r Mặt cắt ngang Mặt cắt dọc n
2.2.3.5. Sự suy hao ánh sáng trong sợi quang
Để tính toán xác định tốc độ truyền dẫn và cự ly khoảng cách trạm lặp của hệ thống thông tin quang ta cần phải nghiên cứu hai tham số cơ bản là độsuy hao quang và độ rộng băng truyền dẫn. Nếu suy hao nhỏ thì cho phép khoảng cách truyền dẫn tín hiệu lớn. Ta thấy suy hao của sợi quang gây lên bởi nhiều yếu tố khác nhau và đợc đo bằng.
a = 10.log
PP P
2
1 (dB). (2.10)
Từ đó tính đợc suy hao của 1km sợi quang là: aS =
La a
(dB/km). (2.11) Trong đó: P1 = P0 là công suất đa vào đầu sợi;
P2 = PL là công suất ở cuối sợi; a là suy hao tổng của sợi quang; L là chiều dài sợi quang
as là suy hao trung bình của sợi quang. Trong sợi quang có nhiều nguyên nhân gây suy hao đó là:
∗ suy hao do hấp thụ:
ánh sáng lan truyền trong sợi quang rất dễ bị hấp thụ bởi vật liệu chế tạo sợi. Suy hao này gọi là suy hao hấp thụ, do chính sợi quang và các tạp chất trong vật liệu làm sợi quang gây ra, có hai loại hấp thụ làm suy giảm sóng ánh sáng là hấp thụ riêng và hấp thụ do vật liệu không tinh khiết.
∗ suy hao do hấp thụ riêng:
Vật liệu chế tạo sợi quang sẽ cho ánh sáng đi qua một cách tự do trong một dải bớc sóng nhất định với tiêu hao rất nhỏ, còn ở một số bớc sóng khác sẽ xẩy ra hiện tợng cộng hởng quang, quang năng bị hấp thụ và chuyển hoá thành nhiệt năng. Do hiện tợng bức xạ cộng hởng hồng ngoại có ảnh hửơng suy hao ở vùng bớc sóng phía trên 1600nm. Ngời ta thấy =1600nm trở lên thì suy hao tăng lên rất nhanh theo bớc sóng. Nhỏ hơn 800nm có ảnh hởng của hiện tợng cộng hởng hấp thụ cực tím, song chúng ít ảnh hởng tới vùng bớc sóng công tác 850nm Trở lên.
∗ suy hao hấp thụ do vật liệu không tinh khiết:
Nếu vật liệu thuần thuý tinh khiết thì ánh sáng truyền qua không bị tổn hao. Trong thực tế vật liệu chế tạo sợi quang là không tinh khiết do lẫn các
tạp chất nh: Fe, Cu, và đặc biệt là các I-on OH (nớc) dẫn đến khi truyền ánh sáng ở các bớc sóng 1300nm và 1500nm rất nhạy cảm với sự không tinh khiết của vật liệu.
∗ Suy hao do tán xạ Rayleigh:
Tán xạ Rayleigh là hiện tợng ánh ánh sáng bị tán xạ theo nhiều hớng khác nhau khi nó gặp phải vật có kích thớc không quá lớn so với bớc sóng của ánh sáng, nó xuất hiện do ảnh hởng của các chỗ không đồng nhất còn sót lại trong giai đoạn làm nguội khi chế tạo. Ta có hệ số suy hao do tán xạ là:
aTX(λ) = aTX (λ0).λλ 0
4
(2.12) Trong đó: aTX(λ0) là hệ số suy hao tán xạ tại bớc sóng mẫu.
λ0 là xác định cho từng loại vật liệu.
∗ Suy hao tán xạ do cấu trúc sợi quang không đồng nhất gây nên:
Các sợi quang thực tế không thể có tiết diện mặt cắt ngang tròn lý tởng và cấu trúc hình trụ đều dọc suốt vỏ và lõi sợi, sự không phẳng đó đã gây lên hiện tợng ánh sáng bị tán xạ và một vài chỗ bị phản xạ ánh sáng ra ngoài, những chỗ không phẳng này sẽ gây ra suy hao quang, nó làm tăng suy hao quang do phản xạ bất bình thờng đối với ánh sáng lan truyền.
∗ Suy hao bức xạ gây lên do bị uốn cong:
Là suy hao ngoài bản chất của sợi, suy hao này gây lên do sợi bị uốn cong. Khi sợi quang bị uốn cong thì các tia sáng có các góc tới lớn hơn góc tới hạn và phản xạ ra ngoài vỏ gây nên suy hao. Có hai loại uốn cong sợi là uốn cong vi mô và uốn cong vĩ mô, chính vì thế khi bọc sợi thành cáp, thiết kế lắp đặt hệ thống thông tin quang phải chú ý đến bán kính cong của sợi quang phải lớn hơn giới hạn cho phép.
∗ Suy hao hàn nối:
Khi lắp đặt cần phải hàn nối các sợi quang với nhau do đó dẫn đến có tiêu hao tại các mối hàn. Với lý do là khi hàn nối hai đầu sợi không hoàn toàn đồng
∗ Suy hao ghép nối giữa sợi quang và các thiết bị thu - phát quang:
Ghép nối ánh sáng từ linh kiện phát quang vào sợi quang đợc xác định bằng khẩu độ số NA, khi thu tín hiệu quang cũng cần phải ghép nối từ sợi quang vào thiết bị bằng các Connector do đó sẽ có tiêu hao lớn khi ghép nối vì các mối nối sẽ không đồng nhất.