Suy hao sợi quang là gì? Phương pháp kiểm tra suy hao

Tất cả các đường truyền như đường truyền tải điện, đường truyền băng tần, đường truyền vệ tinh…đều có suy hao. Đường truyền cáp quang cũng không phải ngoại lệ. Trong bài viết dưới đây, chung ta cùng tìm hiểu suy hao sợi quang là gì, nguyên nhân gây ra suy hao và các phương pháp kiểm tra suy hao quang.

Suy hao sợi quang là gì?

Suy hao sợi quang là một đặc tính quan trọng của sợi cáp quang, ảnh hưởng đến thiết kế hệ thống thông tin quang vì nó xác định khoảng cách truyền dẫn tối đa giữa bộ phát quang và bộ thu quang hoặc bộ khuyếch đại quang trên đường truyền.

Nguyên nhân gây ra suy hao quang.

Có 5 nguyên nhân chính gây ra suy hao quang đó là:

1. Quá trình hấp thụ

Quá trình hấp thụ công suất quang gây ra suy hao quang gồm 2 loại chính. Suy hao do hấp thụ thuần tương ứng với sự hấp thụ của thủy tinh tinh khiết (vật liệu chế tạo sợi), còn suy hao do hấp thụ ngoài gây ra do các tạp chất bên trong thủy tinh.

2. Sợi bị uốn cong.

Sợi quang uốn cong cũng là 1 nguyên nhân dẫn đến suy hao quang. 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 sản xuất cáp.

3. Quá trình tán xạ.

Do sợi quang được làm từ vật liệu sợi thủy tinh và thủy tinh gây ra sự tán xạ ánh sáng làm suy hao sợi quang .

4. Bước sóng.

Suy hao cáp quang ở bước sóng 850nm: 3.5dBm/km (Cáp quang MM)
Suy hao cáp quang ở bước sóng 1300nm: 1.0dBm/km (Cáp quang MM)
Suy hao cáp quang ở bước sóng 1310nm: 0.35dBm/km (Cáp quang SM)
Suy hao cáp quang ở bước sóng 1550nm: 0.22dBm/km (Cáp quang SM)

5. Suy hao 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. Trong thủy tinh thông thường, các tạp chất như nước và các ion kim loại chuyển tiếp đã làm tăng đặc tính suy hao, đó là các ion kim loại sắt,crom, coban, đồng và ion OH (nước). Sự có mặt của tạp chất này 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.

Các sợi quang trước đây với lượng tạp chất từ 1 đến 10 phần tỷ (ppb) có suy hao trong khoảng 1 đến 10 dB/km. Sự có mặt của các phân tử nước đã làm cho suy hao trội hẳn lên. Liên kết OH đã hấp thụ ánh sáng ở bước sóng khoảng 2.7µm và cùng tác động qua lại của cộng hưởng Silic, nó tạo ra các đỉnh hấp thụ ở 1400, 950 và 750 nm. Giữa các đỉnh này có các vùng suy hao thấp, đó là các cửa sổ truyền dẫn 850 nm, 1300 nm và 1550 nm mà các hệ thống thông tin đã sử dụng để truyền tín hiệu ánh sáng.

Để giảm suy hao 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.

Các phương pháp kiểm tra suy hao sợi quang

Có rất nhiều cách để kiểm tra suy hao sợi quang, nhưng hiện nay vẫn chủ yếu sử dụng máy đo công suất hao và máy đo cáp quang OTDR.

Kiểm tra bằng máy đo công suất quang.

Sử dung máy đo công suất quang để kiểm tra suy hao bằng phương pháp đo suy hao xen. Cách kiểm tra này rất chính xác, được nhiều anh em kỹ thuật sử áp dụng nhờ chi phí đầu tư cho 1 chiếc máy đo công suất rẻ

Chuẩn bị

– Máy đo công suất quang

– Máy phát công suất quang (nguồn sáng)

– 2 dây nối

– 2 đầu nối adapter

Các bước kiểm tra

Bước 1: đặt tham chiếu.

Thiết lập đo trong hình dưới đây:

Quy trình:

– Đấu mỗi máy đo công suất và nguồn sáng với 1 dây nối và liên kết lại bằng 1 bộ nối như hình trên

– Bật nguồn máy đo công suất quang (để ở chế độ cần đo);

– Bật nguồn quang hiển thị là giá trị tuyệt đối (dBm);

– Thiết lập giá trị tuyệt đối này về giá trị tham chiếu và hiển thị giá trị tương đối (dB).

Bước 2: đo suy hao sợi quang sử dụng phương pháp đo suy hao xen.

Thiết lập đo theo hình dưới đây

Quy trình:

– Tháo một trong các dây nối, nối sợi quang cần đo vào như trên

– Giá trị hiển thị trên máy đo là suy hao xen của sợi quang cần đo.

Kiểm tra bằng máy đo OTDR

Sử dụng máy đo OTDR đế kiểm tra suy hao bằng phương pháp đo suy hao phản xạ

Chuẩn bị

Máy đo OTDR

Các dây nối và phụ kiện

Dao cắt sợi quang

Các bộ nối thích hợp

Chất lỏng làm phù hợp chiết suất sợi

Bộ ghép sợi quang

Kìm tuốt vỏ cáp và sợi quang

Cuộn sợi đệm.

Lưu ý: kiểm tra chính xác dải động của máy OTDR xem có đủ đo khoảng cách của chiều dài sợi quang không

Các bước tiến hành

Bước 1: Kết nối máy đo OTDR với sợi quang (như hình dưới)

Bước 2: Cài đặt máy đo OTDR đo tự động hoặc thủ công (chỉ số triết xuất, khoảng cách đo, thời gian đo

Bước 3: Tiến hành đo

Bước 4: phân tích các chỉ số suy hao mối hàn, bộ nối, các điểm dị thường, suy hao 2 điểm đầu và cuối sợi…

Bước 5: Lặp lại các bước trên với máy đo OTDR được nối vào đầu kia của sợi quang. Sau đó tính giá trị trung bình của hai kết quả thu được. Chúng ta sẽ có một giá trị chính xác hơn: