Thông tin quang, các loại cáp cách đo và các thông số kỹ thuật

1
LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin sợi quang hiện nay đã trở thành môi trường truyền dẫn chủ yếu, để truyền tải
hầu hết dung lượng thông tin đường dài trong nước và quốc tế. Kỹ thuật thông tin quang
ngày càng sử dụng rộng rãi trong viễn thông, đường truyền số liệu, truyền hình cáp, mạng
đường trục quốc gia, đường trung kế, đường cáp thả biển xuyên quốc gia, lien lục địa …
Sự phát triển của ngành công nghệ viễn thông sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới các ngành kinh
tế, xã hội, khoa học khác…
Trên thực tế thông tin quang được ứng dụng rộng rãi và ngày càng phổ biến đã dần thay
thế các phương tiện truyền dẫn khác vì truyền tin trong hệ thống sợi quang có những ưu
điểm : Khả năng truyền thông tin ( tốc độ dữ liệu ) là rất lớn (chục Tbit/s). Suy hao thấp
(0,2 – 0,3 dB/ Km), dải thông rộng, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, hoàn toàn cách
điện, xuyên âm trong các sợi quang không đáng kể, tính bảo mật cao, khả năng nâng cấp
tốc độ cao dễ dàng, vật liệu chế tạo có sẵn nhiều trong tự nhiên. Bên cạnh đó việc truyền
thông tin qua hệ thống sợi quang cũng có những hạn chế như: Vấn đề biến đổi quang
điện, chỉ truyền được công suất nhỏ cỡ vài mW, tín hiệu ánh sang trong sợi quang bị suy
hao và biến dạng làm ảnh hưởng và hạn chế cự ly truyền dẫn và tốc độ tối đa của tuyến,
cáp quang cũng có độ bền vật lý kém như dòn dễ gãy bị suy hao khi bị uốn cong. Chính
vì những ưu điểm rất nhiều và vượt trội của cáp quang nên trong bài tập tốt nghiệp của
mình em xin trình bày về thông tin quang. Đề tài em xin trình bày là : “ THÔNG TIN
QUANG, CÁC LOẠI CÁP CÁCH ĐO VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT”.
Trong quá trình tìm hiểu, em đã nhận được sự giúp đỡ rất lớn từ thầy giáo, đại tá - thạc
sỹ Nguyễn Duy Chuyên Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy!
2
TÓM TẮT BÀI TẬP TỐT NGHIỆP
Bài tập của em gồm 4 chương được tóm tắt như sau:
Chương I : KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG. Chương này giới thiệu
lịch sử mô hình ưu nhược điểm của mạng truyền dẫn thông tin quang.
Chương II: SỢI QUANG VÀ CÁC LOẠI CÁP QUANG. Chương này giới thiệu về cấu
trúc phân loại sợi quang và nguyên lý ánh sang truyền qua sợi quang.
Chương III: CÁCH ĐO VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁP QUANG.

Chương này giới thiệu cách đo và các thông số kỹ thuật của sợi quang.
3
CHƯƠNG 1
KHÁI QUÁT HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG
1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin quang
1.1.1 Giới thiệu về lịch sử phát triển
Trong tiến trình lịch sử phát triển của nhân loại việc trao đổi thông tin giữa con người với
con người đó trở thành một nhu cầu quan trọng ,một yếu tố quyết định giúp phần thúc
đẩy sự lớn mạnh tiến bộ của mỗi quốc gia ,cũng như nền văn minh của nhân loại .
Cùng với sự phát triển của hệ thống thông tin hữu tuyến và vô tuyến sử dụng môi trường
truyền dẫn là dây dẫn kim loại cổ điển (cáp đồng ) và không gian.Thì việc sử dụng ánh
sáng như một phương tiện trao đổi thông tin cũng được khai thác có hiệu quả . Cùng với
thời gian thông tin quang đã phát triển và ngày càng hoàn thiện với những mốc lịch sử
như sau:
- Năm 1790 : Clau de Chappe , kĩ sư người Pháp ,đã xây dựng một hệ thống điện báo
gồm một chuỗi các tháp với các đèn báo hiệu trên đó. Tin tức vượt qua chặng đường
200km trong vòng 15 phút .
- Năm 1870 : John Tyndall nhà vật lý người Anh đó chứng tỏ ánh sáng có thể dẫn được
theo vòi nước uốn cong với nguyên lý phản xạ toàn phần . Điều vẫn được áp dụng trong
thông tin quang hiện nay .
- Năm1880 : Alexander Graham Bell , người Mỹ giới thiệu hệ thống thông tin
Photophone . Tiếng nói được truyền đi bằng ánh sáng trong môi trường không khí.
Nhưng chưa được áp dụng trong thực tế vì quá nhiều nguồn nhiễu.
- Năm 1934: Norman R.French, người Mỹ , nhận bằng sáng chế hệ thống thông tin
quang. Sử dụng các thanh thuỷ tinh để truyền dẫn.
- Năm 1958: Arthur Schawlour và Charles H Tounes, xây dựng và phát triển.
4
- Năm 1960: Theodor H Maiman đưa laser vào hoạt động .
- Năm 1962: Laser bán dẫn và Photodiode bán dẫn được thừa nhận .
- Năm 1966: Charles H Kao và Georce A Hoc kham, hai kĩ sư phòng thí nghiệm

