 1310 nm, v 1550 nm C hai ốn LED v LD u nm tt c ba bc súng.Tuy nhiờn VCSELs ch cú hot ng 850nm Nh ó núi, ốn LED v LD c iu ch theo mt hai cỏch khỏc nhau, on off, hoc tuyn tớnh Hỡnh cho thy mch n gin s dng c mt hai phng phỏp vi mt ốn LED hoc LD Nh cú th thy hỡnh 3A,LED hoc LD vi mt tớn hiu s u vo transistor c s dng nh mt cụng tc, on v off bc hot ng Tớn hiu ny cú th c chuyn i t hu nh bt k nh dng s ca mch thớch hp, vo ỳng chõn iu khin base ca búng bỏn dn Tc chuyn mch sau ú c xỏc nh bi mch v tc cú ca LED hoc LD S dng theo cỏch ny,cú th d dng t c tc vi trm MHz i vi ốn LED v hng ngn ca megahertz vi LD Mch n nh nhit cho LD ó c b qua vớ d ny cho n gin ốn LED thụng thng khụng ũi hi bt k n nh nhit iu ch tuyn tớnh cho mt ốn LED hoc LD c thc hin bng cỏc mch khuch i hỡnh 3B u vo o c s dng cung cp dũng cho chõn base ca transistor vi ốn LED hoc LD u vo khụng o c cung cp mt in ỏp DC tham chiu Mt ln na, mch n nh nhit cho LD ó c b qua vớ d ny cho n gin (Phng phỏp iu bin dựng LED hoc laser diodes) Tớn hiu s on/off c to t LED hoc LD cú th cha chun.Nh chỳng ta ó thy, cỏch n gin nht ta coi ỏnh sỏng bt cú mc logic l v ỏnh sỏng tt cú mc logic l õy l giỏ tr ph bin vic iu ch rng xung nhp.trc õy mt xung c to vi mt rng c coi l v rng khỏc c coi l 0, sau ny tt c cỏc xung cựng cú mt rng nhng theo s thay i xung nhp phõn bit c gia mc logic v (Hỡnh - Cỏc phng phỏp khỏc truyn ti thụng tin quang hc tng t) iu ch tng t cng cú th cú mt s phng thc n gin nht l iu ch cng m sỏng ca mt ốn LED c thay i trc tip tng bc vi cỏc bin i ca tớn hiu truyn Trong cỏc phng phỏp khỏc, mt súng mang RF cú tn s u tiờn c iu ch vi mt tớn hiu khỏc, mt s trng hp, mt s súng mang RF c iu ch riờng vi tớn hiu riờng bit, sau ú tt c c kt hp v truyn nh l mt dng súng phc hp Hỡnh cho thy tt c cỏc phng phỏp iu ch trờn l mt dng ca ỏnh sỏng u Tn s hot ng tng ng vi ỏnh sỏng t 1.000.000 GHz Cỏc bng thụng u ca tia sỏng ốn LED v Laser it khỏ rng Tht khụng may, cụng ngh ngy khụng cho phộp bng thụng ny c chn lc c s dng theo cỏch m truyn tn s vụ tuyn thụng thng c s dng Thay vo ú, ton b bng thụng quang hc on v off cựng mt cỏch m sm "mỏy phỏt tia la" (trong giai on trng nc ca i phỏt thanh), m rng phn quang ph RF bt v tt Tuy nhiờn, thi gian hin nay, cỏc nh nghiờn cu s vt qua tr ngi ny v "truyn liờn tc", nh chỳng c gi, s tr thnh hng i m lnh vc si quang phỏt trin Cỏp quang - Khi u Cho ỏnh sang Mt mỏy phỏt ó chuyn i tớn hiu u vo in thnh bt c iu gỡ di dng ỏnh sỏng v c iu ch nh mong mun, ỏnh sỏng phi c "a" si quang hc Nh ó cp trc ú, cú hai phng phỏp m bi ỏnh sỏng c ghộp vo mt si Mt l bng pigtailing Cỏch khỏc l bng cỏch t u ca cỏp quang rt gn mt ốn LED hoc LD Trong trng hp t gn thỡ khp ni c s dng, s lng ỏnh sỏng s vo si ph thuc vo mt bn yu t: cng ca LED hoc LD, din tớch b mt phỏt ỏnh sỏng, gúc chp nhn, v nhng tn tht phn x v tỏn x Sau õy l mt vi tho lun v mi yu t trờn: Cng Cng ca mt ốn LED hoc LD l mt chc nng thit k ca nú v thng c quy nh v ln tớn hiu phỏt hin ụi khi,thụng s ny c cho l thc t tt c cỏc tớn hiu c