Trong thời đại công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng như hiện nay thì việc đảm bảo đường truyền cáp quang hoạt động tốt rất được xem trọng. Một trong những yếu tố khiến tốc độ truy cập của cáp quang bị giảm sút chính là do suy hao cáp quang. Vậy đâu là nguyên nhân và giải pháp đo suy hao cáp quang hữu hiệu nhất? Viễn Thông 3 Miền mời bạn cùng tìm hiểu qua bài viết sau.
I, Nguyên nhân gây suy hao cáp quang
Trong quá trình truyền dẫn tín hiệu ánh sáng, bản thân sợi dẫn quang cũng bị suy hao, làm cho cường độ tín hiệu bị yếu đi khi qua một cự ly lan truyền ánh sáng nào đó. Nguyên nhân suy hao cơ bản trong sợi quang là suy hao do hấp thụ, suy hao do tán sắc và các suy hao do bức xạ ánh sáng.
Quá trình tán xạ
Tán xạ Rayleigh là một cơ chế suy hao cơ bản sinh ra từ sự thăng giáng về mật độ mức vi mô. Do thủy tinh chế tạo sợi ở dạng vô định hình nên các phân tử SiO2 kết nối với nhau theo dạng ngẫu nhiên, kết quả dẫn đến có sự thăng giáng về mật độ.
Thêm nữa còn có sự thăng giáng về thành phần trong thủy tinh do có sự pha tạp để thay đổi chiết suất thủy tinh. Những thăng giáng này đều dẫn đến sự biến đổi ngẫu nhiên về chiết suất ở cỡ nhỏ hơn bước sóng.
Quá trình hấp thụ
Quá trình hấp thụ trong sợi quang được phân thành hai loại chính. Suy hao cáp quang do hấp thụ thuần tương ứng với sự hấp thụ của thủy tinh tinh khiết (vật liệu chế tạo sợi), còn suy hao cáp quang do hấp thụ ngoài gây ra do các tạp chất bên trong thủy tinh.
Do uốn cong
Suy hao cáp quang xảy ra khi sợi quang bị uốn cong. Có hai kiểu suy hao do uốn cong trong sợi quang: do uốn cong vĩ mô hay uốn cong lớn có bán kính uốn cong lớn so với đường kính sợi, và do các uốn cong vi mô hay vi uốn cong thường liên quan đến quá trình chế tạo cáp.
Suy hao tín hiệu đường truyền cáp quang do tạp chất
Nhân tố hấp thụ nổi trội trong sợi quang là sự có mặt của tạp chấp có trong vật liệu sợi. Sự có mặt của tạp chất làm cho suy hao đạt tới giá trị rất lớn, nếu sợi mà làm bằng thủy tinh như các lăng kính thông thường thì suy hao lên tới vài nghìn dB/km.
Để giảm suy hao cáp quang xuống thấp hơn 20 dB/km, sự có mặt của nước phải ít hơn vài phần tỷ. Giá trị này có thể đạt được nhờ chế tạo sợi bằng phương pháp MCVD.Các phương pháp chế tạo sợi khác cho phép làm giảm thấp hơn nữa hàm lượng nước là VAD, VPAD cho phép tạo ra sợi có sự tập trung ion dưới 0,8 ppb. Với mức tạp chất này, đường cong suy hao sẽ trơn lên và không còn tồn tại các đỉnh và khe suy hao nữa, kết quả này tạo ra suy hao sợi nhỏ hơn 0.2 dB/km tại bước sóng 1550 nm.
Suy hao đường truyền do tín hiệu trong sợi quang bị suy hao theo bước sóng
Hấp thụ vật liệu: Có thể thấy rằng hoạt động ở bước sóng dài hơn sẽ cho suy hao cáp quang nhỏ hơn, quan điểm này là hoàn toàn chính xác. Nhưng các liên kết nguyên tử lại có liên quan tới vật liệu và sẽ hấp thụ ánh sáng có bước sóng dài, trường hợp này gọi là hấp thụ vật liệu Hấp thụ cực tím:
- Trong vùng cực tím, ánh sáng bị hấp thụ là do các photon kích thích các điện tử trong nguyên tử lên một trạng thái năng lượng cao hơn (mặc dù đây là một dạng của hấp thu vật liệu, nhưng tác động tương tác xảy ra trong phạm vi nguyên tử, quan điểm này chính xác hơn là trong phạm vi phân tử).
Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông (TIA) / Liên minh Công nghiệp Điện tử (EIA) phát triển các tiêu chuẩn TIA / EIA, trong đó quy định các yêu cầu về hiệu suất và đường truyền đối với cáp quang, đầu nối, v.v. và được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp cáp quang. Suy hao cực đại thực chất là hệ số suy hao của cáp quang, được biểu thị bằng đơn vị dB / km. Đây là một trong những thông số quan trọng nhất để đo suy hao sợi quang. Theo TIA / EIA-568, sự suy hao tối đa đối với các loại cáp quang khác nhau được thể hiện trong biểu đồ sau:
Loại cápBước sóng loại cáp (nm)Suy hao tối đa (dB/km)Công suất truyền tối thiểu (Mhz*km）50/125 µm multimode8503.550013001.550062,5 / 125 µm multimode8503.516013001.5500Cáp Singlemode indoor13101.0N / A15501.0N / ACáp Singlemode outdoor13100.5N / A
III, Phương pháp đo suy hao cáp quang
1, Nguyên lý đo suy hao cáp quang
Cách tốt nhất để đo tổng suy hao trên sợi quang là đưa cường độ của ánh sáng vào một đầu và đo mức tín hiệu đi ra từ đầu khác. Sự khác nhau của 2 cường độ được đo trong đơn vị decibel (dB) đó là suy hao end-to-end (thỉnh thoảng gọi là suy hao chèn). Cách chính xác nhất để đo theo phương pháp này là sử dụng thiết bị thu phát công suất quang. Nhưng cách này không chỉ ra nếu suy hao cao trong toàn bộ sợi hoặc tại nơi có suy hao bất thường, hoặc do quá trình sản xuất hay thi công .
Theo một cách khác, OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) có thể cung cấp giản đồ của chiều dài đối lập với mức độ tín hiệu trong sợi, thông tin này cực kỳ hữu ích để tìm ra vấn đề trong sợi quang.
Máy đo suy hao cáp quang
OTDR là thiết bị đo quang điện tử được sử dụng để mô tả đặc điểm sợi quang. Nó xác định lỗi, sai hỏng và khoảng suy hao tín hiệu tại bất cứ điểm nào trên sợi quang, OTDR chỉ cần cắm vào một đầu sợi để xác định; khoảng cách điểm dữ liệu được đo tại mức thấp 5cm (2inch). Tất cả điểm được hiển thị trên màn hình từ trái qua phải với chiều dài khoảng cách theo thang đo dọc và mức chênh lệch tín hiệu theo thang đo ngang và bằng cách chọn 02 điểm dữ liệu , bạn có thể đọc khoảng cách và sự khác nhau mức độ tín hiệu giữa chúng.
IV, Làm thế nào để tính toán suy hao cáp quang?
Để phát hiện xem suy hao trong đường truyền cáp quang, cần thực hiện phép tính sau.
Tính toán tổn thất sợi quang
Trường hợp này thường xảy ra khi tính toán mức suy hao tín hiệu tối đa trên một liên kết cáp quang nhất định trong quá trình lắp đặt cáp quang. Trước tiên, bạn nên biết về công thức tính suy hao cáp quang:
Tổng suy hao = Suy hao cáp + Suy hao đầu kết nối + Suy hao mối nối
Suy hao cáp (dB) = Hệ số suy giảm cáp tối đa (dB / km) × Chiều dài (km)
Suy hao đầu kết nối (dB) = Số cặp đầu nối × Suy hao ở đầu kết nối cho phép (dB)
Suy hao mối nối (dB) = Số mối nối × Suy hao mối nối cho phép (dB)
Như các công thức này cho thấy, tổng suy hao là tổng lớn nhất của các bsuy hao trong một đoạn sợi. Cần lưu ý rằng tổng suy hao được tính toán theo cách này chỉ là một ước tính giả định các giá trị có thể có của suy hao bộ phận nên suy hao thực tế có thể cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau.
Lưu ý rằng các ước tính chỉ là giả định, cách dễ nhất và chính xác nhất là sử dụng máy đo suy hao cáp quang OTDR.
Đo suy hao cáp quang
Viễn thông 3 Miền chuyên đảm nhận thi công cáp quang,thi công hàn nối cáp quang, đo kiểm cáp quang. Với đội ngũ kỹ thuật lành nghề,có nhiều năm kinh nghiệm,chắc chắn sẽ hoàn thành tốt nhất công trình được giao. Quý đối tác có nhu cầu vui lòng liên hệ số 097.606.0110 để được tư vấn và báo giá trực tiếp !
Schema Pro
Suy hao cáp quang : Nguyên nhân và giải pháp