4.9.1. Do suy hao tồn tuyến :
Dựa vào độ chênh lệch của cơng suất tán xạ ngược ở đầu và cuối sợi (hình 1.5) để tính ra suy hao tồn tuyến theo cơng thức
) ( ) ( log . 10 2 1 ) ( 2 1 mW P mW P dB A =
Trong đĩ : P1(mW): cơng suất tán xạ ngược thu được ở đầu sợi. )
( 2 mW
P : Cơng suất tán xạ ngược thu được ở cuối sợi.
Các máy đo ngày nay thường chia trục tung theo đơn vị dBm và cĩ khi đã tính sẵn hệ số 1/2 trên thang chia nênviệc tính suy hao đơn giản hơn.
) ( ) ( ) (dB P1 mW P2 mW A = −
Từ đĩ cĩ thể tính được suy hao trung bình :
) .( ) ( ) / ( km L dB A km dB = α
Việc tính tốn này máy đo cĩ thể thực hiện tự động. Người sử dụng chỉ cần dời con trỏ (cursot) đến điểm đầu sợi và cuối sợi rồi đánh dấu. Máy đo sẽ cho ra đĩ suy hao tồn tuyến, chiều dài tuyến và suy hao trung bình. Sự phân bố suy hao cũng được chỉ thị rõ trên màn hình. Máy đo cũng cĩ khả năng in ra giấy đồ thị phân bổ suy hao trên tuyến.
4.9.2. Do chiều dài sợi :
Dựa trên khoảng cách giữa dấu hiệu phản xạ ở đầu sợi và cuối sợi cĩ thể tính được chiều dài của sợi quang (hình 1.5).
Cần lưu ý rằng cự ly L được chia theo thời gian truyền của xung trên quan hệ. t n t v L .4. 2 1 . 2 1 1 = =
Hình 1.5. Đồ thị phân bổ suy hao trên tuyến.
Nên cần phải đặt chiết suất trong máy đo phù hợp với chiết suất lõi sợi đang đo thì kết quả mới chính xác.
4.9.3. Các định chỗ sợi bị đứt :
Dựa trên nguyên tắc đo chiều dài sợi cĩ thể xác định được cự lý từ đầu sợi đến điểm cĩ dấu hiệu phản xạ (do sợi bị đứt). Cần lưu ý rằng sợi quang dài hơn chiều dài của tuyến vì sợi được soắn trong mộtcáp và cáp cĩ thể uốn lượn được trong rãnh đào hoặc trong cống. Ngồi ra ở mỗi mối nối của cáp đều cĩ một đoạn sợi quang dự phịng trong hộp bảo vệ mối nối và trong hầm chứa hộp bảo vệ.
Thơng thường sợi quang dài hơn cáp từ 1% đến 3% và cáp dài hơn tuyến từ 1% đến 2%.
Cĩ thể xác định vị trí sợi bị đứt chính xác hơn bằng cách đo hai phía từ hai trạm liên tiếp (hoặc đầu cuối) để xác định vị trí đứt so với mối hàn gần đĩ nhất (hình 1.6).
a. Đo từ trạm A a. Đo từ trạm B
Hình 1.6. Xác định chỗ đứt bằng cách dùng OTDR đo từ hai phía Gọi DA : Khoảng cách từ mối nối n đến điểm đứt do OTDR đặt ở trạm A chỉ thị.
DB : Khoảng cách từ mối nối n+1 đến điểm đứt do OTDR đặt ở trạm B chỉ thị.
D : Khoảng cách thực tế giữa hai mối nối trên tuyến.
Khoảng cách thực tế trên tuyến từ mối nối thứ n đến điểm đứt được tính bởi : D D D D D B A A n . + =
Tương tự, khoảng cách từ mối nối thứ n +1 đến điểm đứt là :
D D D D D B A A n1 . + = + Cũng cĩ thể xác định vị trí đứt sợi bằng cách so sánh cự ly chỉ thị trên OTDR với một đoạn sợi đã biết trước chiều dài.
4.9.4. Do suy hao của mối hàn và khớp nối :
Suy hao của mối hàn và khớp nối được xác định bởi độ chênh lệch cơng suất tán xạ ngược ở trướcvà sau điểm nối (Hình 1.7).
a. Suy hao của mối hàn b. Suy hao của khớp nối Hình 1.7. Suy hao của mối hàn và khớp nối.
Khi truyền qua mối hàn nĩng chảy ánh sáng hầu như khơng cĩ phản xạ nên đường biểu diễn trên máy do chỉ thay đổi độ dốc (hình 1.7a) cịn khi truyền qua khớp nối ánh sáng thường bị phản xạ nên sẽ thấy xung phản xạ trên màn hình (hình 1.7b). Các khớp nối cĩ dùng chất lỏng để phối hợp chiết suất ở giữa sẽ khơng thấy dấu hiệu phản xạ.
Khi đĩ suy hao của mối hàn theo một chiều cĩ thể gặp trường hợp đường biểu diễn trên màn hình khơng thay đổi độ cao, thậm chí cịn tăng lên như tín hiệu quang bị khuếch đại (!) . Hiện tượng này xảy ra do hai sợi nối với nhau cĩ thơng số khác nhau (về kích thước, chíêt suất, hệ số tán xạ ngược). Nếu đo theo chiều ngược lại sẽ thấy suy hao của những mối hàn đĩ lớn hơn trung bình. Do đĩ khi đo suy hao của mối hàn người ta đo theo hai chiều rồi tính suy hao trung bình (hình 1.8).
Hình 1.8. Suy hao của mối hàn đo theo hai chiều. a. Suy hao theo hai chiều đều dương.
b. A1 < 0 giống như tín hiệu quang được khuếch đại. Suy hao của mối hàn được tính bởi :
2 2 1 A A A + =
Trong quá trình lắp đặt, suy haocủa các mối hàn được đo cẩn thận ngay sau khi hàn nối. Những mối hàn cĩ suy hao lớn đều phải cắt bỏ rồi hàn lại. Cĩ thể dùng một máy OTDR đặt ở một đầu mà đo suy hao các mối hàn theo hai chiều như trên (hình 1.9).
Để thực hiện phương pháp này nhĩm đo thử phải dịch chuyển máy đo theo tuyến cách nhĩm hàn nối một đoạn bằng chiều dài đoạn cáp.
Thứ tự mối hàn thay đổi khi đo theo hai chiều khác nhau (hình 1.9).
Đo từ A đến B Đo từ B đến A
Hình 1.9. Dùng một OTDR để đo suy hao của mối hàn theo hai chiều.
KẾT LUẬN
Trong giai đoạn hiện nay, sợi quang đã và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống và xã hội như :
- Lĩnh vực dân dụng : đồ trang trí ánh sáng… - Lĩnh vực điện tử cơng nghiệp.
- Lĩnh vực y tế.
- Lĩnh vực viễn thơng, truyền hình.
Trong đĩ, ngành Bưu điện Việt Nam đã ứng dụng sợi quang trong hệ thống truyền dẫn của mình và đã chủ trương cáp quang hố mạng lưới truyền dẫn trong tồn quốc.
Cáp sợi quang ra đời, với ưu điểm của nĩ đã làm thay đổi hẳn hệ thống truyền dẫn viễn thơng. Một hệ thống truyền dẫn quang cĩ cự ly truyền xa, dung lượng lớn, đáp ứng được nhu cầu sử dụng mạng viễn thơng hiện đại.
Do vậy, khi chúng ta sử dụng loại cáp sợi quang nào thì điều cần thiết là chúng ta phải biết các thơng số của sợi đĩ nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng chúng. Và như thế, chúng ta cũng cần nên biết được các phương pháp để đo các thơng số ấy.
Tồn bộ nội dung trong bản đồ án này đã nêu ra một số các phương pháp đo các thơng số của sợi. Thực tế cho thấy rằng : các thơng số của cáp sợi quang đã được các nhà sản xuất cung cấp trong các Catalog của sợi và chúng ta những người sử dụng chỉ cần biết các chỉ tiêu của nĩ để cĩ thể thuận tiện trong lắp đặt hệ thống truyền dẫn quang. Và để cĩ thể dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa khi cĩ sự cố hỏng hĩc xảy ra.
Một trong những phương tiện kiểm tra, đĩ là thiết bị OTDR. Do quá trình đo bằng OTDR cĩ thể thực hiện được chỉ tại một đầu sợi mà khơng
cần phải cắt sợi nên nĩ được sử dụng rộng rãi ở các tuyến cáp sợi quang đã được lắp đặt để đo suy hao tuyến cap, suy hao trung bình, suy hao mối hàn và xác định vị trí hỏng hĩc của sợi.
Để tránh sai số khi đo bằng OTDR, chúng ta cần phải nắm chắc được các phép đo và nguyên nhân xâyra sai số khi đo, nhằm loại trừ sai số đĩ.