a vo mt loi cỏp quang.Tt c cỏc yu t khỏc khụng i, cng mnh hn l c cung cp bi mt ốn LED hoc LD a thờm tớn hiu"tung" vo si Din tớch Lng ỏnh sỏng "tung" mt si l mt hm ca din tớch ỏnh sỏng phỏt b mt so vi din tớch ca lừi chp nhn ỏnh sỏng ca si Nh hn t l ny l nhiu ỏnh sỏng c "tung" vo si Gúc chp nhn Gúc chp nhn mt si c th hin quy nh ca khu s.Khu s (NA) c nh ngha l sin ca mt na gúc chp nhn ca si Giỏ tr NA in hỡnh l 0,1-0,4 m tng ng vi gúc chp nhn 11 n 46 Quang si ch truyn ỏnh sỏng i vo mt gúc bng hoc ớt hn hn gúc chp nhn vi cỏc si c bit Suy hao khỏc Khỏc vi cỏc obstructions trờn b mt ca mt cỏp quang, luụn luụn cú mt tn tht s phn x t li vo v li b mt ca bt k cỏp quang no S tn tht ny gi l Fresnell Loss v bng khong 4% gia mi chuyn tip khụng khớ v thy tinh Cú gel khp ni c bit cú th c ỏp dng trờn b mt gim s tiờu hao ny cn thit Cỏc loi si quang Cú hai loi si quang c s dng ngy nay: Through Step v Graded Index Nh hỡnh minh ha, ỏnh sỏng truyn qua hai si quang khỏc theo hai cỏch khỏc (Truyn dn ỏnh sỏng si quang bng Through Step v Graded Index) Nh th hin hỡnh v, si Step-Index bao gm mt lừi thy tinh chit sut thp bao quanh bi mt lp ỏo cú chit sut thp hn c chit sut ca lừi S khỏc bit v chit sut gia hai loi l nguyờn nhõn ỏnh sỏng truyn liờn tc "phn x hon ton" gia lừi v lp ỏo dc theo ton b chiu di ca si thy tinh Trong si graded index, ch cú mt loi thy tinh c s dng, nhng nú c x lý chit sut gim dn Kt qu ca quỏ trỡnh ny l ỏnh sỏng liờn tc un cong v phớa trung tõm ca si ging nh mt ng kớnh liờn tc Si quang c xột t s kớch thc ca lừi / ỏo, vi n v l micromet Hin nay, cú ba loi kớch thc ph bin s dng chung mc dự cỏc loi kớch thc khỏc tn ti cho cỏc ng dng c bit T s 50/125 v 62.5/125 vi si a mode v 810/125 vi si n mode Cỏc si cú lừi 50 v 62,5 micromet thng dựng vi ốn LED v VCSELs, v thng c s dng cho cỏc h thng truyn dn im-im cú chiu di ngn v trung bỡnh.Lừi si 8-10 micromet c to bi mt tia laser diode v thng c s dng cho cỏc mc ớch vin thụng ng di Tn hao si quang Khỏc vi tn hao khp ni ca ốn LED hoc LDS vi mt si quang, cú nhng suy hao xy ỏnh sỏng truyn qua si thc t Lừi ca mt si quang c lm bng thy tinh siờu tinh khit cú chit sut thp mt Mun ỏnh sỏng cú i th qua hng ngn hoc nhiu lừi si, thỡ tinh khit ca kớnh phi cc k cao ỏnh giỏ tinh khit ca thy tinh ny, hóy xem xột thy tinh khung ca s chung Chỳng ta ngh v tm kớnh ca s l "sch" cho phộp ỏnh sỏng t i qua, nhng iu ny l bi vỡ tm kớnh ch dy cú 1/16 ẳ inch Ngc li vi s xut hin rừ rng ny, cỏc cnh ca mt tm kớnh ca s trụng xanh v gn nh m c Trong trng hp ny, ỏnh sỏng i cựng vo thy tinh, thụng qua mt vi inch Ch cn tng tng nh th no ớt ỏnh sỏng s cú th i qua mt ngn b kớnh ca s! Hu ht cỏc mc ớch chung trờn cỏc si quang l cú tiờu hao khong 3-4 dB mi km (60% 75% tn tht mi km) bc súng 850nm Khi bc súng l thay i n 1310nm, s tn hao gim xung khong 1-2 dB (50% n 60%) cho mi km Ti 1550nm, nú thm cũn thp hn Si cao cp cho bit sn tn hao dB (50%) cho mi km 850nm v dB (20%) cho mi km 1310nm thit hi v 0,5 dB (10%) cho mi km 1550nm khụng