Các thông số sợi quang

CÁC THƠNG SỐ SỢI QUANG  Suy hao (Attenuation)  Tán sắc (Dispersion)  Thiết kế tuyến truyền dẫn quang  Bài tập 22-Oct-10 60 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION)  Đònh nghóa: P(0): công suất ở đầu sợi (z = 0 ); (W, mW, m…) P(L) : công suất ở cự ly z=L tính từ đầu sợi; (W, mW, m…) : hệ số suy hao trung bình; (dB/km) P 2 = P(L) P 1 = P(0) L 10 10)0()( L PLP 22-Oct-10 61 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) - Độ suy hao của sợi quang: A (dB) = P 1 (dBm)- P 2 (dBm) - Hệ số suy hao hay suy hao trung bình: A dB P P ( ) lg10 1 2 ( / ) ( ) ( ) dB Km A dB L Km (mW) (mW) 22-Oct-10 62 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) - Công thức logarit: - Đơn vò tính công suất (dBW, dBm, …) P(dBW) = 10.lgP(W) P(dBm) = 10.lgP(mW) P(dB ) = 10.lgP( W) … lg lg lg lg lg lg lg lg b ab a b a ab b a b a 22-Oct-10 63 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION)  Các nguyên nhân gây ra suy hao: Suy hao do hấp thụ (Absorption) Hấp thụ tạp chất kim loại: độ suy hao phụ thuộc vào o Loại tạp chất: Cu, Fe, Mn, … o Nồng độ tạp chất  giá trò cho phép <10 -9 o Bước sóng ánh sáng 0 100 200 300 400 500 600 Cu Fe Mn 500 600 800 1000 1200 1400 1600 (nm) (dB/Km) nồng độ độ tạp chất 10 -6 22-Oct-10 64 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) Hấp thụ ion OH - : độ suy hao phụ thuộc vào o Nồng độ ion OH -  giá trò cho phép <10 -9 o Bước sóng ánh sáng: đỉnh suy hao tại bước sóng gần 950nm, 1240nm và 1400nm  Độ ẩm là một nguyên nhân gây ra suy hao trong sợi quang 3 2 1 0 (dB/Km) 600 800 1000 1200 1400 1600 (nm) nồng độ ion OH - 10 -6 22-Oct-10 65 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) Hấp thụ tử ngoại và hồng ngoại: o Suy hao do bản chất của vật liệu chế tạïo (thủy tinh) o Phụ thuộc bước sóng ánh sáng: suy hao thấp nhất tại bước sóng 1550nm đối với sợi quang bằng thủy tinh (khoảng 0.2 dB/km)  Giới hạn hệ số suy hao tối thiểu của sợi quang  Làm cách nào để có thể chế tạo sợi quang có suy hao nhỏ hơn 0,2dB/km (ví dụ 0,001dB/km)? 100 10 1 0.1 0.0 1 (dB/Km) 600 800 1000 1200 1400 1600 (nm) Hấp thụ cực tí m Hấp thụ hồng ngo ại 22-Oct-10 66 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) Suy hao do uốn cong Uốn cong (macro bend) Vi uốn cong (micro bend) 22-Oct-10 67 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) Suy hao do tán xạ Rayleigh (Rayleigh Scattering) Khi sóng điện từ truyền trong môi trường điện môi gặp những chỗ không đồng nhất (có kích thước của khoảng 1/10 bước sóng) sẽ xảy ra hiện tượng tán xạ. Những chỗ không đồng nhất: o Do cách sắp xếp không đồng nhất của nguyên tử thủy tinh o Botï không khí o Vết nứt … 22-Oct-10 68 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu SUY HAO (ATTENUATION) Các tia sáng truyền qua những chổ không đồng nhất sẽ tỏa ra nhiều hướng: Một phần năng lượng ánh sáng bò phân tán ra nhiều hướn g khác nhau không truyền đi xa được (khúc xạ ra ngòai lớp bọc, truyền ngược về đầu sợi quang…) Ứng dụng trong máy đo quang dội OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)  Gây ra suy hao cho sợi quang 22-Oct-10 69 ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu [...]... thu quang Độ rộng phổ nguồn quang Loại sợi quang, cáp sợi quang được sử dụng Các mối hàn, nối Dự phòng công suất ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 77 22-Oct-10 THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG  Mô hình một tuyến truyền dẫn quang: Connector Máy phát Phát quang LD Connector Adaptor Connector Adaptor ODF Điểm tham chiếu S Cắm Dây nhảy quang FC/FC Thu quang ODF Điểm tham chiếu R Cắm Mối hàn Dây nối quang. .. dẫn và đặc tính của các phần tử trong tuyến  xác đònh số lượng và vò trí các trạm lặp trên tuyến Tính giới hạn đặc tính của các phần tử khi biết tốc độ và cự ly cần truyền  chọn loại sợi quang, thiết bò thu phát quang ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 76 22-Oct-10 THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG  Khoảng cách có thể lắp đặt giữa hai trạm phụ thuộc vào: Loại thiết bò truyền dẫn quang Bước sóng ánh... độ rộng phổ của nguồn quang (nm) ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 74 22-Oct-10 TÁN SẮC (DISPERSION)  nh hưởng của tán sắc đến tốc độ bit truyền tối đa của sợi quang: Br 1 4 Dt Brmax Dt max 1 4 Br Trong đó: Dt: tán sắc tổng cộng của sợi quang có chiều dài L (ns) Dtmax: tán sắc tổng cộng tối đa cho phép của sợi quang dài L (ns) Brmax : tốc độ bit tối đa có thể truyền qua sợi quang dài L (Gb/s) Br... hẹp vào đầu sợi quang lại nhận được một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi Pi Po Pi /2 Po /2 L o i Độ tán sắc tổng cộng của sợi quang: D ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 2 o 72 2 i 22-Oct-10 TÁN SẮC (DISPERSION)  Nguyên nhân gây ra tán sắc: Do sự chênh lệch về thời gian truyền của các tia sáng (các mode sóng)  tán sắc do đường truyền hay tán sắc mode (modal dispersion) Ánh sáng do nguồn quang phát... tính khoảng cách thể lắp đặt hai thiết bò được mà không cần trạm lặp  Tùy theo đòa hình, quy hoạch, khả năng quản lý, vận hành thiết bò, khoảng cách lắp đặt cho phép  số lượng và vò trí lắp đặt trạm Br ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 80 22-Oct-10 BÀI TẬP 1 Một tuyến quang dài L=15km, dùng sợi quang SI (50/125 m) có độ chênh lệch chiết suất tương đối =1%, chiết suất lõi n1=1.48 Sợi quang có suy... nối quang APD Cắm Dây nhảy quang FC/FC 22-Oct-10 THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG  Phân bố suy hao trên tuyến: P(dBm) Công suất nguồn quang phóng vào sợi Suy hao của connector Suy hao của mối hàn Tổng suy hao (dB) Suy hao của sợi Suy hao của connector Công suất thu Độ dự phòng Độ nhạy của máy thu ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 1(km) Cự ly tối đa (km) 79 22-Oct-10 THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG. .. (Gb/s) Br : tốc độ bit truyền thực tế qua sợi quang dài L (Gb/s) Br = R (hệ số mã hoá) R: tốc độ bit danh đònh (tín hiệu chưa qua mã hoá) Hệ số mã hoá: phụ thuộc vào loại mã đường truyền ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô Hán Chiêu 75 22-Oct-10 THIẾT KẾ TUYẾN TRUYỀN DẪN QUANG  Tính toán một tuyến truyền dẫn quang có thể được tiến hành theo hai hướng sau: Tính khoảng cách có thể lắp đặt giữa hai trạm khi biết... b c d e Tính công suất quang tại điểm 1km, 7km và 12km kể từ đầu phát Tuyến quang trên có cần trạm lặp hay không? Nếu có hãy tính số trạm lặp cần sử dụng, khoảng cách giữa các trạm lặp Vẽ hình minh hoạ và chú thích Với chiều dài trên, tốc đô bit cực đại có thể truyền được của tuyến quang là bao nhiêu? Bỏ qua ảnh hưởng của tán sắc ống dẫn sóng Mã đường truyền là NRZ Thay nguồn quang LED phát ra ánh sáng... =4dB/km (tại =850nm) hoặc =2,4dB/km (tại =1300nm), hệ số tán sắc chất liệu M=130ps/nm.km (tại =850nm) hoặc M=10ps/nm.km (tại =1300nm) Nguồn quang được sử dụng LED phát ra ánh sáng có bước sóng 850nm có công suất phát quang 4mW, độ rộng phổ =35nm Bộ thu quang sử dụng PIN có độ nhạy -45dBm Biết rằng cứ 2km có một mối hàn có suy hao 0,1dB/mối hàn Suy hao ghép quang ở đầu phát là 13dB, đầu thu là 10dB ThS.Võ...SUY HAO (ATTENUATION)  Đặc tuyến suy hao: Tổng hợp các đặc tuyến suy hao của các nguyê n nhân gây ra suy hao khác nhau Khác nhau tùy theo loại sợi Dựa trên đặc tuyến suy hao này, vùng bước són g (cửa sổ bước sóng) sử dụng được xác đònh 3 cửa sổ bước sóng: 850nm 1300nm 1550nm ThS.Võ Trường Sơn-ThS.Ngô . 1550nm đối với sợi quang bằng thủy tinh (khoảng 0.2 dB/km)  Giới hạn hệ số suy hao tối thiểu của sợi quang  Làm cách nào để có thể chế tạo sợi quang có suy. truyền dẫn quang Bước sóng ánh sáng Công suất phát Độ nhạy, dải động thu quang Độ rộng phổ nguồn quang Loại sợi quang, cáp sợi quang được sử dụng Các mối