* Suy hao do hấp thụ :
Hai nguyờn nhõn chớnh gõy ra quỏ trỡnh hấp thụ : - Do bản thõn vật liệu cấu tạo sợi quang . - Do cỏc nguyờn tử tạp chất trong sợi quang .
Ta coi sợi quang như một tấm lưới hấp thụ ỏnh sỏng , ỏnh sỏng lan truyền trong sơi quang dễ bị hấp thụ bởi vật liệu , sau đú biến đổi thành nhiệt và gõy ra suy hao , suy hao này gọi là suy hao hấp thụ . Trong hấp thụ này thỡ sự hấp thụ cỏc ion OH- cũn sút lại là đỏng lưu ý nhất , chỳng cú ở một số đỉnh hấp thụ ở cỏc bước súng 0.94àm , 1,22àm , 1,38àm . Cũn cỏc vựng hấp thụ bờn cạnh cỏc đỉnh gọi là cỏc cửa sổ quang , trong khoảng 0,85àm , 1,3àm , 1,55àm chỳng được sử dụng cho thụng tin quang vỡ đặc tớnh suy hao thấp của nú .
Trong hấp thụ do bản thõn vật liệu cú suy hao do hấp thụ cực tớm và suy hao hấp thụ hồng ngoại . Suy hao hấp thụ cực tớm cú đỉnh ở bước súng 0,1àm , với hồng ngoại là ở 10àm . Cỏc loại suy hao này giảm rất nhanh ở cỏc bước súng khụng phải là đỉnh nờn suy hao của chỳng đạt bộ nhất trong khoảng bước súng 1,0ữ1,6 àm
• Suy hao do tỏn xạ :
- Tỏn xạ Rayleigh : là hiện tượng ỏnh sỏng bị tỏn xạ theo cỏc hướng khỏc nhau khi nú gặp một vật kớch thước khụng quỏ lớn so với bước súng ỏnh sỏng . Trong quỏ trỡnh sản xuất sợi quang từ lừi thuỷ tinh đường kớnh vài
thành dạng sợi . Tại thời điểm thuỷ tinh sợi quang được làm lạnh đột ngột xuống nhiệt độ phũng 200C . Sự làm lạnh đột ngột sẽ tạo ra sự khụng đồng đều ở hệ số khỳc xạ tạo nờn do vật liệu , cũn cú quỏn tớnh ở nhiệt độ cao trong sợi quang . Sự khụng đồng đều này của chiết xuất khỳc xạ là nguyờn nhõn gõy nờn tỏn xạ Rayleigh trong sợi quang . Độ tỏn xạ tỷ lệ nghịch với mũ bốn bước súng , bởi vậy khi ỏnh sỏng lan truyền với bước súng dài hơn thỡ cú suy hao nhỏ hơn và ngược lại .
- Suy hao tỏn xạ do cấu trỳc sợi quang khụng đồng nhất : cỏc sợi quang trong thực tế thỡ khụng thể cú tiết diện mặt cắt ngang là trũn lý tưởng và cấu trỳc hỡnh học đều dọc suốt lừi và vỏ . Như vậy tại bề mặt biờn giữa lừi và vỏ vẫn tồn tại một số chỗ gồ ghề , tại những chỗ này gõy nờn suy hao quang , làm tăng sự suy hao quang bới cỏc phản xạ bất bỡnh thường đối với ỏnh sỏng lan truyền .
• Suy hao do hàn nối , ghộp nối .