phi l him Nhng tn hao ny ch yu kt qu ca s tỏn x ngu nhiờn ca ỏnh sỏng v hp th bi cỏc cht thc t cú thy tinh Mt nguyờn nhõn khỏc ca s tiờu hao si quang l b un quỏ nhiu, gõy mt s cỏc ỏnh sỏng i khu vc lừi ca cỏp bỏn kớnh un cong nh hn, s tn hao s ln hn Bi vỡ iu ny, un cong dc theo mt si quang cỏp nờn cú bỏn kớnh rng ớt nht mt inch Cu to si quang Chỳng cú lp: lừi (core), ỏo (cladding) v v bc (coating) ỏnh sỏng cú th phn x mt cỏch hon ton lừi thỡ chit sut ca lừi ln hn chit sut ca ỏo mt chỳt V bc phớa ngoi ỏo bo v si quang b m v n mũn, ng thi chng xuyờn õm vi cỏc si i bờn cnh Lừi v ỏo c lm bng thu tinh hay cht (Silica), cht do, kim loi, fluor, si quang kt tinh Thnh phn lừi v v cú chit sut khỏc Chit sut ca nhng lp ny nh th s quyt nh tớnh cht ca si quang Cú th xem n gin si quang bao gm mt si dõy thy tinh Silic bao bi mt lp ỏo cú ch s chit sut thp hn ca lừi Core Cladding Coating Cu to si Quang * Cỏp Quang Cỏp quang cú nhiu loi khỏi nim khỏc v cu trỳc nhng núi chung cỏp quang cú cỏc thnh phn ch yu sau: +Si gia cng +Cht lm y +Si quang +V bc V cỏp(Nha PE) Lp v kimloi Lp v nha th ng lng cha si quang ng m y Si quang Gia cng trung tõm Cht m y Cu to cỏp si Quang Phõn loi si quang Si quang c phõn loi thnh cỏc si quang n mode (Single Mode SM) v a mode (Multi Mode -MM) tng ng vi s lng mode ca ỏnh sỏng truyn qua si quang Mode ca si quang cú th hiu l phng thc lan truyn súng ca si Mode súng l mt trng thỏi truyn n nh ca súng ỏnh sỏng (cng cú th hiu mt mode l mt tia) Trong thc t cỏc si n mode u l SI Kớch thc : n mode (single mode) Lừi/ỏo: 9/125; a mode (multi mode): 50/125 v 62.5/125 ng kớnh ỏo phn x: Cladding thỡ c n mode) v a mode u nh l 125àm V Coating thỡ tựy thuc vo dc tớnh cn bo v m ngi ta lm lp ny, nhiờn thụng thng i vi cỏp out door thỡ nú l 250, vi cỏp indoor thỡ nú l 900, iu ny khụng ph thuc vo cỏp n mode hay cỏp a mode V s dng thỡ tựy thuc vo cụng sut phỏt, nhy thu, khong cỏch truyn dn, tc yờu cu v giỏ thnh m ngi ta quyt nh dựng cỏp n mode hay cỏp a mode Si quang n mode thng dựng cho ng trc, ngoi vic giỏ thnh ra, cụng ngh ca cỏp n mode rt kht khe, v rt khú vic thi cụng cng nh s dng Lý chớnh l lp lừi ca cỏp n mode rt nh Tựy theo s thay i chit sut ti mt phõn cỏch gia lừi v ỏo ca si quang,chia lm loi si: Si SI (Step index) cú chit sut bc v si GI (Graded-index) cú chit sut thay i u 50 àm 50 àm 125 àm 125 àm n1 n2 n2 n1 a) Si SI b) Si GI 10 Si SI v GI Truyn dn tia sỏng si quang Nguyờn lý truyn dn ỏnh sỏng si quang * Nguyờn lý chung Nguyờn lý truyn dn ỏnh sỏng da vo hin tng khỳc x v phn x ton phn ca tia sỏng gia hai mụi trng cú ch s chit sut khỏc Hỡnh 2.27 l nguyờn lý truyn ỏnh sỏng qua mt phõn cỏch hai mụi trng cú chit sut khỏc nhau, quan h gia cỏc tia toớ v phn x theo nh lut Snell: n1sin = n2sin (2.6) Gúc T l gúc ti xy hin tng phn x ton phn Nguyờn lý truyn dn ỏnh sỏng qua hai loi si quang a mode v n mode khỏc Nguyờn tc chung: si quang n mode hay si quang a mode u ch truyn mt tớn hiu (l d liu m ta cn truyn) Mun truyn nhiu d liu t cỏc