d. Suy hao do hàn nối
2.4. Các thông số hình học
B: Tốc độ bit thực trên đờng dây quang .
Br: Tốc độ bit x hệ số tăng bit của mã đờng dây . So sánh độ tán sắc của tuyến với độ tán sắc tối đa : Nếu Dr ≤ Dmat : dãi thông không bị giới hạn
Nếu Dt > Dmat : dãi thông bị giới hạn .
Trờng hợp sau phải giảm cự ly của đoạn tiếp vận sao cho: Dt = Dmat
Sợi đơn mode chỉ có tán sắc thể nên
DT =Dchr≈ dmat x ∆λ x L ( 2.45 Do độ tán sắc của sợi đơn mode nhỏ, đặc biệt khi dùng ở bớc sóng 1300nm , nên dãi thông của đơn mode rất rộng. trong nhiều trờng hợp ngời ta không cần tính đến bớc hai đối với sợi đơn mode.
f. Độ tán sắc của một vài loại sợi đặc biệt: * Sợi dịch tán sắc :
Trong những tuyến cáp quang đờng dài bớc sóng 1550nm đợc a chuộng hơn nhằm giảm số trạm tiếp vận vì độ suy hao ở bớc sóng này chỉ vào khoãng phân nữa so với mức độ suy hao ở bớc sóng 1300nm. Nhng lại gặp một trở ngại là độ tán sắc ở bớc sóng 1550nm lớn hơn .
Để giải toả này ngời ta có thể đi theo hai hớng : - Giảm bề rộng phổ của nguồn quang để giảm
Dmat = dmat x ∆λ
Hớng này có liên quan đến công nghệ chế tạo laser băng hẹp hay còn gọi là laser đơn tần ( Single frequency Laser )
Dịch điểm có tán sắc bằng không đến bớc sóng 1550nm. lúc đó ở bớc sóng 1550nm sợi quang vừa có thể suy hao thấp vừa có tán xạ nhỏ
Để có sợi dịch tán sắc, dạng phân bố chiết suất của sợi nh (hình 2.27). Lúc đó tán sắc vật liệu và tán sắc dẫn sóng triệt tiêu nhau ở bớc sóng 1550nm.
Đờng biến thiên tán sắc của sợi dịch tán sắc nh (hình 2.27).
* Sợi san bằng tán sắc :Dung lợng của sợi quang có thể nới rộng ra bằng cách dùng hai hay nhiều bớc sóng trên cùng một sợi quang Kỹ thuật này đợc gọi là ghép kênh theo bớc sóng (Wavelength Divíion Multiplexing ) để thực hiện tốt kỹ thuật này cần một loại sợi quang có độ tán sắc nhỏ trong một khoãng bớc sóng chứ không chỉ một bớc sóng. Sợi nh vậy gọi là sợi san bằng tán sắc. Dạng phân bố chiết suất của nó và sự biến thiên tán sắc theo bứoc sóng nh trên (hình 2.28).
Do sự phức tạp của nó, sợi san bằng tán sắc mới chỉ áp dụng trong phòng thí nghiệm. S/nm.Km 8 sợi bình thờng dùng ở 1310nm 4 sợi tắn sắc dùng ở 1550nm 0 -4
-8
1200 1300 1400 1500 1600 1700 (nm)
Hình 2.28. Tán sắc sắc thể của các loại sợi quang.
2.3.4. ảnh hởng của sự trộn mode trong sợi quang:
Khi không có hiện tợng trộn mode thì giá trị tán xạ ( độ dãn xung ) tăng tuyến tính với chiều dài sợi, nên vừa hạn chế băng tần truyền dẫn , vừa hạn chế cự ly truyền dẫn .
Trên thực tế không phải sợi luôn luôn thẳng một cách lý tởng , cũng nh không phải lúc nào cũng dạng hình trụ, mà thờng có những chổ uốn cong
nhỏ hoặc tiết diện sợi hình elíp, còn xuất hiện những chổ không đồng nhất khác. Do vậy đờng đi của các tia sáng bị thay đổi chút ít , hoặc có đôi chổ không thoả mãn phản xạ toàn phần, góc phản xạ khác với góc tới .. (Trên hình 2.29 )
1 2
Hình 2.29. Các tia sáng đi qua sợi quang uốn cong.