- Suy hao do hàn nối : việc hàn nối sợi quang trong lắp đặt tuyến cỏp quang là rất quan trọng vỡ quỏ trỡnh này cần phải được thống nhất về trục sợi quang và khụng được để cú khe hở . Nếu khụng đồng nhất về trục thỡ một phần ỏnh sỏng sẽ phỏt xaxaj ra bờ ngoài , cũn nếu cú khe hở thỡ tạo ra suy hao phản xạ ( phản xạ Fresnel) . Nếu khụng làm tốt việc hàn nối thỡ suy hao hàn nối là rất lớn . a) d δ b) c) θ d d S
Các khuyết tật khi ghép nối sợi quang
Dịch chuyển ngang(a);Dịch chuyển góc(b);Dịch chuyển dọc trục (c)
- Suy hao ghộp nối quang sợi quang và linh kiện thu – phỏt quang : điều kiện để ghộp ỏnh sỏng từ nguồn phỏt quang vào sợi quang được xỏc định bằng khẩu độ số NA . Khi so sỏnh cỏc đặc điểm của LED và LD thỡ khi
ghộp vào sợi quang LD cú đặc điểm về suy hao tốt hơn ngay cả khi sử dụng thấu kớnh để tập trung ỏnh sỏng . Cũn với cỏc loại sợi quang khỏc nhau , nếu cú NA lớn thỡ sợi MM cú suy hao lớn hơn sợi SM vỡ chựm sỏng của MM bị trải rộng .
c. Cỏc loại sợi quang .
- Sợi SI-MM : truyền dẫn nhiều mode , tỏn sắc mode và tỏn sắc vật liệu lớn , độ rộng băng thụng nhỏ , cú tớch số B.L nhỏ ( khoảng 10 ữ 20 Mb/s-Km ) . Vỡ vậy nú sử dụng trong cỏc hệ thống truyền dẫn tốc độ nhỏ , cự ly ngắn . - Sợi GI-MM : cú tỏn sắc mode nhỏ , tỏn sắc vật liệu bằng 0 tại λ = 1,3àm , độ rộng băng truyền lớn hơn sợi SI-MM , cú tớch số B.L lớn ( khoảng 2000 Mb/s-Km ) . Dựng trong hệ thống truyền dẫn tốc độ trung bỡnh , cự ly trung bỡnh cho cả hai bước súng 0,85μm và 1,3àm .
- Sợi SI-MM : khụng tỏn sắc mode , chủ yếu là tỏn sắc vật liệu và cấu trỳc . Ở bước súng lớn hơn 1μm thỡ sợi làm việc ở chế đọ đơn mode . Sợi cú tỏn sắc và suy hao rất nhỏ , băng truyền lớn , tớch B.L đạt hàng trăm ( Gb/s- Km) .Tại λ =1,55μm sợi cú suy hao rất nhỏ , thường được chế tạo cú tỏn sắc dịch chuyển để sợi cú tỏn sắc bằng 0 ở λ = 1,55àm . Được sử dụng cho truyền dẫn đường dài , tốc độ lớn . Nếu sử dụng laze đơn mode thỡ tỏn sắc rất nhỏ , phỏt huy được tối đa ưu điểm của sợi đơn mode .
d. Cỏc phương phỏp ghộp nối sợi quang .
+ Phương phỏp lồng ống ( thường được dựng ở mối ghộp cố định ) : dựng ống thuỷ tinh được gia cụng chớnh xỏc về kớch thước trong ứng với sợi quang cần ghộp nối ( hỡnh 1.15 ) . Ống lụng 1 đầu cú dạng hỡnh cụn để dễ đưa sợi quang 4 vào , trờn thõn ống cú lỗ 2 để đổ dung dịch liờn kết 3 .
1 2 3
4
Hỡnh 1.15.Ghộp nối sợi quang bằng phương phỏp ống lồng
+ Phương phỏp ổ cắm ( được dựng cho cỏc sợi quang bằng chất dẻo , hỡnh 1.16 )
Cỏc sợi quang 2 được lồng vào cỏc ống kim loại 3 , cỏc ống kim loại này lại được lắp vào cặp ổ cắm 4 của cụm ghộp . Khi đưa hai nửa của ổ cắm vào nhau , cỏc sợi quang 2 từ hai phớa được đưa tới tiếp xỳc với nhau .
a) b) c) 3 2 4 1 3 2 Hỡnh 1.16.Ghộp nối bằng phương phỏp ổ cắm . + Ghộp bằng khớp cơ khớ tĩnh :
Sợi quang 1 được lồng vào ống chất dẻo 2 , ống chất doe này cú gõn bờn trong và cú khe chứa dung dịch liờn kết , đườn kớnh trong của ống vừa bằng kớch thước sợi quang . Hai sơi jquang khi ghộp vào với nhau phải cú một khe hở 3 để chứa dung dịch liờn kết . Toàn bộ ống chất dẻo 2 được bảo vệ bằng khớp cơ khớ 4,5.
Hỡnh 1.17.Khớp cơ khớ + Ghộp nối bằng nẹp cơ khớ
Dựng một số nẹp cơ khớ bọc quanh mối ghộp 2 sợi quang ( thanh nẹp để dọc theo sợi quang ) , sau đú đổ dung dịch phối hợp chiết suất , rồi mối ghộp được bọc trong ống nhựa co nhiệt , đõy là loạ ống nhựa chuyờn dụng , nú sẽ co lại khi bị nung núng nhằm ụm chặt mối ghộp .
+ Nối sợi quang bằng phương phỏp hàn
Dựng lửa hồ quang hoặc laze để hàn hai sợi quang với nhau , nú bao gồm cỏc khõu sau :
- Hiệu chỉnh để hai đầu dõy đồng trục nằm cách nhau khoảng vài mm (a) - Dựng lửa hồ quang làm mềm hai đầu sợi quang (b)
- Đưa hai đầu sợi quang vào tiếp xỳc trực tiếp với nhau , trong khi vẫn nung hai đầu dõy đú bằng hồ quang (c)
- Hoàn thiện quỏ trỡnh hàn (d)
1 2 1 2 a) c) 2 1 2 1 1 2 1 2 b) 1 2 1 2 d)
Hỡnh 1.18.Hàn sợi quang
+ Ghộp nối bằng khớp cơ khớ cơ động
Trong kỹ thuật nhiều lỳc cần sự ghộp hai sợi quang chắc chắn tin cậy trong một thời gian nào đú , vỡ vậy người ta đó chế tạo loại khớp ghộp nối cơ khớ cú thể thỏo lắp . Tại đầu sợi quang 1 phải búc bỏ một đoạn vỏ bảo vệ ( khoảng 40 mm) sau đú lồng chỳng vào cỏc đai cơ khớ 6 và giữ ở đấy nhờ cỏc ống chạn 2 và 9 (chỳng cú lỗ để bơm keo gắn chặt 2 và 3 ) . Như vậy chỉ cần cú ốc liờn kết 7 , cú thể liờn kết hai sợi quang với nhau .
1 2 3 4 5
1 2 6 7
a)
b)
Hỡnh 1.19.Khớp nối cơ khớ động : Chuẩn bị đầu sợi quang để ghộp nối (a) , nối sợi ưuang (b) .
1- phần sợi quang cú bọc bảo vệ ; 2- cỏc ống chặn ; 3- lỗ bơm keo gắn ; 4- ống lồng thuỷ tinh ; 5- Sợi quang ; 6- đai cơ khớ ; 7-ốc liờn kết .
1.4.3.2.Cỏp sợi quang .
Trong thực tế người ta khụng để một sợi cỏp đơn lẻ mà tổ hợp lại thành cỏp sợi quang . Một dõy cỏp quang bờn trong cú nhiều sợi quang . Cấu trỳc cỏp quang phải thoả món cỏc yờu cầu chớnh là :
- Bảo vệ sợi quang trước tỏc động về cơ , lý ,hoỏ học của điều kiện bờn ngoài .
- Cỏc dặc tớnh truyền dẫn của sợi quang phải ổn định .
- Khả năng lắp đặt , vận hành , bảo dưỡng , sửa chữa sợi quang dễ dàng . - Cú ký hiệu để dễ phõn biệt khi sử dụng
Cỏp quang được chia thành rất nhiều loại , song hiện nay sử dụng chủ yếu là loại cỏp cú cấu trỳc cổ điển và loại trục cú rónh