Lý thuyết và ứng dụng của cáp sợi quang

Chiết suất của môi trường

Chiết suất của môi trường được xác định bởi tỷ số của vận tốc ánh sáng trong chân không và vận tốc ánh sáng trong môi trường ấy. Chiết suất của môi trường phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng truyền cho nó.

Hiện tượng phản xạ ánh sáng toàn phần

Tia tới (tia 1) hợp với pháp tuyến P của mặt phân cách giữa hai môi trường một góc α, khi sang môi trường thứ hai, tia sáng này bị khúc xạ và hợp với pháp tuyến P ở một góc β. Góc αt được gọi là góc tới hạn, độ lớn của góc tới hạn phụ thuộc vào độ chênh lệch chiết suất giữa hai môi trường và khi tia tới với góc α >αt thì tia phản xạ tại mặt phân cách trở lại môi trường 1.

Sự lan truyền các mode trong sợi quangn0

Hai tia sóng sẽ triệt tiêu nhau nếu đỉnh của một sóng gặp bụng của một sóng khác, hoặc hai sóng lệch pha nhau một nửa bước sóng, còn nếu hai bước sóng có đỉnh gặp đỉnh thì sẽ càng tăng cường chạy đến cuối đường sợi mà ta gọi là các mode. Xa hơn nữa, xét về phương diện truyền dẫn thì mode sẽ trở thành tải tin khi điều biến, như thế trên sợi đơn mode có một tải tin còn trên sợi đa mode thì có rất nhiều tải tin, mỗi tải tin ứng với một bước sóng nhất định.

Sợi có chiết suất nhảy bậc(SI) và sợi có chiết suất biến đổi đều (GI) 1.Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (sợi SI: Step- Index)

Các tia truyền xa trục có đường truyền dài hơn nhưng lại có vận tốc truyền lớn hơn và ngược lại, các tia truyền gần trục có đường truyền ngắn hơn nhưng lại có vận tốc truyền nhỏ hơn. Nếu chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đường parabol thì đường đi của các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau.

Các dạng chiết suất khác

Với mục đích giảm độ tán sắc của sợi quang trong một khoảng bước sóng. Dạng chiết suất này quá phức tạp nên mới chỉ được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm chứ chưa đưa ra thực tế.

Sợi đa mode và đơn mode

Kớch thước đường kớnh lừi sợi khoảng vìa bước sóng.Trong sợi chỉ truyền một mode sóng nên độ tán sắc do nhiều đường truyền bằng không và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc. Song vì kích thước lừi sợi đơn mode quỏ nhỏ nờn đũi hỏi kớch thước của cỏc linh kiện quang cũng phải tương đương và các thiết bị hàn nối sợi đơn mode phải có độ chính xác rất cao.

Các nguyên nhân gây suy hao trên sợi quang

Công suất truyền trong sợi bị thất thoát do sự hấp thụ của vật liệu, sự tán xạ ánh sáng và sự khúc xạ qua chỗ sợi bị uốn cong.

Cáp chôn trực tiếp

Các đặc điểm của cáp chôn trực tiếp tương tự như cáp đặt trong cống. + Có vỏ bọc kim loại tốt hơn để tránh sự phá huỷ do đào bới đất hoặc các tác động khác trong đất. Cáp chôn trực tiếp cũng có đủ các cấu trúc như cáp đặt trong cống.

Cáp ngập nước và thả biển a. Cáp ngập nước

- Kích thước bên ngoài nhỏ, mềm dẻo, cho phép uốn cong, dễ dàng thao tác và hàn nối. Vì các loại cáp trong nhà và cáp nhảy thường bám sát tường nhàvà thiết bị nên nó phải đảm bảo không dẫn lửa, không phát ra khí độc trong phòng, đảm bảo an toàn khi có sự cố. + Chống được khả năng thâm nhập của nước biển, sự phá hoại của các động vật dưới biển, sự cọ sát của các tàu thuyền.

Trường hợp có nhiều sợi quang hoặc nhiều nóm sợi thì cần thiết phải đánh dấu các nhóm sợi và các sợi trong nhóm hoặc các sợi trong cáp để tránh việc hàn nối nhầm. Các sợi màu được phủ lên sợi trực tiếp và không làm ảnh hưởng đến các đặc tính của sợi. Trường hợp nếu các sợi được đặt trong ống thì lấy ống màu đỏ làm chuẩn, đếm các màu khác theo chiều kim đồng hồ.

Đo thử cáp quang và đo bảo dưỡng 1.Khái quát

Các phép đo này thường phức tạp, chi phí lớn, thường dựa trên khuyến nghị của CCITT về tiêu chuẩn và phương pháp đo. Người ta phải tính toán đến việc hài hoà giữa việc đo thử và chi phí cũng như lợi ích của đo thử, đảm bảo cho các hệ thống hoạt động tin cậy àm chi phí đo thấp nhất. Đặc tuyến suy hao của máy thể hiện trên màn ảnh hoặc in ra máy in sẽ cung cấp các thông tin về độ dài khoảng lặp, khoảng cách đến các chỗ nối, khoảng cách và thể loại của các chỗ nối không đồng đều như: chỗ có tổn hao lớn, hệ số tiêu hao lớn, hoặc chỗ phản xạ do sợi bị đứt.

Gọi DA là khoảng cách quang từ Ni tới chỗ đứt DB là khoảng cách quang từ Ni+1 tới chỗ đứt D là khoảng cách thực giữa hai chỗ nối. Từ đó xácđịnh được khoảng cách từ các chỗ nối đến chỗ đứt sợi Khoảng cách từ Ni tới chỗ đứt là: DNi. Nhờ sử dụng máy vi tính trong các thiết bị đo với các chương trình đầy đủ có thể đo thử nhiều nội dung cần thiết một cách dễ dàng.

Các biện pháp bảo vệ cáp quang

Trong các loại đường cáp thì đường cáp chôn trực tiếp bị ảnh hưởng khá nhiều, chẳng hạn như ảnh hưởng của các tác hại cơ học của các phương tiện giao thông vận tải, ảnh hưởng của các loài gặm nhấm như kiến, chuột, mối…và ảnh hưởng của sét đánh. Cáp cần phải có độ chôn sâu cần thiết để tránh các tác độngc ơ học trên bề mặt đất, nhất là các tác động do ảnh hưởng rung động của các phương tiện giao thông cơ giới khi tuyến cáp chạy qua đường. Trong trường hợp địa hình phức tạp, khó khăn, nhiều sỏi đá, không đào đủ độ sâu cần thiết thì cáp phải được đặt trong lòng ống nhựa PVC đường kính 28-34mm và cả cáp lẫn ống nhựa đặt trong lòng ống sắt đường kính 80-100mm, hoặc trong rãnh bê tông.

Mối và kiến không thể gặm nhấm băng thép mạ, tuy nhieen sau nhiều năm lớp thép này có thể bị rỉ và bị ăn mòn ở một vài chỗ nhỏ cũng không ảnh hưởng đến sợi quang bên trong cáp. Một biện pháp bảo vệ hữu hiệu là dùng các băng thép bọc nhựa quấn xung quanh cáp trần, nếu cáp quang đi riêng lỗ cống thì có thể bịt kín đầu lỗ cống lại không cho chuột chui vào, còn đoạn cáp trần trong bể thì bọc bằng thép bọc nhựa. Ảnh hưởng của sét vào cáp phụ htuộc rất nhiều vào yếu tố như điện trở suất của đất, cường độ của sét, tần suất sét đánh ở từng vùng, do đó cần phải xem xét tỉ mỉ các yếu tố ảnh hưởng này để tính toán tỉ mỉ.