CHƢƠNG 2 : MỘT SỐ ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU CỦA HỆ THỐNG FSO
3.6 Lựa chọn tần số
Ánh sáng 800 nm nằm gần vùng hồng ngoại nên khơng nhìn thấy được. Luồng ánh sáng trong vùng này đi vào mắt sẽ được tập trung với hệ số 100.000 lần nên khi chạm vào võng mạc sẽ gây nguy hiểm. Và nguy hiểm hơn khi võng mạc khơng có cảm giác đau, nhưng luồng quang ở bước sóng 1550 nm bị hấp thụ ở giác mạc và thủy tinh thể và không hội tụ tại võng mạc.
Vậy tốt hơn nên chọn sử dụng bước sóng gần 1550 nm vì độ an tồn cho mắt sẽ cao hơn 50 lần so với khi chọn bước sóng 800 nm. Ngồi ra cơng suất sử dụng cho phép sẽ cao hơn cũng là 1 ưu điểm nhưng ngược lại là sự ảnh hưởng tới các hiệu suất hoạt động khác.
Những bước sóng thường dùng trong kĩ thuật thơng tin quang không dây nằm trong dải từ 750nm đến 1600nm. Đặc điểm vật lý của cơng suất truyền qua khơng khí tương tự như những bước sóng nằm trong dải nhìn thấy. Nhưng có những yếu tố ảnh hưởng đến sự lựa chọn này.
3.6.1 Ảnh hưởng của sự suy giảm khơng khí tới bước sóng
Mặc dù, khơng khí được xem như trong suốt ở những ánh sáng nhìn thấy nhưng những bước sóng trong dải 750nm đến 1600nm chịu sự hấp thụ của nước (một phần khơng thể thiếu trong khơng khí thậm chí ở điều kiện thời tiết khơ).
Hình 3.14: Trục x thể hiện bước sóng, trục y thể hiện sự truyền từ 0 đến 1. Thanh trên cùng thể hiện một lượng hấp thụ chỉ có nước trong khơng khí. Nhiều bước sóng truyền kém vì ảnh hưởng này, đặc biệt trong vùng 1.3nm đến 1.4nm. Thanh thứ hai thể hiện ảnh hưởng sự hấp thụ của các loại khí, sự suy giảm này nhỏ và có thể bỏ qua.
Sự hấp thụ của các loại khí (COx, NOx,...) cũng đóng góp tạo nên sự suy giảm của tín hiệu. Tuy nhiên, ảnh hưởng của nó có thể bỏ qua ở những bước sóng dài (>2000nm).
Hình 3.14 Sự phụ thuộc truyền bước sóng vào những điều kiện khơng khí, được đo ở khoảng cách 1km, tầm nhìn là 200m
Trong điều kiện sương mù, mưa nặng hạt…ảnh hưởng của tán xạ Mie do những hạt nước nhỏ trong khơng khí sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự truyền sóng. Đây là sự suy giảm chủ yếu so với những điều kiện thời tiết khác và tác động như nhau đến tất cả dải bước sóng.
Thanh cuối cùng thể hiện sự kết hợp tác động của tất cả các yếu tố trên. Nhìn vào ta thấy có vài cửa sổ bước sóng gần như trong suốt (độ suy hao < 0.2dB/Km) có thể sử dụng để truyền dẫn thuận lợi. Đó là những bước sóng nằm gần bước sóng trung tâm 750nm và 1550nm. Đây là một trong những lý do sử dụng bước sóng này trong hệ thống FSO.
Hệ thống thông tin quang khơng dây và vấn đề thiết kế, tính tốn, tối ưu tuyến trong điều kiện khí hậu Việt Nam
3.6.2 Thiết bị thu, phát
780nm-850nm: Một số nhà sản xuất đã cung cấp nguồn laser công suất cao
hoạt động trong vùng này. Các thiết bị laser phát bước sóng 780nm này rẻ tiền, ln có trên thị trường và có tuổi thọ cao khi hoạt động ở cơng suất lớn. Ở bước sóng 850, laser rất tin cậy và đặc biệt nó thường được dùng trong mạng quang. Các máy thu APD và laser phát bề mặt tiên tiến (VCSEL) cũng được sản xuất làm việc ở bước sóng này.
1520nm-1600nm: Những bước sóng này thích hợp cho việc truyền qua
không gian. Những thành phần thu và phát luôn sẵn sàng. Và kết hợp đặc điểm suy hao thấp tạo ra sự phát triển hệ thống WDM-FSO khả thi hơn. Tuy nhiên, những thiết bị này đắt hơn và máy thu có độ nhạy thấp hơn khi so với APD photodiode bước sóng 850nm.
Những bước sóng này được sử dụng trong hệ thống cáp quang nhằm giảm giá thành. Đồng thời, tăng khả năng hoạt động những thiết bị hoạt động ở dải này.
3.6.3 Sự an toàn với mắt người
Khi lắp đặt hệ thống thông tin quang không dây, thiết bị phát tạo ra những chùm laser vào những khu vực có người sinh sống nên đảm bảo an tồn cho mắt người trở nên quan trọng. Vì đặc tính mắt người khá khác nhau đối với hai khoảng bước sóng quang chiếm ưu thế nên việc xem xét an tồn cho mắt đóng một vai trị quan trọng trong toàn bộ việc phát triển thương mại.
Những hệ thống hoạt động ở hai bước sóng 800 nm và 1550 nm. Những chùm laser ở 800nm nằm gần vùng hồng ngoại, không giống như những ánh sáng thấy được, nó vượt qua vùng giác mạc và thủy tinh thể và được hội tụ thành một vết nhỏ trên võng mạc. Chùm ánh sáng chuẩn trực xâm nhập vào mắt, ở vùng bước sóng nguy hiểm cho võng mạc, sẽ được tập trung 100.000 lần khi nó đập vào. Vì võng mạc khơng có cảm giác đau và ánh sáng khơng nhìn thấy khơng gây nháy mắt ở 800nm nên có thể bị hủy hoại trước khi nạn nhân nhận thức được. Tương phản với trường hợp trên, chùm laser 1550nm bị hấp thụ bởi giác mạc và thủy tinh thể nên nó khơng hội tụ trên võng mạc.
Có thể thiết kế để bộ phát an toàn cho mắt ở cả hai bước sóng 800 nm và 1550 nm. Nhưng do điều kiện kiện sinh lý của mắt người, nên cơng suất laser an tồn có thể chấp nhận ở 1550 nm lớn hơn khoảng 50 lần khi dùng 800 nm. Hệ số 50 này có ý tai lieu, luan van45 of 98.
nghĩa đối với những người thiết kế hệ thống bởi vì thêm cơng suất phát cho phép hệ thống truyền được qua khoảng cách dài hơn hoặc qua vùng có sự suy giảm mạnh và hỗ trợ cho tốc độ dữ liệu cao hơn.