Cỏc nguyờn nhõn chớnh gõy suy hao trong sợi quang là: suy hao do hấp thụ ỏnh sỏng, trong đú cú hấp thụ tử ngoại và hấp thụ hồng ngoại. Hấp thụ chủ yếu do hấp thụ điện tử, hấp thụ tạp chất và hấp thụ vật liệu. Ngoài ra cũn phải kể đến suy hao do tỏn xạ, do tớnh khụng đồng nhất quang học của lừi sợi quang gõy ra. Cú ba loại suy hao tỏn xạ cơ bản của lừi sợi quang là tỏn xạ Rayleigh, tỏn xạ Brillouin và tỏn xạ Raman. Cỏc loại suy hao trờn đều phụ thuộc vào bước súng ỏnh sỏng và tạo nờn phổ suy hao của sợi quang (Hỡnh 2- 9). Dựa vào phổ suy hao ta cú thể thấy rừ 3 vựng cửa sổ của sợi quang 0.85àm, 1.3àm và 1.55àm.
Ngoài những suy hao trong sợi quang vừa nờu trờn cũn cú những suy hao trờn tuyến thụng tin quang, đú là suy hao ghộp nguồn quang vào sợi quang,
cũng như suy hao ghộp ỏnh sỏng vào Photodiode, suy hao nối connector và suy hao hàn giữa hai sợi quang với nhau. Cỏc suy hao này cần được tớnh toỏn trong quỹ cụng suất của tuyến TTCSQ trong cỏc bài toỏn thiết kế.
Ngoài ra trờn tuyến TTCSQ cũn cú suy hao do sợi bị uốn cong. Cú hai loại suy hao do uốn cong là: uốn cong vĩ mụ và uốn cong vi mụ.
Hỡnh 2-9 Phổ suy hao của sợi quang Silice
2.4 Ảnh hưởng của tỏn xạ và suy hao trong truyền dẫn quang
Ta giả sử rằng cỏc xung ỏnh sỏng được truyền trong sợi quang cú phõn bố Gauss và coi sợi quang như bộ lọc thụng thấp.
Nếu cụng suất trung bỡnh của tớn hiệu truyền đi là P0 thỡ sau khi truyền qua chiều dài L km, cụng suất tớn hiệu bị suy hao và cú giỏ trị:
(2-71) (2-71)
Với α là hệ số suy hao của sợi quang [dB/km]
Giả sử ta truyền vào sợi quang một xung ỏnh sỏng cú cụng suất:
(2-72) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 900 λ[nm] α[] Vùng của sổ thứ nhất Vùng của sổ thứ hai Vùng của sổ thứ ba Hấp thụ hồng ngoại Tán xạ Rayleigh Hấp thụ tử ngoại 800 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
trong đú:
P1 là biờn độ xung phỏt.
σ1 là độ rộng quõn phương của xung phỏt. τs là độ rộng xung ở mức suy giảm 3 dB. Dựa vào 2-64 ta cú thể viết lại 2-72 thành:
Sau khoảng cỏch Lkm, xung ra cú dạng:
(2-73) (2-73)
trong đú : P2 là biờn độ xung phỏt
σ2 là độ rộng quõn phương của xung thu được
τR là độ rộng xung thu ở mức suy giảm 3 dB, được tớnh bởi:
(2-74)
trong đú τ biểu diễn ảnh hưởng của tỏn xạ trong sợi quang Dựa vào 2-71, sau khi biến đổi cú thể viết lại 2-73 dưới dạng:
(2-75)
Dựa vào 2-75 ta cú thể khảo sỏt ảnh hưởng của tỏn xạ và suy hao làm mộo dạng tớn hiệu ỏnh sỏng truyền trong sợi quang.
Biến đổi Fourier của cỏc hàm cụng suất (2-72) sang miền tần số, dựa vào 2- 64b ta cú:
(2-76)
(2-77) Tương tự, cụng suất ỏnh sỏng của xung ra sau L km sẽ được viết dưới dạng :
Hay:
(2-78) Sau khi cho giỏ trị cỏc thụng số của sợi quang như chiết suất hệ số tỏn xạ,hệ số suy hao, chiều dài sợi, cụng suất vào, bề rộng phổ của nguồn quang, bước súng cụng tỏc, tốc độ bit, ... ta sẽ tớnh được cỏc giỏ trị cụng suất ra, độ dón xung,... và sẽ tớnh được dạng tớn hiệu.
Sau khi xõy dựng thuật toỏn và lập trỡnh, đó mụ phỏng hiện tượng biến dạng tớn hiệu ỏnh sỏng cho một số loại sợi quang với cỏc tốc độ bit và cự li khỏc nhau. Kết quả khảo sỏt được biểu diễn trờn cỏc hỡnh2.10: 2.11; 2.12; 2.13: 2.14; 2.15.
Kết quả thu được cho phộp khảo sỏt ảnh hưởng riờng rẽ của cỏc hiện tượng tỏn xạ mode, tỏn xạ vật liệu, tỏn xạ dẫn súng và tỏn xạ mặt cắt lờn sự biến dạng tớn hiệu ỏnh sỏng truyền qua sợi quang, mà những ảnh hưởng đú thường chỉ thể hiện qua tham số tổng quỏt là độ dón rộng xung τ.
Trong sợi đa mode, tỏn xạ mode cú vai trũ quan trọng song khụng thể bỏ qua rỏn xạ vật liệu và tỏn xạ dẫn súng khi nguồn quang cú độ rộng phổ lớn.
Đối với sợi quang đơn mode thỡ tỏn xạ mode khụng cũn nhỳng ảnh hưởng của tỏn xạ vật liệu và tỏn xạ dẫn súng vẫn rất lớn. Thụng thường tỏn xạ vật liệu lơn hơn tỏn xạ dẫn súng.
Mặt khỏc tỏn xạ đơn sắc bao gồm tỏn xạ vật liệu và tỏn xạ dẫn súng sẽ gõy ảnh hưởng chủ yếu trong sợi quang đơn mode. Ảnh hưởng tỏn xạ này lại phụ thuộc vào độ rộng phổ của nguồn quang. Việc nghiờn cứu mụ phỏng sự biến dạng tớn hiệu truyền qua sợi quang sẽ gúp phần vào việc phõn tớch, thiết kế kỹ thuật, xõy dựng cấu hỡnh mạng thụng tin cỏp sợi quang một cỏch chớnh xỏc và
hoàn thiện hơn, đặc biệt trong việc lựa chọn sợi quang và cỏp sợi quang tuỳ thuộc vào tốc độ bit và cự li của tuyến.