Hiện tượng tán sắc trong sợi quang là gì năm 2024
|
Lõi và áo bên trong được làm bằng thuỷ tinh hay chất dẻo (Silica), chất dẻo, kim loại, fluor và sợi quang. Thành phần lõi và vỏ có chiết suất không giống nhau. Chiết suất của những lớp này như vậy sẽ quyết định tính chất của sợi cáp quang. Chúng được phân loại thành các loại sợi cáp quang đơn mode và đa mode. Sợi đơn mode hay đa mode đều chỉ truyền một tín hiệu. Muốn truyền dữ liệu từ các kênh khác nhau ta cần dùng đến công nghệ truyền nhiều bước sóng trên một sợi quang WDM. Minh họa đường truyền: Cáp quang đơn mode: Lõi được chiết suất là một hằng số và chiết suất của vỏ cũng là một hằng số. Ánh sáng được truyền đi theo đường ziczac. Đường kính lõi sợi core: 9/125 Đường kính vỏ phản xạ: 125um Cáp quang đơn mode thường xuyên được dùng cho đường trục, công nghệ của loại này cũng khắt khe và rất khó trong việc thi công cũng như sử dụng. Bởi lớp lõi của cáp quang đơn mode rất nhỏ chỉ khoảng 27 Micromet. Sợi đơn mode chỉ có thể truyền một ánh sáng với một bước sóng nhất định. bởi đường kính lõi rất nhỏ. Do chỉ truyền một bước sóng nên đơn mode không bị ảnh hưởng bởi hiện trượng tán sắc. Kết cấu lõi đơn mode cho ánh sáng theo đường thẳng cũng như độ chính xác trong thi công, thiết bị công nghệ cao,… làm cho cáp quang đơn mode khó áp dụng trong các công trình dân sự. Cáp quang đa mode: Loại này có thể truyền cùng lúc nhiều ánh sáng với góc alpha khác nhau. Tia sáng đi từ môi trường có chiết suất cao qua môi trường chiết suất thấp không đi thẳng mà sẽ phản xạ lại. Khi đó ánh sáng mang thông tin được truyền đi mà không bị suy hao. Sợi đa mode có công nghệ tiên tiến hơn nên chiết suất từ lõi ra đến vỏ sẽ giảm từ từ khi đó ánh sáng sẽ đi theo đường cong, độ lệch pha sẽ ít hơn nhiều so với hình ziczac của loại đơn mode. Sợi đa mode cũng có đường kính lõi lớn hơn đơn mode (khoảng 130 micromode) có thể truyền được nhiều mode sóng trong lõi. Cáp đa mode chia làm hai loại:
Đường kính lõi sợi: 50/125 và 62.5/125 Đường kính vỏ phản xạ: 125um Tóm lại: sợi đa mode là sợi truyền nhiều tia sáng cùng lúc còn sợi đơn mode chỉ truyền duy nhất một mode trục dọc. Sợi quang đơn mode có khả năng truyền tốt hơn sợi đa mode? Sợi đơn mode truyền xa tốt hơn. Trong sợi đơn mode ánh sáng đi theo gần như một đường thẳng trùng với trục cáp còn sợi đa mode ánh sáng đi theo một chùm tia sáng có dạng hình sin. Sợi quang đa mode sẽ gặp hiện tượng tán sắc trong sợi quang giữa các mode truyền dẫn. Do đó tín hiệu trong sợi đa mode dễ bị tán xạ hơn, tốc độ truyền kém hơn và khoảng cách truyền gần hơn. Sợi quang đơn mode hay đa mode phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng truyền trong đó.Cùng một sợi quang nhưng nó có thể là sợi đơn mode với bước sóng này và là sợi đa mode với bước sóng khác.Tuy nhiên trong sợi quang người ta chỉ truyền một số bước sóng nhất định: 850nm, 1330nm, 1550nm,... Sợi đa mode có các bước sóng chuẩn là: 780, 850, 1300. Hiện nay các thiết bị ít dùng bước sóng 780. Sợi đơn mode có các bước sóng: 1310. 1550, 1627. Nếu các thiết bị đơn mode sử dụng công nghệ DWM thì có thể sử dụng nhiều bước sóng hơn nữa. Khoảng cách truyền của cáp đa mode là 500m, khoảng cách truyền của cáp đơn mode là 3000m. Ở sợi đơn mode không có hiện tượng tán sắc giữa các mode sẽ không dẫn đến việc gây nhiễu sợi quang. Sợi đơn mode được dùng để làm mạng backbone còn sợi đa mode chỉ dùng truyền các mạng trong vùng. Thêm nữa cả đơn mode và đa mode đều dùng ánh sáng laser hoặc led được tùy thuộc vào yêu cầu nhà mạng. Cáp sợi đơn mode và đa mode có những ưu thế riêng phù hợp từng mục đích người sử dụng và những yêu cầu của hệ thống. Sợi quang là thành phần chính của hệ thống thông tin quang sợi, chịu trách nhiệm dẫn ánh sáng mang thông tin dựa trên hiện tượng phản xạ nội toàn phần. Mặc dù hiện tượng phản xạ toàn phần đã được biết từ 1854, các sợi quang chỉ được chú ý đến từ những năm 1950 và có suy hao lớn (~ 1000 dB/km). Từ 1970 khi có những đột phá về kỹ thuật chế tạo sợi quang suy hao thấp (< 20 dB/km), sợi quang bắt đầu được quan tâm sử dụng cho mục đích thông tin và mở ra kỷ nguyên thông tin quang sợi. Chương này sẽ tập trung vào những khái niệm và những đặc điểm cơ bản của sợi quang sử dụng trong hệ thống thông tin. Các đặc tính truyền dẫn quan trọng trong sợi quang cũng sẽ được mô tả và phân tích trong chương này. 2.1 Cấu tạo và phân loại sợi quang 2.1.1 Cấu tạo sợi quang Sợi quang là một ống dẫn sóng điện môi hoạt động tại tần số quang. Cấu tạo cơ bản của một sợi quang có dạng hình trụ tròn bao gồm hai lớp chính là lớp lõi sợi có chiết suất n 1 và lớp vỏ sợi bao bọc quanh lõi có chiết suất n 2 như mô tả trong hình 2-1. Do ánh sáng truyền trong sợi quang dựa trên nguyên lý phản xạ toàn phần nên chiết suất lớp vỏ phải nhỏ hơn chiết suất lớp lõi (n 2 < n 1). Mặc dù về mặt nguyên lý, một lớp vỏ là không cần thiết cho việc truyền ánh sáng trong sợi nhưng nó được sử dụng cho một số mục đích như giảm suy hao tán xạ cũng như cả hấp thụ tại bề mặt lõi, cải thiện đặc tính dẫn sóng của sợi quang. Hình 2-1 Cấu trúc cơ bản của sợi quang Bên cạnh hai lớp cơ bản lõi và vỏ sợi, sợi quang sử dụng trong thực tế còn được bọc thêm một hoặc một vài lớp bọc đệm bằng vật liệu polyme có tính đàn hồi cao. Việc bọc thêm lớp bọc đệm này cũng nhằm mục đích gia cường thêm cho sợi Lớp bọc đệm Lớp vỏ Lõi |
