2. 2 Kiến trỳc mạng cú cấu trỳc
3.3.3.2 Cõc nguyớn nhđn gđy nớn suy hao
cú 4 yếu tố gđy suy hao cơ bản như sau: 1 – Suy hao hấp thụ của vật liệu
Ânh sõng truyền lan trong sợi quang bị hấp thụ do cõc vật liệu sợi vă được biến đổi thănh nhiệt gđy nớn suy hao mă khụng lọt õnh sõnh ra ngoăi. Cú hai dạng suy hao hấp thụ vật liệu cơ bản lă suy hao do bản thđn sợi quang vă suy hao do cú tạp chất trong thuỷ tinh chế tạo sợi quang. Suy hao do bản thđn vật liệu sợi lă do
cõc cộng hưởng nguyớn tử của vật liệu sợi. Trớn hỡnh 3.9 cho chỳng ta thấy sự hấp thụ xảy ra ở cõ hai miền hồng ngoại vă cực tớm. Sự hấp thụ khụng phải do bản thđn vật liệu chế tạo sợi gđy ra bởi cõc cộng hưởng nguyớn tử của cõc thănh phần khõc cũn gọi lă tạp chất như cõc ion kim loại, ion Hydroxyn vă cõc liớn kết OH mă tần số cộng hưởng cơ bản của nú ở bước súng 2.8à m. Do liớn kết OH cú thể hấp thụ õnh sõng tại tần số cộng hưởng vă cõc súng hăi, do đú cú nhiều đỉnh hấp thụ tại cõc bước súng 2.8/(n + 1) à m, vớ dụ như ở 1.4à m, 0.93à m vă 0.7à m (với n = 1,2 vă 3) như thể hiện ở hỡnh 3.10. Cõc đỉnh hấp thụ khõc như lă đỉnh ở 1.24à m lă do tõc động giữa liớn kết OH vă SiO2.
2 – Suy hao do tõn sắc
Cú 4 loại suy hao tõn sắc trong sợi quang lă Rayleigh, Mie, Brillouin vă Raman mă trong đú quan trọng nhất lă suy hao do tõn sắc Rayleigh. Suy hao do tõn sắc Rayleigh tỉ lệ thuận với 1/λ 4 vă được tớnh như sau:
α R = CR[dB/km] (3.8)
Ở đđy, CR được gọi lă hệ số tõn sắc Rayleigh. Giõ trị thực tế đo được thể hiện ở hỡnh 3.10 vă nằm trong khoảng từ 0.8 ữ 1.0 (dB/km)/(à m)2 vă lă một hăm của chớnh lệch chiết xuất giữav lừi với vỏ, đường kớnh lừi vă kiểu của vật liệu. Núi một cõch tổng quõt, chớnh lệch chiết xuất giữa lừi vă vỏ căng lớn thỡ suy hao do tõn sắc Rayleigh căng lớn.
Suy hao tổng bao gồm suy hao vật liệu vă suy hao do tõn sắc Rayleigh được thể hiện như ở hỡnh 3.10 cho thấy cú hai cửa sổ thấp ở 1.3à m vă 1.55à m. Do vậy hầu hết cõc nguồn quang thường hoạt động ở cõc bước súng đú để cú suy hao lă nhỏ nhất. Suy hao tổng Tõn xạ Rayleigh Hấp thụ cực tớm Hấp thụ hồng ngoại OH 850nm 1.cửa sổ 1300nm 2.cửa sổ 1550nm 3.cửa sổ 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 0 1 2 3 4 5 ion OH Bước súng λ (à m) S u y h a o (d B /k m )
Cõc tõn sắc Rayleigh vă Mie lă cõc tõn sắc tuyến tớnh, trong đú cụng suất một mode của từng loại thiết bị biến thănh mode bức xạ bởi tớnh khụng đồng nhất của chỉ số chiết xuất (Rayleigh) hoặc tớnh khụng đồng nhất của bề mặt dẫn súng (Mie). Cõc tõn cắc Brillouin vă Raman lă cõc tõn sắc khụng tuyến tớnh , trong đú cụng suất một mode của từng loại bị biến thănh một mode cú tần số khõc. Tõn sắc Brillouin cú thể coi như một sự điều chế súng mang õnh sõng bởi sự dao động phđn tử nhiệt, tần số của õnh sõng bị điều chế sẽ bị dịch lớn hoặc dịch xuống so với tần số súng mang vốn cú. Tõn sắc Raman giống như tõn sắc Brillouin. Thực tế, cả hai tõn sắc Brillouin vă Raman cần cụng suất lớn, thụng thường 100mW với Brillouin vă 1W với Raman. Vỡ thế chỳng khụng đõng kể khi cụng suất được truyền chỉ cỡ văi mW.
3 – Suy hao uốn cong
Tớn hiệu trong sợi quang cũn chịu suy hao bức xạ tại cõc điểm uốn cong bởi cõc mode vi phđn được tạo ra. Trong thực tế, suy hao uốn cong khụng đõng kể trừ khi bõn kớnh uốn cong sợi quõ nhỏ, do vậy thường bỏ qua suy hao uốn cong năy. Tuy nhiớn khi tuyến truyền dẫn quang dăi vă cú nhiều điểm uốn cong thỡ suy hao do uốn cong cú thể đõng kể. Khi đú cần sử dụng cõc sợi cú đường kớnh trường mode nhỏ hơn để giảm suy hao uốn cong.
4 – Suy hao ghĩp nối vă mối hăn
Tớn hiệu quang cũn bị suy hao tại điểm kết nối giữa hai sợi bằng bộ ghĩp nối hoặc mối hăn. Suy hao năy gđy ra bởi nhiều nguyớn nhđn sau đđy:
- Suy hao bởi cõc yếu tố bớn ngoăi:
+ Khụng đồng tđm giữa hai lừi sợi + Mặt cắt sợi bị nghiớng
+ Cú khe hở giữa hai đầu sợi được nối với nhau + Bề mặt đầu sợi khụng phẳng
- Suy hao bởi cõc yếu tố nội tại: + Lừi sợi bị elip
+ Khụng tương thớch về chiết xuất
+ Khụng đồng nhất về đường kớnh trường mode
Thụng thường suy hao nối ghĩp khoảng 0.2dB vă suy hao mối nối khoảng 0.05dB.