2.3.5.Sự trộn mode vừa có vừa tác dụng vừa gây hại đợc cụ thể nh sau:
Chỉ sau khi đi một đoạn nào đó, thì mới có sự phân bố năng lợng cho các mode, gọi là trạng thái cân bằng mode, và sau đó thì không thay đổi nữa. Độ dài ban đầu này đợc gọi là đoạn ghép, có giá trị vào khoãng vài trăm m đến vài Km( ký hiệu là Lk) tuỳ theo sợi. Trong quá trình trộn mode, ngời ta thấy rằng hầu nh các mode bậc cao hơn dễ bị ảnh hởng nhiều và rất dễ vợt ra khỏi ruột sợi, nên các mode bậc cao chỉ còn một phần năng lợng nhỏ.
Các mode bậc cao ứng với các tia dzich dăzc hơn, chính chúng gây ra độ lệch thời gian lớn hơn so với các tia dọc trục, vì thế khi chúng đi ra khỏi ruột sợi thì độ giãn xung cũng giảm bớt đi. Nh thế trên một sợi quang dài ngời ta thấy
rằng ban đầu thì tán xạ mode tăng tuyến tính với độ dài sợi nhng khi đi hết đoạn ghép Lk thì tăng chậm. lại, tỷ lệ với căn bậc hai của độ dài L.
Khi L nhỏ thì tán xạ mode là:
τ(L) ≈τ’.L (2.46) Khi L lớn thì tán xạ mode đợc tính gần đúng bằng:
τ( )L ≈ L (2.47)
Độ dài đoạn ghép Lk đặc trng cho sự trộn mode của sợi. Ngoài ra sự trộn mode có ảnh hởng đến độ rộng băng truyền dẫn của sợi. Nếu sợi không có trộn mode thì độ rộng băng truyền dẫn giảm tuyến tính theo độ dài sợi L của sợi. Khi có trộn mode thì độ rộng băng truyền dẫn giảm không theo tuyến tính nữa, mà với mức độ ít hơn. Nói một cách gần đúng, có thể nói rằng ban đầu độ rộng băng truyền dẫn ( do ảnh riêng của tán xạ mode) giảm theo 1/L và sau đó giảm theo giá trị: 1/ L
Khi quang sát thực tế, ta thấy rằng có thể biểu thị quan hệ của độ rộng băng truyền dẫn bị hạn chế bởi tán xạ theo công thức:
Bm=Bm + k K L 3 1 1 (2.48) Với Bm là độ rộng băng truyền dẫn trên đoạn 1 kilômet. Gía trị độ dàI đoạn ghép Lk và độ rộng băng Bm cần phải đo trong thực tế, hoặc tính trớc. Thế nhng ngời ta cha xác định chính xác đợc, do đó 2 đại lợng này cần xác định theo kinh nghiệm cho loại cáp quang mình sử dụng.
Bm(MHz) 1000
100 2 1 10
9 10 100 L(Km) Hình 2.30. Quan hệ giữa Bm và độ dài L.
Đờng 1: Giảm tuyến tính theo lý thuyết. Đờng 2: Thực tế giảm ít dốc hơn.
2.4 các thông số hình học :
Trên lý thuyết , đờng bao lỏi và lớp bọc trên tiết diện của sợi quang là những hình tròn, đồng tâm. thực tế thì các đờng bao trên có thể bị méo và lệch tâm trong một phạm vi nhất định ( hình 2.31).
Các thông số hình học của sợi mode tiêu chuẩn nh sau:
Đờng kính lõi: d = 2 min max d d + Đờng kính lớp bọc : D = 2 min max D D + Độ méo lõi : 00 0 min max .100 d d d e= − Độ méo lớp bọc : 00 0 min max .100 D D D E − = Độ lọc tâm : .10000 d x c =
Các thông số hình học của sợi đa mode tiêu chuẩn 50/125àm: d = 50 ± 3àm D = 125±3àm e ≤ 3% E ≤ 2/5% c ≤ 3% dmax Dmin d0
X
dmin D0
Dmax
Hình 3.31. Dạng hình học của sợi quang.