kờnh khỏc nhau, ta phi dựng n cụng ngh ghộp kờnh theo bc súng WDM (truyn nhiu bc súng trờn cựng mt si quang) Si a mode cú th truyn cựng lỳc nhiu ỏnh sỏng vi gúc anpha khỏc nhau, cũn si n mode ch cú th truyn ỏnh sỏng vi bc súng nht nh Tia khỳc x Tia phn x Tia ti Mụi trng 2: n2 Mụi trng 1: n1 1 11 2 3 T Lut Snell: n1sin = n2sin nh sỏng qua mt phõn cỏch hai mụi trng chit sut khỏc Do si quang l vt liu truyn thụng tin da trờn nh lut phn x ỏnh sỏng Tia sỏng i t mụi trng cú chit sut cao qua mụi trng chit sut thp thỡ khụng i thng m s phn x li Do ú, ỏnh sỏng mang thụng tin, s c truyn i m khụng b suy hao a mode cũn chia lm loi, ú l step mode v grade mode Step mode thỡ chit sut t lừi n v gim dn, nhng theo tng nc, cũn grade mode thỡ gim liờn tc Si n mode ch truyn c mt mode súng ng kớnh lừi rt nh (khong 10 micromet) Do ch truyn mt mode súng nờn n mode khụng b nh hng bi hin tng tỏn sc v thc t n mode thng c s dng hn so vi a mode Si a mode cú ng kớnh lừi ln hn n mode (khong 6-8 ln), cú th truyn c nhiu mode súng lừi nh sỏng truyn qua si quang bng cỏch phn x nhiu ln qua mt phõn cỏch gia lừi v ỏo nờn cú th truyn i xa c si cong vi cong cho phộp n1 n2 n Lp ỏo (cladding) n2 12 Lp ỏo (cladding) n2 Lừi (core) n1 Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng sợi quang Gi gúc ti hn ti u si quang l max, Khu s ca si quang: n12 n12 = 2 NA= sinmax = = lch cụng sut tng i: (2.7) n1 n2 n1 *.Truyn ỏnh sỏng qua si n mode 125 àm n1 n2 àm Phõn b chit sut ca si n mode 13 Truyn ỏnh sỏng si n mode Truyn ỏnh sỏng si n mode Si quang n mode (single mode) thỡ lừi cú chit sut l mt hng s v chit sut ca v cng l hng s Khi ú ỏnh sỏng s truyn i theo ng ziczac si quang ( lch pha ca tớn hiu ú s ỏng k) Do kớch thc lừi nh nờn tia sỏng truyn qua si theo mt ng dc theo trc si *Truyn ỏnh sỏng qua si SI (Step index) n2 n1 n n2 n2 n1 > n2 Sự truyền ánh sáng sợi quang có chiết suất nhảy bậc (SI) v= c n1 Cỏc tia sỏng truyn si quang cú tc khụng i nhng cú di ng truyn khỏc nờn thi gian truyn khỏc trờn cựng chiu di si nờn sinh hin tng tỏn sc (dispersion): xung u rng hn xung u vo Do hin tng ny m c ly truyn ca si ny khụng di * Truyn ỏnh sỏng qua si GI (Graded-index) Chit sut ca si quang loi ny thay i liờn tc nờn tia sỏng si b un cong, ng truyn cỏc tia khụng bng nhau, tc truyn cng thay i theo, hin tng tỏn sc ớt hn nờn c ly truyn cao hn loi SI 14 n(r) n1 n2 n2 n2 Sự truyền ánh sáng sợi GI c tớnh truyn ỏnh sỏng si quang * Cỏc ca s quang Trong si quang ch truyn mt s bc súng nht nh Nhng bc súng ny gi l cỏc ca s quang Ba bc súng ú l 850nm, 1330nm, 1550nm Thng thỡ bc súng 850nm ớt c dựng Si a mode cú cỏc bc súng chun l: 780, 850 v 1300 Hin cỏc thit b ớt dựng bc súng 780 Si n mode cú cỏc bc súng: 1310, 1550, 1627 Cỏc thit b single mode dựng cụng ngh WDM thỡ cũn cú th s dng nhiu bc súng khỏc na Do ú khỏi nim si a mode v n mode phi gn lin vi bc súng truyn Khong cỏch truyn (theo khuyn cỏo) ca cỏp a mode l 500m Khong cỏch truyn (theo khuyn cỏo) ca cỏp n mode l 3000m Si quang n mode c