Cuối cùng, một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Lê Văn Hải, người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi trong suốt thời gian làm đồ án này. Đồng thời, tơi cũng bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với tồn thể thầy cơ đã trực tiếp giảng dạy giúp đỡ tơi cĩ thêm kiến thức để hồn thành được bản đồ án tốt nghiệp này.
Do trình độ và thời gian hạn chế, bản đồ án này khơng thể khơng tránh khỏi thiếu sĩt, tơi rất mong nhận được các đĩng gĩp của các thầy cơ cùng các bạn để đề tài này được hồn thiện hơn.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Chương 1: Cơ sở lý thuyết về sợi quang 1.1. Tổng quan về thơng tin quang
1.1.1. Sự phát triển của hệ thống thơng tin quang
1.1.2. Cấu trúc và các thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang 1.1.3. Những ưu điểm và ứng dụng của thơng tin sợi quang
1.2. Lý thuyết về sợi quang
1.2.1. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang 1.2.1.1. Chiết suất của mơi trường
1.2.1.2. Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng 1.2.1.3. Sự phản xạ tồn phần
1.2.2. Sự truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang 1.2.2.1. Nguyên lý truyền dẫn chung
1.2.2.2. Khẩu độ số NA
1.2.3. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang 1.2.3.1. Sợi quang cĩ chiết suất nhẩy bậc
1.2.3.2. Sợi quang cĩ chiết suất giảm dần 1.2.3.3. Các dạng chiết suất khác
1.2.4. Sợi đa mode và sợi đơn mode 1.2.4.1. Sợi đa mode
1.2.4.2. Sợi đơn mode
Chương 2: Suy hao và tán xạ trong sợi quang 2.1. Suy hao trong sợi quang
2.1.1. Định nghĩa
2.1.2. Đặc tuyến suy hao
2.1.3. Các loại suy hao trong sợi quang 2.1.3.1. Suy hao trong hấp thụ
2.1.3.2. Suy hao do tán xạ ánh sáng 2.1.3.3. Suy hao do bị uốn cong 2.1.3.4. Duy hao do hàn nối 2.2. Tán xạ trong sợi quang
2.2.1. Hiện tượng, nguyên nhân và ảnh hưởng của tán xạ 2.2.2. Mối quan hệ tán xạ giữa độ rộng băng truyền dẫn 2.2.3. Các loại tán xạ
2.2.3.1. Tán xạ vật liệu 2.2.3.2. Tán xạ dẫn sĩng 2.2.3.3. Tán xạ mode 2.2.3.4. Tán xạ mặt cắt
Chương 3: Phương pháp đo trên cáp sợi quang và hệ thống truyền dẫn quang
3.1. Đo suy hao sợi quang
3.1.1. Đo suy hao bằng phương pháp hai điểm 3.1.1.1. Phương pháp cắt sợi
3.1.1.2. Phương pháp xen thêm
3.1.2. Đo suy hao theo phương pháp đo tán xạ ngược 3.1.2.1. Sự hình thành phản xạ của tán xạ ngược 3.1.2.2. Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược 3.2. Phương pháp đo kiểm cáp quang
3.2.1. Phương pháp đo thử độ bền cơ học của cáp 3.2.1.1. Lực căng
3.2.1.2. Va đập
3.2.1.3. Đo thử lực nén 3.2.1.4. Phép đo thử độ xoắn
3.2.2. Phương pháp đo thử về tác động của mơi trường 3.2.2.1. Nhiệt độ
3.2.2.2. Phép đo thử chống thấm nước
3.3.1. Đo kiểm điện áp cấp nguồn
3.3.2. Đo kiểm khả năng truyền tải của thiết bị SDH 3.3.2.1. Đo kiểm khả năng truyền tải của lớp đoạn 3.2.2.2. Đo kiểm khả năng truyền tải lớp luồng SDH Chương 4: Thiết bị đo OTDR
4.1. Khái niệm
4.2. Nguyên lý hoạt động của máy đĩ OTDR 4.3. Sơ đồ tổng quát của máy đo OTDR 4.4. Các thơng số chính của máy đo OTDR 4.4.1. Tần số phát xung
4.4.2. Độ phân giải 4.4.3. Dải động
4.5. Những đặc điểm cơ bản của một vết OTDR 4.6. Một số những vết OTDR điển hình
4.7. Cách thiết đặt một máy đo OTDR
4.8. Cách thực hiện các phép đo bằng máy đo OTDR 4.9. Một số ứng dụng của máy đo OTDR