Suy hao trong sợi quang đóng một vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống, là tham số xác định khoảng cách giữa phía phát và phía thu. Trên một tuyến thông tin quang, các suy hao ghép nối giữa nguồn quang với sợi quang, giữa sợi quang với sợi quang giữa sợi quang với đầu thu quang và sợi quang với các thiết bị khác trên tuyến như khuếch đại quang … đều có thể coi là suy hao trên tuyến cáp quang. Bên cạnh đó quá trình sợi bị uốn cong quá giới hạn cho phép cũng tạo ra suy hao quang.Các suy hao này là suy hao ngoài bản chất của sợi, do đó có thể làm giảm chúng bằng nhiều cách khác nhau.
Đáng chú ý hơn là suy hao do bản chất bên trong của sợi. Trong quá trình truyền dẫn tín hiệu ánh sang, bản than sợi dẫn quang cũng bị suy hao, làm cho cường độ tín hiệu bị yếu đi khi qua một cự ly lan truyền ánh sang 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 sang. Trong các suy hao trên, suy hao do hấp thụ có liên quan tới vật liệu chế tạo sợi trong đó bao gồm hấp thụ do tạp chất, hấp thụ vật liệu và hấp thụ điện tử. Suy hao do tán xạ có liên quan tới cả vật liệu sợi và tính không hoàn hảo về cấu trúc sợi. Cuối cùng, suy hao bức xạ do tính xáo trộn về hình học của sợi gây ra.
Lượng suy hao cho một cáp nhất định cũng phụ thuộc vào bước sóng . Hình 1 cho thấy cấu hình suy hao của hai loại sợi chính: cáp quang multi mode và cáp quang single mode (mô tả chi tiết bên dưới). Đỉnh hấp thụ ở 1000nm là do tính chất đặc thù của sợi đơn mode gây ra trong khi đỉnh ở 1400nm là do dấu vết của nước còn lại trong sợi dưới dạng tạp chất. Do đỉnh hấp thụ nước này có hai bước sóng đơn mode tiêu chuẩn được sử dụng là 1310nm và 1550nm. 1310nm đã là tiêu chuẩn trong nhiều năm về trước, sau đó do nhu cầu mở rộng khoảng cách giữa các bộ converter quang các nhà sản xuất có xu hướng sử dụng bước sóng 1550nm để truyền anh sáng đi xa hơn.
Sự mất mát công suất của ánh sáng trong một sợi quang được đo bằng decibel (dB). Thông số kỹ thuật của cáp quang biểu thị suy hao của cáp dưới dạng suy hao trên 1 km chiều dài theo dB / km. Giá trị này được nhân với tổng chiều dài của sợi quang tính bằng km để xác định tổng suy hao của sợi quang tính bằng dB.
Hình 1: Biều đồ suy hao của cáp quang theo bước sóng
Suy hao ánh sáng của sợi quang gây ra bởi một số yếu tố có thể được phân loại thành suy hao bên ngoài và bên trong:
- Bên ngoài
- Uốn cong
- Mất mối nối và đầu nối
- Nội tại
- Mất mát vốn có của chất xơ
- Suy hao do chế tạo sợi
- Phản xạ Fresnel
Bend Loss . Suy hao khi uốn cong xảy ra ở các điểm uốn của cáp sợi quang chặt hơn bán kính uốn cong tối thiểu của cáp. Mất uốn cũng có thể xảy ra ở quy mô nhỏ hơn do các yếu tố như:
- Các đường cong sắc nét của lõi sợi
- Dịch chuyển từ vài mm trở xuống, gây ra bởi sự không hoàn hảo của bộ đệm hoặc áo khoác
- Thực hành cài đặt kém
Tổn thất năng lượng ánh sáng này, được gọi là vi ma thuật, có thể tăng lên đến một lượng đáng kể trong một khoảng cách dài.