dựng ch yu khụng cú hin tng tỏn sc gia cỏc mode l nguyờn nhõn ch yu gõy nhiu si quang Si n mode c dựng lm mng backbone cũn si a mode ch dựng truyn gia cỏc mng vựng Thờm na c n mode v a mode u dựng ỏnh sỏng laser hoc LED tu vo tng trng hp c th nhu cu v yờu cu ca mng *Cỏc c tớnh truyn dn ỏnh sỏng si quang Khi truyn si quang, súng ỏnh sỏng b chi phi bi mt s hin tng sau: - Suy hao (attenuation): Suy hao si quang cỏc nguyờn nhõn chớnh l hp th ca vt liu, tỏn x RayLeigh v un cong Hp th vt liu nh hn tỏn x RayLeigh nờn cú th b qua Tỏn x RayLeigh cỏc thng giỏng vi sai cu 15 trỳc vt liu, v gim bc súng tng Un cong ca si bỏn kớnh cng nh suy hao cng ln Gúc un cong ti thiu i vi si quang khong (30-50)mm Suy hao tớnh theo dB: (2.8) PI l cụng sut vo, Po l cụng sut th tng hp ca cỏc nguyờn nhõn suy hao si quang th tng hp ca cỏc nguyờn nhõn suy hao giỳp tỡm ba ca s truyn súng s dng rng rói ngy nay: 850nm (suy hao khong 2-3dB/km), 1300nm suy hao khong 0,4-0,5dB/km) v 1550nm (suy hao khong 0,2 dB/km) - Tỏn sc (dispersion): Tỏn sc l hin tng cỏc thnh phn khỏc ca tớn hiu cn truyn truyn i vi cỏc tc khỏc si quang Tỏn sc ú gõy hin tng gión xung ỏnh sỏng u ra, gõy nhiu chng ph v l nguyờn nhõn chớnh dn n hn ch ca khong cỏch truyn si quang ngy 16 Hin tng gión xung tỏn sc Cú mt s loi tỏn sc khỏc nhau, gm tỏn sc mode (si quang a mode mi cú), tỏn sc phõn cc v tỏn sc n sc hoc tỏn sc mu (chromatic dispersion) gm tỏn sc vt liu v tỏn sc ng dn súng, mi loi cú mt nh hng khỏc n quỏ trỡnh truyn ca tớn hiu Cỏc loi si quang dch tỏn sc hn ch c mt phn ny nờn cú khong cỏch truyn xa d mod = Tỏn sc mode vi si SI: d mod = si GI: t n1 = ( s / km) L c (2.9) t n1 = ( s / km) L c (2.10) Tỏn sc tng cng: 2 Dt = d mod + dChr (2.11) Trong ba ca s s dng, tỏn sc thp nht l ca s th hai bc súng 1300nm - Cỏc hiu ng phi tuyn: Khi truyn nhiu mode si quang, hin tng phi tuyn gõy sinh cỏc hi t cỏc mode truyn c bn, dn n nhiu ti u thu v gim cụng sut tớn hiu truyn 17 [...]... loại sợi quang đa mode và đơn mode khác nhau Nguyên tắc chung: sợi quang đơn mode hay sợi quang đa mode đều chỉ truyền một tín hiệu (là dữ liệu mà ta cần truyền) Muốn truyền nhiều dữ liệu từ các kênh khác nhau, ta phải dùng đến công nghệ ghép kênh theo bước sóng WDM (truyền nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang) Sợi đa mode có thể truyền cùng lúc nhiều ánh sáng với góc anpha khác nhau, còn sợi đơn... Truyền ánh sáng trong sợi đơn mode Truyền ánh sáng trong sợi đơn mode Sợi quang đơn mode (single mode) thì lõi có chiết suất là một hằng số và chiết suất của vỏ cũng là 1 hằng số Khi đó ánh sáng sẽ truyền đi theo đường ziczac trong sợi quang (độ lệch pha của tín hiệu khi đó sẽ đáng kể) Do kích thước lõi nhỏ nên tia sáng truyền qua sợi theo một đường dọc theo trục sợi *Truyền ánh sáng qua sợi SI (Step – index)... xa ngay cả khi sợi cong với độ cong cho phép n1 n2 n Lớp áo (cladding) n2 12 Lớp áo (cladding) n2 Lõi (core) n1 Nguyªn lý truyÒn dÉn ¸nh s¸ng trong sîi quang θ Gọi góc tới hạn tại đầu sợi quang