Stanrdard Telecommunications của Anh , đề xuất dùng sợi thuỷ tinh dẫn ánh sáng .
- Năm 1970: Hãng Corning Glass Work chế tạo thành công sợi quang loại SI có suy hao
nhỏ hơn 20 [dB/km] ở bước sóng 1310nm.
- Năm 1972: Loại sợi GI được chế tạo với độ suy hao 4 [dB/km]
- Năm 1983: Sợi đơn mode(SM) được xuất xưởng tại Mỹ
1.1.2 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn quang
Mạch điều khiển
Nguồn phát quang
Chuyển đổi tín hiệu
Tách sóng quang
Phát quang
Thu quang
Mạch điện
Khuếch đại quang
Tín
hiệu
đầu
vào
Các thiết bị khác
Bộ nối
Mối hàn
Tín
hiệu
đầu
ra
Xen kẽ kênh
Bù tán sắc
5
Hình 1.1 Các thành phần hệ thống truyền quang
 Định nghĩa thông tin quang: là một hệ thống truyền tin thông qua sợi

quang. Điều này có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh sáng và sau đó ánh sáng
được truyền qua sợi quang. Tại nơi nhận nó lại được biến đổi thành thông tin ban đầu.
 Chức năng của từng bộ phận trong hệ thống thông tin quang:
- Bộ biến đổi điện – quang (E/O): Dùng để biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang để
truyền trong môi trường cáp quang ( biến đổi xung điện thành xung quang ). Yêu cầu
thiết bị E/O biến đổi trung thực ( ánh sáng bị điều biến theo quy luật của tín hiệu điện ).
- Bộ biến đổi quang điện (O/E) : Thu các tín hiệu quang bị suy hao và méo dạng trên
đường truyền, do bị tán xạ, tán sắc, suy hao bởi cự ly để biến đổi thành các tín hiệu điện
và trở thành nguồn tin ban đầu. Yêu cầu độ nhạy máy thu cao, thời gian đáp ứng nhanh,
nhiễu nhỏ tiêu thụ năng lượng điện ít.
- Các trạm lặp : Được sử dụng khi khoảng cách truyền dẫn lớn. Trạm lặp biến đổi tín hiệu
quang thu được thành tín hiệu điện để khuếch đại. Tín hiệu đã được khuếch đại biến đổi
thành tín hiệu quang để tiếp tục truyền trên tuyến cáp sợi quang.
1.2 Ư u

như ợ

c

đ

i ể

m

c ủ

a

hệ

t hố n

g

t h ô

ng

tin

q

u



a

ng

 Ưu điểm
- Suy hao thấp. Suy hao thấp cho phép khoảng cách lan truyền dài hơn. Nếu so sánh
với
cáp
đồng trong một mạng, khoảng cách lớn nhất đối với cáp đồng được khuyến
cáo là 100 m,
thì
đối với cáp quang khoảng cách đó là 2000
m.

Một nhược điểm cơ bản của cáp đồng là suy hao tăng theo tần số của tín hiệu. Điều
này
có
nghĩa là tốc độ dữ liệu cao dẫn đến tăng suy hao công suất và giảm khoảng
cách lan
truy
ề
n
thực tế. Đối với cáp quang thì suy hao không thay đổi theo tần số của
tín
h
ệ
u.
- Dải thông rộng. Sợi quang có băng thông rộng cho phép thiết lập hệ thống truyền
dẫn số
tốc
độ cao. Hiện nay, băng tần của sợi quang có thể lên đến hàng
THz.
6
- Trọng lượng nhẹ. Trọng lượng của cáp quang nhỏ hơn so với cáp đồng. Một cáp
quang có
2
sợi quang nhẹ hơn 20% đến 50% cáp Category 5 có 4 đôi. Cáp quang có
trọng lượng nhẹ
hơn
nên cho phép lắp đặt dễ dàng
hơn
.
- Kích thước nhỏ. Cáp sợi quang có kích thước nhỏ sẽ dễ dàng cho việc thiết kế mạng
chật

h
ẹ
p
về không gian lắp đặt
cáp.
- Không bị can nhiễu sóng điện từ và điện công nghiệp
- Tính an toàn. Vì sợi quang là một chất điện môi nên nó không dẫn
đi
ệ
n.
- Tính bảo mật. Sợi quang rất khó trích tín hiệu. Vì nó không bức xạ năng lượng
điện từ
nên
không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông
thường như sự
d
ẫ
n
điện bề mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích lấy thông tin ở
dạng tín hiệu
quang.
- Tính linh hoạt. Các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho hầu hết các dạng
thông tin
số
liệu, thoại và
video.

