Cáp quang nhẹ hơn, nhỏ hơn và linh hoạt hơn cáp đồng, có thể truyền tín hiệu với tốc độ nhanh hơn trên khoảng cách xa hơn. Tuy nhiên, nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất truyền dẫn cáp quang. Trong số đó, suy hao trong cáp quang là vấn đề nghiêm trọng và mọi kỹ sư đều ưu tiên hàng đầu để xử lý và tìm ra giải pháp giảm thiểu chúng.
Contents
Các loại suy hao khác nhau trong cáp quang
Các loại suy hao khác nhau trong cáp quang là do các yếu tố bên trong hoặc bên ngoài. Suy hao sợi quang, còn được gọi là suy hao tín hiệu hoặc suy hao sợi quang, là hậu quả của các đặc tính bên trong của sợi quang (sợi đa chế độ và sợi đơn chế độ). Ngoài các loại suy hao sợi quang bên trong, còn có một số loại suy hao khác xảy ra trong quá trình thi công lắp đặt cáp quang, hàn nối cáp quang góp phần gây ra suy hao liên kết, chẳng hạn như các mối hàn nối, các đầu ghép nối, các điểm uốn cong, v.v.
Tổn thất sợi quang nội tại
- Tổn thất hấp thụ trong sợi quang là nguyên nhân chính gây ra tổn thất sợi quang trong quá trình truyền. Khi photon tương tác với các thành phần của thủy tinh, electron hoặc ion kim loại, công suất ánh sáng bị hấp thụ và chuyển thành các dạng năng lượng khác như nhiệt, do cộng hưởng phân tử và tạp chất bước sóng.
- Tổn thất phân tán là kết quả của sự biến dạng tín hiệu quang khi truyền dọc theo sợi. Tổn thất phân tán trong sợi quang có thể là liên phương thức hoặc nội phương thức. Phân tán liên phương thức là sự mở rộng xung do sự khác biệt về độ trễ truyền giữa các chế độ trong sợi đa chế độ. Phân tán nội phương thức là sự lan truyền xung trong sợi đơn chế độ, vì chiết suất hoặc hằng số truyền thay đổi theo bước sóng.
- Tổn thất phân tán trong sợi quang là do các biến thể vi mô trong mật độ vật liệu, biến động thành phần, tính không đồng nhất về cấu trúc và lỗi sản xuất.
Theo tiêu chuẩn EIA/TIA-568, mức suy hao sợi quang của các loại sợi quang khác nhau như sau:
| Loại cáp quang | Bước sóng | Suy hao cáp quang |
| Multimode 50/125 µm (OM2/OM3/OM4) | 850 nm | 3.5 dB/km |
| Multimode 62.5/125 µm (OM1) | 850 nm | 3.5 dB/km |
| Single-mode 9 µm | 1310 nm | 0.4 dB/km |
| Single-mode 9 µm | 1550 nm | 0.3 dB/km |
Suy hao cáp quang bên ngoài
- Hàn nối sợi quang là một loại tổn thất khác trong sợi quang. Bằng cách hàn nối hai sợi quang theo kiểu đầu cuối, quá trình ghép nối nhằm đảm bảo rằng ánh sáng đi qua nó tốt gần bằng chính sợi quang nguyên bản. Nhưng dù hàn nối tốt đến đâu thì suy hao hàn nối vẫn là điều không thể tránh khỏi. Tổn thất ghép nối hợp nhất của sợi đa chế độ là 0,1-0,5 dB, 0,3 dB là giá trị trung bình tốt. Đối với sợi đơn chế độ, tổn thất ghép nối hợp nhất điển hình có thể nhỏ hơn 0,05 dB.
- Tổn thất đầu nối hoặc tổn thất chèn trong sợi quang là tổn thất công suất ánh sáng phát sinh do việc chèn một thiết bị vào đường truyền hoặc sợi quang. Đầu nối đa chế độ sẽ có tổn thất từ 0,2-0,5 dB (trung bình là 0,3 dB). Đầu nối chế độ đơn do nhà máy sản xuất sẽ có mức suy hao 0,1-0,2 dB và đầu nối chế độ đơn được kết thúc tại hiện trường có thể có mức suy hao cao tới 0,5-1,0 dB (0,75 dB, TIA-568 tối đa có thể chấp nhận được).
- Uốn cong là một vấn đề phổ biến có thể gây ra tổn thất sợi quang do xử lý sợi quang không đúng cách. Có hai loại cơ bản. Một là uốn cong vi mô và loại còn lại là uốn cong vĩ mô (hiển thị trong hình bên dưới). Uốn cong vĩ mô là uốn cong lớn trên sợi quang (có bán kính lớn hơn 2mm).
Đo suy hao cáp sợi quang
Khi đo tổng tổn thất trong sợi quang, cũng được sử dụng để tính toán “ngân sách” của tuyến cáp quang, tất cả các loại tổn thất được đề cập ở trên đều phải được xem xét. Bên cạnh đó, biên độ ngân sách công suất ánh sáng (do sợi quang bị lão hóa, uốn cong và xoắn ngẫu nhiên, v.v.) cũng rất quan trọng. Hầu hết các nhà thiết kế hệ thống sẽ dự trù thêm biên độ ngân sách tổn thất là 3-10 dB.
Cách giảm suy hao trong cáp quang
Để đảm bảo công suất đầu ra có thể nằm trong độ nhạy của bộ thu và để lại đủ biên độ cho sự suy giảm hiệu suất theo thời gian, việc giảm suy hao trong cáp quang là vấn đề thiết yếu. Sau đây là một số cách tiếp cận phổ biến trong thiết kế và thi công lắp đặt liên kết cáp quang.
- Đảm bảo lắp đặt các loại cáp chất lượng cao có cùng đặc tính càng nhiều càng tốt.
- Chọn các đầu nối đủ tiêu chuẩn càng nhiều càng tốt. Đảm bảo rằng tổn thất chèn phải thấp hơn 0,3dB và tổn thất bổ sung phải thấp hơn 0,2dB.
- Cố gắng sử dụng toàn bộ khay hàn cáp quang định hình để giảm thiểu điểm cong mối nối cáp quang.
- Trong quá trình nối, tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về xử lý và môi trường.
- Các mối nối phải có khớp nối kín để có thể ngăn ngừa rò rỉ ánh sáng.
- Đảm bảo độ sạch của các đầu nối.
- Sử dụng ống co nhiệt chất lượng cao.
- Chọn tuyến đường và phương pháp tốt nhất để lắp cáp quang trong quá trình thiết kế thi công.
- Lựa chọn và thành lập một đội thi công đủ tiêu chuẩn để đảm bảo chất lượng thi công.
- Tăng cường công tác bảo vệ, đặc biệt là chống sét, bảo vệ điện, chống ăn mòn và chống hư hỏng cơ học.