là θmax, Khẩu độ số của sợi quang: n12 − n12 = 2 2∆ NA= sinθmax = ∆= Độ lệch công suất tương đối: (2.7) n1 − n2 n1 *.Truyền ánh sáng qua sợi đơn mode 125 µm n1 n2 9 µm Phân bố chiết suất của sợi đơn mode 13... trong sîi quang cã chiÕt suÊt nh¶y bËc (SI) v= c n1 Các tia sáng truyền trong sợi quang có tốc độ không đổi nhưng có độ dài đường truyền khác nhau nên thời gian truyền khác nhau trên cùng chiều dài sợi nên sinh ra hiện tượng tán sắc (dispersion): xung đầu ra rộng hơn xung đầu vào Do hiện tượng này mà cự ly truyền của sợi này không dài * Truyền ánh sáng qua sợi GI (Graded-index) Chiết suất của sợi quang. .. 3000m Sợi quang đơn mode được dùng chủ yếu do không có hiện tượng tán sắc giữa các mode là nguyên nhân chủ yếu gây nhiễu ở sợi quang Sợi đơn mode được dùng để làm mạng backbone còn sợi đa mode chỉ dùng truyền giữa các mạng trong vùng Thêm nữa cả đơn mode và đa mode đều dùng ánh sáng laser hoặc LED tuỳ vào từng trường hợp cụ thể do nhu cầu và yêu cầu của mạng *Các đặc tính truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang. .. liên tục nên tia sáng trong sợi bị uốn cong, đường truyền các tia không bằng nhau, tốc độ truyền cũng thay đổi theo, hiện tượng tán sắc ít hơn nên cự ly truyền cao hơn loại SI 14 n(r) n1 n2 n2 n2 Sù truyÒn ¸nh s¸ng trong sîi GI Đặc tính truyền ánh sáng trong sợi quang * Các cửa sổ quang Trong sợi quang chỉ truyền một số bước sóng nhất định Những bước sóng này gọi là các cửa số quang Ba bước sóng đó là... của tín hiệu cần truyền truyền đi với các tốc độ khác nhau trong sợi quang Tán sắc do đó gây ra hiện tượng giãn xung ánh sáng ở đầu ra, gây ra nhiễu chồng phổ và là nguyên nhân chính dẫn đến hạn chế của khoảng cách truyền trong sợi quang ngày nay 16 Hiện tượng giãn xung do tán sắc Có một số loại tán sắc khác nhau, gồm tán sắc mode (sợi quang đa mode mới có), tán sắc phân cực và tán sắc đơn sắc hoặc... Các loại sợi quang dịch tán sắc hạn chế được một phần vấn đề này nên có khoảng cách truyền xa d mod = Tán sắc mode với sợi SI: d mod = sợi GI: ∆t n1 = ∆ ( s / km) L c (2.9) ∆t n1 ∆2 = ( s / km) L c 8 (2.10) Tán sắc tổng cộng: 2 2 Dt = d mod + dChr (2.11) Trong ba cửa sổ sử dụng, tán sắc thấp nhất là cửa sổ thứ hai ở bước sóng 1300nm - Các hiệu ứng phi tuyến: Khi truyền nhiều mode trong sợi quang, hiện.. .Sợi SI và GI Truyền dẫn tia sáng trong sợi quang Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang * Nguyên lý chung Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng dựa vào hiện tượng khúc xạ và phản xạ toàn phần của tia sáng giữa hai môi trường có chỉ số chiết suất... quang Khi truyền trong sợi quang, sóng ánh sáng bị chi phối bởi một số hiện tượng sau: - Suy hao (attenuation): Suy hao trong sợi quang do các nguyên nhân chính là hấp thụ của vật liệu, tán xạ RayLeigh và uốn cong Hấp thụ vật liệu nhỏ hơn tán xạ RayLeigh nên có thể bỏ qua Tán xạ RayLeigh do các thăng giáng vi sai trong cấu 15 trúc vật liệu, và giảm khi bước sóng tăng Uốn cong của sợi bán kính càng nhỏ