Nhược
điểm
- Vấn đề biến đổi Điện-Quang. Trước khi đưa một tín hiệu thông tin điện vào sợi

quang,
tín
hiệu điện đó phải được biến đổi thành sóng ánh
sáng.
-
Dòn, dễ gẫy. Sợi quang sử dụng trong viễn thông được chế tạo từ thủy tinh nên dòn
và dễ
g
ẫ
y.
Hơn nữa kích thước sợi nhỏ nên việc hàn nối gặp nhiều khó khăn. Muốn hàn nối cần
có
thi
ế
t
bị chuyên
dụng.
- Vấn đề sửa chữa. Các quy trình sửa chữa đòi hỏi phải có một nhóm kỹ thuật viên có
kỹ
n
ă
ng
tốt cùng các thiết bị thích
hợp.
- Vấn đề an toàn lao động. Khi hàn nối sợi quang cần để các mảnh cắt vào lọ kín để
tránh
đâm
vào tay, vì không có phương tiện nào có thể phát hiện mảnh thủy tinh
trong cơ thể. Ngoài
ra,

không được nhìn trực diện đầu sợi quang hay các khớp nối
để hở phòng ngừa có ánh
sáng
truyền trong sợi chiếu trực tiếp vào mắt. Ánh sáng sử
7
dụng trong hệ thống thông tin quang
là
ánh sáng hồng ngoại, mắt người không cảm
nhận được nên không thể điều tiết khi có
nguồn năng lượng này và gây nguy hại cho
mắt.
1.3 Kết luận
- Với đặc tính suy hao thấp, băng thông rộng, kích thước nhỏ, nhẹ, không bị can
nhi
ễ
u
sóng điện từ và điện công nghiệp làm cho sợi quang được sử dụng trong nhiều
lĩnh vực như
l
ĩ
nh
vực viễn thông: viễn thông đường dài, viễn thông quốc tế sử dụng
cáp quang vượt đại
dương,
mạng trung kế, mạng nội hạt thuê bao; lĩnh vực công
nghiệp: đường truyền tín hiệu điều khiển
tự
động trong hệ thống tự động, công nghiệp
dệt; lĩnh vực y học; lĩnh vực quân sự. Sợi quang chỉ
có

thể truyền tín hiệu dưới dạng
ánh sáng nên các nguồn tín hiệu điện được chuyển thành ánh
sáng
bằng cách sử dụng
LED hoặc LASER. Quá trình này được xử lý và diễn ra ở đầu phát, và
được
gọi là
bộ phát quang. Tín hiệu quang này được ghép vào sợi và truyền đến bộ thu quang.
Sau
khi
đến đầu thu, các tín hiệu này được chuyển trở lại thành tín hiệu điện thông qua
linh kiện PIN
ho
ặ
c
APD. Mặc dù sợi quang có suy hao thấp nhưng tín hiệu vẫn bị
suy yếu, do đó đôi lúc trên
h
ệ
thống cũng cần bộ lặp quang, còn gọi trạm tiếp
v
ậ
n.
Với tiềm năng về băng thông nên hệ thống truyền dẫn sợi quang đã và đang phát
tri
ể
n
trong hệ thống truyền dẫn số đường dài, tốc độ cao từ hàng trăm Mega bit/s đến
hàng Tera
bit/s

nhờ sử dụng công nghệ ghép kênh theo bước sóng quang
WDM.
8
CHƯƠNG 2
SỢI QUANG VÀ CÁC LOẠI CÁP QUANG
2.1 CẤU TRÚC TỔNG THỂ CÁC LOẠI CÁP SỢI QUANG
Cáp sợi quang gồm phần lỏi và phần vỏ. Phần lỏi có phần tử gia cường các ống đệm
hoặc các khối đệm. Các sợi dây đồng dùng cho cáp nguồn, các
phần đệm và chất đều đầy. Cấu trúc cụ thể của phần lõi được trình bày chi tiết trong các
mục trên đây . Phần vỏ cáp có cấu trúc khác nhau tuỳ từng loại cáp. Nói chung, phần vỏ
cáp gồm các phần tử sau đây: vỏ PE thứ nhất bao bọc bên ngoài lõi cáp dài khoãng 1mm,
vừa làm chức năng chống ẩm, vừa đóng vai trò lớp cách điện( nếu cáp có dây cấp nguồn )
tiếp theo là lớp chống ẩm và chống gặm nhấm bằng băng nhôm tráng nhựa hai mặt ( hình
3.5) loại này được dùng cho cáp cống, hoặc băng thép mạ kẽm gợn sóng để gia cường
cho cáp chôn
( hìng 3.6.) ngoài cùng là lớp vỏ bọcPE dài khoãng 1,5mm÷1,9mm.
Vỏ PE
ngoài cùng
Lõi cáp
Băng nhôm
tráng nhựa 2 mặt
Chất điền dầy
Lõi cáp
Băng thép
mã kẽm
9
Vỏ PE
ngoài cùng
Hình 2.2Cấu trúc vỏ cáp
Hình 2.3Cấu trúc vỏ cáp chôn

