Suy hao sợi quang fiber loss là gì? Nguyên nhân và cách kiểm tra

Trong lắp đặt cáp quang, việc đo lường và tính toán chính xác các liên kết cáp quang là bước rất quan trọng để xác minh tính toàn vẹn của mạng và đảm bảo hiệu suất mạng quang.

Dây cáp quang sẽ gây ra suy hao tín hiệu rõ ràng (tức là suy hao sợi quang) do hấp thụ và tán xạ ánh sáng, điều này sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của mạng truyền dẫn quang. Vậy làm thế nào chúng ta có thể biết được giá trị suy hao trên sợi quang liên kết? Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách tính toán suy hao trong một liên kết cáp quang và cách đánh giá hiệu suất của một liên kết cáp quang.

Suy hao sợi quang fiber loss là gì?

Suy hao sợi quang còn được gọi là suy hao quang là sự suy giảm công suất quang khi truyền qua sợi quang từ đầu phát đến đầu nhận của sợi quang. Nó được đo bằng đơn vị dB/km (decibel trên kilômét).

Suy hao sợi quang là một đặc tính quan trọng của sợi cáp quang nó ảnh hưởng tới 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.

Ảnh hưởng của suy hao trong hệ thống cáp quang

Suy hao quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất và chất lượng của hệ thống truyền dẫn quang. Nó ảnh hưởng đến khoảng cách truyền tín hiệu, tốc độ truyền và độ tin cậy của hệ thống. Đối với các ứng dụng quang học như mạng quang, độ suy hao phải được kiểm soát và duy trì ở mức thấp để đảm bảo truyền tải tín hiệu hiệu quả.

Các loại suy hao quang

Về phân loại, suy hao trong sợi quang có thể được phân loại thành: Suy hao sợi quang bên trong và Suy hao sợi quang bên ngoài. Tùy thuộc vào việc suy hao có phải do đặc tính sợi hay điều kiện vận hành gây ra hay không.

Suy hao bên trong sợi quang:

• Suy hao hấp thụ: Do sự hấp thụ ánh sáng của vật liệu làm sợi quang (thủy tinh).
• Suy hao tán xạ: Do sự tán xạ ánh sáng bởi các tạp chất và khuyết tật trong sợi quang.
• Suy hao do tán sắc: Do sự phụ thuộc của chiết suất sợi quang vào bước sóng ánh sáng.

Suy hao bên ngoài sợi quang

• Suy hao do uốn cong: Do sự uốn cong quá mức của sợi quang.
• Suy hao do nối: Do sự mất mát công suất tại các điểm nối giữa các đoạn sợi quang.
• Suy hao do đầu nối: Do sự mất mát công suất tại các đầu nối cáp quang.

Ngoài ra, suy hao quang còn được phân loại theo các tiêu chí khác như:

• Bước sóng: Suy hao quang có thể thay đổi theo bước sóng ánh sáng.
• Loại cáp quang: Suy hao quang có thể khác nhau đối với các loại cáp quang khác nhau, như cáp quang singlemode và cáp quang multimode.
• Chất lượng cáp quang: Suy hao quang có thể thấp hơn đối với cáp quang có chất lượng cao hơn.

Một số nguyên nhân chính gây suy hao

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. Ngoài ra còn có tán xạ Mie do những khuyết tật về cấu trúc dẫn đến sự không đồng đều về chiết suất ở cỡ dài hơn bước sóng. Tuy nhiên mức đóng góp do tán xạ Mie nhỏ không đáng kể khi quá trình chế tạo sợi được giám sát và điều khiển chặt chẽ.

Quá trình hấp thụ

Quá trình hấp thụ trong sợi quang được phân thành hai 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.

Do uốn cong

Suy hao bức xạ 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.

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.

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 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).

Cách đo suy hao quang

Đo suy hao quang là một quá trình quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất của các hệ thống truyền thông quang học như cáp quang, fiber optic, hoặc các loại cảm biến quang học. Dưới đây là 2 phương pháp phổ biến để đo suy hao quang:

Phương pháp đo bằng máy đo công suất quang

• Bước 1: Chuẩn bị máy đo công suất quang, nguồn phát quang và dây nhảy quang.
• Bước 2: Kết nối nguồn phát quang với một đầu của dây nhảy quang.
• Bước 3: Kết nối đầu còn lại của dây nhảy quang với đầu vào của máy đo công suất quang.
• Bước 4: Bật nguồn phát quang và máy đo công suất quang.
• Bước 5: Đọc giá trị công suất quang hiển thị trên màn hình máy đo công suất quang.
• Bước 6: Lặp lại các bước 2 đến 5 cho đầu ra của cáp quang cần đo.
• Bước 7: Tính toán suy hao quang bằng công thức sau:

Suy hao quang (dB) = P1 – P2

Trong đó:

• P1: Công suất quang tại đầu vào (dBm)
• P2: Công suất quang tại đầu ra (dBm)

Phương pháp đo bằng máy OTDR

• Bước 1: Chuẩn bị máy OTDR, dây nhảy quang và cáp quang cần đo.
• Bước 2: Kết nối máy OTDR với cáp quang cần đo bằng dây nhảy quang.
• Bước 3: Thiết lập các thông số đo trên máy OTDR, bao gồm:
  • Bước sóng
  • Khoảng cách đo
  • Chế độ đo
• Bước 4: Bắt đầu đo.
• Bước 5: Phân tích kết quả đo.

Máy OTDR sẽ hiển thị một dạng đồ thị, thể hiện sự suy hao quang theo chiều dài của cáp quang.

Lưu ý:

• Khi đo suy hao quang, cần đảm bảo rằng các kết nối quang được thực hiện chính xác và không có bụi bẩn.
• Cần sử dụng các thiết bị đo có độ chính xác cao.
• Cần thực hiện đo lường trong điều kiện môi trường phù hợp.

Ngoài hai phương pháp trên, còn có một số phương pháp đo suy hao quang khác, như:

• Phương pháp đo bằng bộ khuếch đại quang
• Phương pháp đo bằng bộ suy hao quang

Khi thực hiện các phương pháp này, quan trọng để chú ý đến các yếu tố có thể ảnh hưởng đến kết quả như độ ổn định của nguồn sáng, sự chính xác của các đầu dò, và các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm.

Đơn vị phân phối máy đo suy hao quang OTDR uy tín tại Hà Nội

Nếu bạn đã quyết định mua máy đo suy hao quang OTDR, hãy liên hệ ngay với Viễn Thông Khải Phong để được tư vấn và đặt hàng. Chúng tôi cam kết cung cấp cho bạn sản phẩm chính hãng, chất lượng cao và giá cả hợp lý.

Viễn Thông Khải Phong là đơn vị uy tín chuyên cung cấp các sản phẩm máy đo suy hao quang OTDR với đầy đủ giấy tờ đi kèm như CO, CQ. Hiện nay đang có các chương trình khuyến mại và ưu đãi lớn khi mua dây nhảy quang. Nhanh tay liên hệ ngay qua:

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ VIỄN THÔNG KHẢI PHONG

Địa chỉ: Số 50A ngõ 193/64 Phú Diễn, Bắc Từ Liêm, Hà Nội
Hotline: 096.357.1112 – 091.368.9019
Website: vienthongkhaiphong.vn
Email:  vienthongkhaiphong.vn@gmail.com