Mất mối nối và đầu nối. Mất mối nối xảy ra ở tất cả các vị trí mối nối. Mối nối cơ học thường có suy hao cao nhất, thường dao động từ 0,2 đến hơn 1,0 dB, tùy thuộc vào loại mối nối. Các mối ghép nhiệt hạch có tổn hao thấp hơn, thường nhỏ hơn 0,1 dB. Suy hao từ 0,05 dB trở xuống thường đạt được với thiết bị tốt và đội thợ nối có kinh nghiệm. Tổn thất cao có thể do một số yếu tố, bao gồm:
- Phân cắt kém
- Sai lệch lõi sợi quang
- Khoảng trống không khí
- Ô nhiễm
- Chỉ số khúc xạ không phù hợp
- Đường kính lõi không phù hợp
Suy hao tại các đầu nối cáp quang thường nằm trong khoảng từ 0,25 đến hơn 1,5 dB và phụ thuộc rất nhiều vào loại đầu nối được sử dụng. Các yếu tố khác gây mất kết nối bao gồm:
- Bụi bẩn hoặc chất gây ô nhiễm trên đầu nối (rất phổ biến)
- Cài đặt đầu nối không đúng cách
- Mặt đầu nối bị hỏng
- Poor scribe (cleave)
- Lõi sợi không khớp
- Lõi sợi không đúng
- Chỉ số khúc xạ không phù hợp
Suy hao vốn có của cáp quang Sự suy hao ánh sáng trong sợi quang không thể được loại bỏ trong quá trình chế tạo là do các tạp chất trong thủy tinh và sự hấp thụ ánh sáng ở cấp độ phân tử. Mất ánh sáng do sự thay đổi về mật độ quang học, thành phần và cấu trúc phân tử được gọi là tán xạ Rayleigh. Các tia sáng gặp phải những biến thể và tạp chất này sẽ bị phân tán theo nhiều hướng và mất đi.
Sự hấp thụ ánh sáng ở cấp độ phân tử trong sợi chủ yếu là do các chất gây ô nhiễm trong thủy tinh như phân tử nước (OH - ). Sự xâm nhập của các phân tử OUT vào sợi quang là một trong những yếu tố chính góp phần làm tăng độ suy giảm của sợi quang khi lão hóa. Sự hấp thụ cộng hưởng phân tử của thủy tinh silica (Si02) cũng góp phần làm mất một số ánh sáng.
Hình 1 cho thấy sự suy hao thực của sợi thủy tinh silica với các bước sóng 850, 1310 và 1550 nm. Đối với việc truyền đường dài, người ta thường sử dụng bước sóng 1310 hoặc 1550 nm. Bước sóng 1550 nm có độ suy giảm ít hơn một chút so với 1310 nm. Bước sóng 850 nm phổ biến trong các cài đặt khoảng cách ngắn hơn, chi phí thấp hơn.
Mất mát do chế tạo sợi. Các bất thường trong quá trình sản xuất có thể làm mất các tia sáng. Ví dụ, sự thay đổi 0,1% trong đường kính lõi có thể dẫn đến suy hao 10 dB trên mỗi km. Dung sai chính xác phải được duy trì trong suốt quá trình sản xuất sợi để giảm thiểu tổn thất.
Phản chiếu Fresnel. Phản xạ Fresnel xảy ra ở bất kỳ ranh giới môi trường nào mà chiết suất thay đổi, khiến một phần tia sáng tới bị phản xạ trở lại môi trường đầu tiên. Đầu sợi quang là một ví dụ điển hình về sự xuất hiện này. Ánh sáng, truyền từ không khí đến lõi sợi quang, bị khúc xạ vào lõi. Tuy nhiên, một phần ánh sáng, khoảng 4%, bị phản xạ trở lại không khí. Số lượng được phản xạ có thể được ước tính bằng công thức sau:
Tại đầu nối sợi quang, có thể dễ dàng nhìn thấy ánh sáng phản xạ trở lại nhờ dấu vết của máy đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR). Nó xuất hiện như một vết tăng đột biến lớn lên trên. Ánh sáng phản xạ này có thể gây ra vấn đề nếu sử dụng tia laser và cần được giữ ở mức tối thiểu.
Trên thực tế ta có thể sử dụng máy đo công suất quang để đo mức độ suy hao của tuyến cáp quang để kiểm tra xem tuyến cáp quang có đảm bảo để chạy cho các thiết bị hay cần kiểm tra và xử lý.
Thiên Tân Telecom là đơn vị nhập khẩu và phân phối các thiết bị quang, thiết bị mạng, phụ kiện camera cho các công trình, dự án trên toàn quốc. Liên hệ với chúng tôi qua số hotline trên website để được tư vấn hỗ trợ cho phù hợp.