Ngăn cách không cho nước thấm theo chiều dọc như cáp đứt hoặc để ngoài trời .
Hợp chất điều đầy phải có các thành phần không gây hại cho các phần tử khác của cáp ,
có hệ số dản nở thấp và không làm phình vỏ PE . Một lớp keo dính nóng chảy bọc quanh
lõi cáp vừa làm lớp chắn , vừa dính lõi cáp với vỏ cáp.
Nếu không yêu cầu chống nước thấm dọc vỏ cáp , chẳng hạn cáp trong nhà thì
không cần điều đầy lõi . Để bảo vệ các phần tử bện trong lõi cáp, chỉ cần quấn một vài
lớp mỏng bằng các băng plastic. Việc nhận dạng nhờ các sợi chỉ đặt song song với trục
cáp và phía ngoài phần tử bện. Chẳng hạn cáp Siemens có màu xanh lá cây – trắng - đỏ –
trắng và cáp của Siecor là đỏ - đỏ - xanh lá cây đen. Nếu khách hành yêu cầu thì đặt
một băng giấy giữa vỏ và lõi cáp rộng khoãng 6mm có đánh dấu chiều dài theo mét liên
tục.
2.1.1.Cấu trúc cáp chôn.
Các yêu cầu và đặc tính của cáp chôn trực tiếp đơn giản hơn cáp cống và
đặc tính cần bổ sung một lớp vỏ kim loại để tránh rủi ro khi đào bới. Lớp bảo vệ có thể là
lớp thép có gợn sóng hoặc lớp dây thép ngoài cùng là vỏ bảo vệ Plastie.
10
2
3
4
5
6
10
9
8
7
1
Hình 2.4.Mặt cắt ngang cáp chôn trực tiếp
2.1.2.Cấu trúc cáp treo.
Có cáp tự treo và cáp có dây treo bên ngoài. Cáp treo chịu ứng suất cơ và nhiệt cao.
Loại cáp này phải đảm bảo cường độ căng cao cho sợi an toàn. Chính vì vậy sợi dây treo

được cấu tạo từ nhiều sợi thép bện với nhau gôm 7 sợi. Trung tâm của các ống đệm lỏng
một sợi có phần từ gia cường bằng thép một lớp lá nhôm mạ kẽm bao bọc bên ngoài các
ống đệm chống ẩm ngoài cùng là lớp bảo vệ PE (hình số 8)
Sîi quang
PhÇn tö gia cêng
B¨ng nh«m
Vá PE h×nh sè 8
D©y thÐp treo
11
12mm
Vỏ PE
Sợi tơ gia cờng
Vỏ nhựa
Lõi có rãnh
Phần tử gia cờng G-FRP
Sợi quang

Hỡnh 2.6.Cu trỳc cỏp treo
2.1.3.Cu trỳc cỏp quang bin.
Trong cỏp quang bin ch s dng si n mode. Vỡ cỏp quang bin thng lp t
cho cỏc tuyn thụng tin quc t. Do si ny suy hao thp nờn chiu di khong lp rng.
Khi thit k cỏc tuyn cỏp quang bin. Phi m bo tin cy cao, c tớnh c hc
v truyn dn n nh trong sut thi gian s dng ti a l 25 nm Cỏp ca cỏc nh sn
xut khỏc nhau cú cu trỳc khỏc nhau chỳt ớt nhng u cú cu trỳc c bn nh(hỡnh 3.9 )
17,5mm
20mm
Vỏ PE
Phần tử gia
cờng G-FRP
Khối quang

Băng kim loại
Vỏ Plastic
Phần tử gia cờng
ống
kim loại
Dầu chống
thấm nớc
Lõi có
rãnh
Sợi
Chất điền đầy
Phần tử
Trung tâm
Sợi
Vỏ PE
cách điện
25mm
12
Hình 2.7.Cấu trúc cơ bản của cáp quang biển.
2.1.4. Cáp trong nhà.
Cáp trong nhà có vỏ bảo vệ bên ngoài bằng PVC là rất cần thiết để lắp đặt trong nhà
cao tầng. Phụ thuộc yêu cầu mà sử dụng sợi đa mode hay đơn mode cáp từ ngoài được
dẫn vào hộp phân phối sợi, phân phối tới thiết bị đầu cuối của khách hàng, cáp trong nhà
cũng có đặc tính như cáp ngoài trời số cáp tối thiểu là 1 hoặc tối đa là 6, các sợi được đặt
trong ống đệm chặt để cường kính ngoài bé và khoảng 3,5mm cáp có phần tử gia cường
phi kim loại bằng thuỷ tinh hoặc sợi aramid, vỏ PVC dày 0,9mm và khó bắt lửa.

Hình 2.8.Cấu trúc cáp trong nhà.
Vá PVC
PhÇn tö gia cêng

èng ®Öm chÆt
mét sîi
PhÇn tö trung t©m
Vá PVC
PhÇn tö gia cêng
èng ®Öm chÆt
mét sîi
13
CHƯƠNG III:
CÁCH ĐO VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁP QUANG.
3.1.GIỚI THIỆU VỀ MÁY ĐO SUY HAO
Khi đo suy hao sợi quang bằng máy đo được sử dụng để xác định chính xác suy hao
của tuyến sợi quang. Nó được thực hiện như là một phần của việc kiểm tra nghiệm thu
cuối cùng , hoặc bất cứ lúc nào cần đo suy hao tuyến . Do suy hao tuyến sợi quang biến
đổi theo bước sóng hoạt động , nên việc kiểm tra này cần được tiến hành sử dụng cùng
một bước sóng với thiết bị thông tin quang sữ dụng sợi dẫn quang đó. Nếu thiết bị quang
hoạt động ở bước sóng 1300nm thì máy đo cũng được đặt để kiểm tra ở bước
sóng1300nm.
).Thiết bị đo.
Sau đây là những thiết bị cần đo cho hầu hết các phép đo sử dụng máy đo công suất
 Máy đo công suất quang:
Với các bước sóng thích hợp
Với các bộ nối thích hợp
Cho các kích cỡ sợi đơn mode hay đa mode
Chia độ theo dBm, tuy nhiên nên có thang tuỳ chọn dB.
 Nguồn sáng quang:
Với nguồn sáng quang ổn định
Với các bước sóng thích hợp
Với các bộ nối thích hợp
14

Với các kích thước sợi đơn mode hoặc đa mode
Với các nguồn lasel hoặc LED
Với công suất ánh sáng ra đủ theo yêu cầu
 Các dây nhảy:
Có hai dây dài ít nhất 1 –5 m
Với tổn hao đã biết
Với các bộ nối thích hợp
Với kích thước lõi tương tự với sợi quang cần được đo
Dung dịch làm sạch bộ nối, que quấn bông, bình khí nén
Bộ dụng cụ bóc sợi quang( nếu được yêu cầu cho cáp sợi quang được kết cuối
Bộ chuyển đổi quang trần ( nếu sợi quang không được kết cuối) chất gel làm phù
hợp với chiết suất :cho bộ nối chuyển quang trần
3.1.1.Xác định tổn hao của dây nhảy: Trước khi tiến hành đo sợi quang, cần kiểm tra
tổn hao của tong dây nhảy. Các giá trị tổn hao này được so sánh với các bản ghi hoặc các
tiêu kỹ thuật của nhà sản xuất thì có thể xác định được các dây nhảy hỏng.
Chú ý: Cần làm sạch tất cả các bộ nối trước khi tiến hành đo.
Quy trình đo:
1 Bật máy đo công suất và nguồn sáng để đo, chờ cho chúng ấm khi ổn định. Nếu sử
dụng các nguồn sáng laser, cần phải đảm bảo rằng nó vẫn chưa được bật cho đến khi tất
cả các sợi đến nguồn sáng nó đã được kết nối. Làm sạch tất cả các bộ nối trước khi tiến
hành đo.
2 Chuyễn máy đo công suất quang sang chế độ ( hay thang đo )dBm. Nối máy đo này
với dây nhảy có chất lượng cao đã chuẩn bị trước ( như trình bày trong (hình4.1a) để
nhận được công suất nguồn sáng tham chiếu ở dBm
( P
tham chiếu(dBm)
).Gía trị công suất đầu ra dây nhảy gần với chỉ tiêu công suất ra với nguồn
sáng. Chuyễn máy đo công suất sang chế độ dBm và hiệu chỉnh ở 0,0dBm ( xem hướng
dẫn của máy đo ). Tong khi hiệu chỉnh, không tắt hoặc điều chỉnh máy đo công suất. Nếu
máy đo công suất không có chế độ dBm và chỉ hiển thị các mức công suất tuyệt đối ở

dBm, ghi lại các giá trị đọc được trên máy đo như P
tham chiếu( dBm)
.
15
3 Nối dây nhảy cần được đo thử giữa máy đo và dây đo thử. Trong trường hợp đo này,
ta cần phải sử dụng thêm một bộ nối chuyển đổi.
4 Ghi lại giá trị huy hao quang của máy đo công suất theo dB( L
máyđo(dB)
. Đối với một
số máy đo công suất , giá trị đọc được của suy hao quang theo dB có thể là một số âm.
Điều thể hiện máy đo công suất đó sử dụng công thức công suất để tính độ khuyếch đại
theo đề ci ben thay cho công thức tính tổn hao ánh sáng theo đề ci ben . Nếu giá trị đọc
được là âm, có thể bỏ đi dấu âm và chỉ sử dụng mức dương cho mọi tính toán.
Nếu máy đo công suất không có chế độ dB, thì cần tính toán nhanh để xác định tổn
hao dây nhảy ( xem bước 6 ) ghi lại giá trị dBm như là P
máy đo ( dBm)
.
5 Đảo lại kết nối của dây nhảy A và khẳng định số đọc được trên máy đo giống như
trước đây. Nếu số đọc được khác đi sau khi đảo đầu dây nhảy, thì thử một dây nhảy khác.
6 Nếu số đọc trên máy đo công suất theo dB, thì giá trị đó là tổn hao của dây nhảy A
( l
( dB).

Nếu số đọc được ở dBm, thì tổn hao của dây nhảy A bằng giá trị công suất tham
chiếu trừ đi giá trị đọc được:
L
(dB)
= P
tham chiếu ( dBm )
- P

máy đo (dBm)
7 Một dây nhảy tốt nên có tổn hao nhỏ hơn 1,0dB. Đối với mỗi dây lặp lại các bước
bắt đầu ở bước 3 đến khi tất cả các dây nhảy đều được kiểm tra và các tổn hao của chúng
đều được ghi lại ( các dây B,C )
8 Tổn hao của dây nhảy là tổn hao của sợi quang trong dây nhảy đó và của hai bộ nối
của hai đầu dây. Cần chú ý là tổn hao của hai bộ nối cộng thêm vào tổn hao của một kết
nối.
3.1.2.đo sợi quang.
Phép đo tổn hao bằng máy đo công suất cần được thực hiện trên tất cả các tuyến sợi
quang để xác định tổn hao toàn tuyến. Thông tin này được sử
dụng để xác định quỹ tuyến quang và độ dự trữ quang của tuyến.
Có thể tiến hành việc đo thử này theo hai kiểu: kiểu nối vòng trở lại và kiểu đầu cuối
- tới - đầu cuối.
16
Kiểu đầu cuối – tới - đầu cuối chính xác hơn, nhưng cần hai người thực hiện. Còn
kiểu nối vòng trở lại cho một kết quả trung bình và có thể hoàn thành với một người thực
hiện, nhưng kiểu này lại mất nhiều thời gian hơn.
Khi đo cần phải đảm bảo rằng chỉ sử dụng các dây nhảy và qua kiểm tra . Nếu
không sử dụng bộ nối thì, nối trực tiếp thiết bị đo quang với cáp quang đã kết nối.
Quy trình.
1 Bật nguồn máy đo công suất và nguồn sáng, đợi cho các thiết bị này hoạt động ổn
định. Nếu sử dụng một nguồn sáng laser, đảm bảo rằng nó vẫn chưa được bật cho đến khi
tất cả các sợi đến nguồn sáng đó đã được kết nối hoàn chỉnh. Làm sạch tất cả các bộ nối.
2 Nhận diện sợi quang cần được đo thử. Đối với một hệ thống khai thác đã được lắp
đặt, tất cả các thiết bị thông tin nối với nó và đảm bảo chắc chắn rằng tất cả các nguồn
sáng quang đã tắt .
3 Trước khi đo thử các sợi này, máy đo công suất cần được hiệu chỉnh về 0dB như sau:
Thiết lập máy đo ở chế dộ dBm. Đảm bảo rằng nguồn sáng đã được bật, và đọc công suất
quang thu được từ máy đo công suất ở dBm. Gía trị này nên gần với chỉ tiêu công suất
đầu ra ở nhà sản xuất nguồn sáng đó. Thiết lập máy đo ở chế độ dB và điều chỉnh nó về

o,odB. Sự hiệu chỉnh odB này sẽ được sử dụng như là mức công suất tham chiếu của
nguồn sáng. Tháo thiết bị kiểm thử nhưng không hiệu chỉnh hoặc tắt máy đo công suất.
Nếu máy đo công suất đó không cài đặt 0,0dB mà chỉ hiển thị ở mức công suất tuyệt đối
theo dB, thì ghi lại công suất P
thachiếu(dBm)
đọc được trên máy đo để sử dụng cho các tính
4 với hệ thống đang có tháo tất cả các dây nhảy hiện có ra khỏi bảng nối cáp sợi quang
5 Bật nguồn sáng sau khi đảm bảo cáu hình kiểm thử được nối đúng. P
đo đầu cuối(Db)
. Nếu
cấu hình mạch vòng, ghi lại mức công suất quang như là
P
đo mạch vòng (dB)
. Hoặc P
đo mạch vòng (dBm)
cho chế độ dBm.Cáp sợi quang
Nguồn sáng dây nhảy đo thử vị trí A vị trí B
Bảng nối bảng nối
Đồng hồ đo công suất Mạch vòng
Dây nhảy A Dây nhảy B
17
A) kiểm tra thử mạch vòng trở lại
Nguồn sáng
Dây nhảy đo thử dây nhảy A
b) kiểm thử đầu cuối tới cuối sợi
Hình 3.2. Cấu hình kiểm thử bằng máy đo công suất.
6 Đối với sợi cấu hình đầu cuối – tới - đầu cuối, sử dụng chế độ đo dB, tổn hao toàn bộ
sợi quang là tổn hao mà máy đo được trừ đi tổn hao của dây nhảy A:
L
Sợi quang (dB)

= L
đo đầu cuối (dB)
– L
dây A ( dB )
(4.1)
Nếu đọc được các giá trị đo trên máy đo theo dBm, tổn hao toàn bộ tuyến sợi quang
được xác định bằng hiệu giữa giá trị tham chiếu ban đầu P
tham chiếu (dBm
Với giá trị đọc được trên máy đo và tổn hao của dây nhảy:
L
sợi quang ( dBm )
= P
tham chiếu ( dBm )
– P
đo đầu cuối ( dB)
- L
dây A ( dB )
Đối với cấu hình mạch vòng sử dụng thang đo dB, đưa thêm tổn hao của dây nối B
vào đẳng thức4.1. sau đó chia kết quả thu được cho 2 để xác định tổn hao trung bình cho
một sợi quang:
L
sợi quang (dB )
= ( L
đo đầu cuối (dB )
- L
dây A (dB)
- L
dây B (dB)
)/2
Nếu đọc các giá trị theo dBm, thì tổn hao của một sợi quang được tính như sau:

L
sợi quang ( dBm )
= ( P
tham chiéu (dBm )
– P
đo đầu cuối ( dB )
- L
dây A( dB )
- L
dây B (dB )
)/2


7 Ghi lại các kết quả ghi được và qui trình thực hiện để có những kết quả đó
8 Quy trình có thể lặp lại để có thể đo được tất cả các sợi trong cáp sợi quang đó.
3.2. Đo suy hao trên sợi quang:
* Có hai phương pháp đo suy hao đang được áp dụng :
- Phương pháp đo hai điểm .
- phương pháp đo quang dội ( đo tán xạ ngược )
3.2.1. Đo suy hao theo phương pháp hai điểm:
Điểm cắt
LS
đồng hồ đo
công suất
18
LS
OPM
OPM
L
1

P
1
Sợi quang
2m
L
1
P
1
LS: Nguồn quang
OPM:Máy đo công suất quang
Hình .3.3. đo suy hao theo phương pháp cắt sợi.
a). Phương pháp cắt sợi:
Nối hai đầu sợi quang cần đo vào nguồn ( LS ) và máy đo do công suất quang
( OPM ) như (hình4.1) trên . tiến trình đo qua các bước sau:
- Cho nguồn quang hoạt động , đo và ghi nhận mức công suất quang ở đầu xa L
2
: P
2
.
- Cắt sợi quang ở đầu nguồn quangL
1
( 2M ).
- Nối máy đo công suất quang vào đoạn L
1
, đo và ghi nhận mức công suất
quang ở đầu gần : P
1
.
- Tính suy hao của sợi theo công thức :
A ( dB ) = 10 log

( )
( )
mWP
mWP
2
1
Nếu p
1
và p
2
đo bằng mw (4.2)
A (dB ) = p
1
( dB m ) – p
2
( dB m ) Nếu p
1
và p
2
đo bằng dBm (4.3)
suy hao trung bình của sợi :
α ( dB / Km ) =
( )
( )
KmL
dBA
(4.4)
19
Trong đó L = L
2

– L
1

LS
LS
OPM
OPM
b). Phương pháp đo xen thêm:
P
1


Tes lead Dụng cụ ghép
P
2


Sợi quang
Hình 4.4.Đo suy hao theo phương pháp xen thêm suy hao .
Sợi quang cần đo được đấu với dây nối của nguồn quang thông qua dụng cụ nối lắp
đặt được ( hình 4.4 ) Nối sợi quang đã lắp đặt mà chưa gắn khớp nối ở đầu sợi thì dụng
cụ ghép là một ống nối đàn hồi , nếu đã có sẵn khớp nối ở đầu sợi quang thì dụng cụ
ghép là khớp nối .
Trình tự đo cũng tương tự đo như ở phương pháp cắt sợi , nhưng trường hợp này có
thể đo công xuất quang ở đầu gần trước :
- Đo công xuất quang ở đầu gần : P
1
.
- Nối sợi cần đo vào dây đo của nguồn quang qua dụng cụ và đo công xuất
quang ở đầu xa : P

2
.
- Tính suy hao tổng cộng và suy hao trung bình như phương pháp cắt sợi .
- Đo suy hao tổng cộng A của phương pháp này bao gồm cả suy hao của
sợị quang và dụng cụ nối . có thể tính suy hao của riêng của sợi bằng cách trừ bớt suy hao
của dụng cụ nối ( ước tính ) . Trên thực tế cần đo suy hao toàn tuyến bao gồm cả khớp
OPM
LS
LS
OPM
LS
20
nối ở hai đầu nên phương pháp này tỏ ra thích hợp hơn . Đây chính là phương pháp luân
phiên ( ATM Alternate Test Method ) có trong thủ tục FOTP –53 của EIA.
3.2.2. Đo suy hao theo phương pháp tán xạ ngược :
a). Sự hình thành phản xạ và tán xạ ngược :
Phản xạ .
Khi ánh sáng truyền qua các khe khômg khí tại các vị trí sợi hỏng hoặc qua.
Connector và đến cuối sợi , gặp mặt phân cách giữa sợi thuỷ tinh và không khí sẽ phản xạ
( phản xạ Fresnel ) với hệ số phản xạ ( Reflection Coefficint).
R=
( )
( )
2
01
2
01
nn
nn
+

−
(4.5)
Trong đó : n
1
: chiết xuất của sợi thuỷ tinh.
n
o
: chiết xuất của không khí.
Với n
1
= 1,5 và n
o
= 1 thì :
R = 0,04 = 4% ( hay – 14 dBm )
Điều đó có nghĩa là ở mặt phân cách ( hoặc ở chổ sợi bị đứt ) có 4% công
suất quang phản xạ trở lại.
Nếu mặt cắt đầu sợi quang nghiêng hoặc không nhẵn thì hệ số phản xạ thấp hơn.
Tổng quát , công suất phản xạ được diễn tả bởi :
P
r
(t) = R P
o
exp ( -2αvt ) ( 4.6 )
Trong đó : R : hệ số phản xạ .
P
o
: công xuất ở đầu sợi.
α : hệ số suy hao trung bình ( Np / Km ).
v : vận tốc ánh sáng trong sợi .
t : thời gian (s).

21
n
1
Xung phát n
o
Xung phản xạ
Hình 3.5. Phản xạ ở cuối sợi .
ánh sáng phải đi qua một khoảng cách đễ đến điểm phản xạ và trở về
do vậy đến khoảng cách điểm phản xạ là:
S =
2
.tv
(4.7)
+Tán xạ ngược:
lớp bọc n
2
lỏi n
1
lớp bọc
Hình3.6. Sự truyền tia tán xạ ngược.
Công suất tán xạ có dạng tổng quát :
P
r
( t ) = Sα
s
vt P
o
exp ( -2αvt ) ( 4.8 )
Trong đó : S : hệ số tán xạ ngược (phụ thuộc vào loại sợi quang)

α
s
: hệ số tán xạ raylegh.
V : vận tốc ánh sáng trong sợi.
T ,t : độ rộng xung ánh sáng , thời gian.
P
o
: công suất của xung ánh sáng tới.
 : độ suy hao trung bình của sợi
 Sợi đa mode chiết xuất bậc ( SI )
22

1
2
2
2
1
2
4
.
2
3
n
nn
S
−
=
( 4.9 )
* Sợi đa mode chiết suất giảm dần ( GI ):
S =

1
2
2
2
1
2
4n
nn −
(4.10)
* sợi đơn mode (SI)

2
1
2
038,0








=
pn
S
λ
(4.11)
b). Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược :
Các tia phản xạ và tán xạ ngược qua bộ ghép quang đễ vào diode tách quang

và trị số của xung phản xạ và tán xạ ngược được chỉ thị trên màn hình .
Bộ phát xung &nguồn quang
Bộ tách sóng quang&chỉ thị

Xung quang
Bộ ghép nối quang
Phản xạ và tán xạ
Hình 4.7. Nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngược
3.3.ĐO TÁN SẮC VÀ DẢI THÔNG CỦA SỢI
Các ảnh hưởng của tán sắc lên hệ thống truyền dẫn sợi quang đa mode
được xác định bằng việc thực hiện các phép đo thử đáp ứng xung trong miền
Sợi quang
23
thời gian hoặc công xuất trong miền tần số .
Ta có mối quan hệ công xuất ra và công xuất vào sợi quang như sau:
P
2
( t ) = h (t ) ⊕ P
1
( t ) với ⊕ thẻ hiện tích chập (3.12).
Trong đó : P
1
( t ) = Công suất đầu vào của sợi quang
P
2
( t ) = Công suất đầu ra của sợi quang
H ( t ) = đáp ứng xung
Sử dụng biến đổi Fourier ta có P
2
( ω ) = h ( ω ) . P

1
( ω ) h ( ω ) : Đáp ứng tần số
Trong đó P
1
( ω ): Công suất đầu vào của sợi quang .P
2
( ω : Công suất đầu ra của sợi )
Với h ( ω ) =
∫
+∞
∞
h ( t ) exp ( - iωt ) dt = FT [ g ( t ) ] =
( )
[ ]
( )
[ ]
tPFT
tPFT
1
2

Đây đo tắn sắc và đo dãi thông của sợi thì máy đo đáp ứng xung h( t ) hoặc đáp ứng
tần số h ( ω ).
3.3.1. Đo đáp ứng xung.
(2 m ) của sợi để kiểm tra.
Bộ phát
xung
Nguồn
qung

Ô xi lô
Tách
Máy tính
Bộ biến đổi Bộ trộn mode

24
Sợi để đo

P
2
P
1

Hình 3.9: Cài đặt phương pháp đáp ứng .
Kết quả đo : Độ rộng xung đầu vào và xung đầu ra tương ứng (∆t
1
,∆t
2
)
Tán sắc và dãi thông là ( đối với xung Gauss ) :
- Tán sắc tổng : τ
total
=
1
tt ∆−∆
( 3.13 )
- Dãi thông : B =
12
44,0
tt ∆−∆

( Hz ) (3.14 )
Một cách đễ tìm tán sác và dãi thông là tính tỷ số của biến đổi fourier
Xung đầu vào và xung đầu ra có đáp ứng tần số h (ω ) . Đáp ứng tần số được tính trên
chiều dài sợi đa mode 1,5 km tại 0,85µm và 1300nm. Băng tần đo được tại –3dB ( đối
với bộ tách quang ) là 270 MHz ( 310 Mhz . km )tại 850nm và 1150Mhz ( 1320 Mhz. Km
) tại 1300nm
3.3.2. Đo đáp ứng tần số:
Nguyên lý và cài đặt : đáp ứng sợi có thể đo trong miền tần số và thu được kết quả
không cần tính đáp ứng tần số h (ω ) . Nguồn quang được điều chế trực tiếp bằng chức
năng phát .
Bộ phát quét
Máy tính
Nguồn quang
Máy phân tích phổ
Tách
25
Bộ trộn mode
Sợi để đo
P
2
p
1
Hình 3.10. Cài đặt phương pháp đáp ứng tần số .
3.3.3. Đo tán sắc và dải thông của sợi đơn mode.
Độ tán sắc trong sợi đơn mode phụ thuộc vào độ rộng phổ của nguồn quang , bước
sóng công tác . Được xác định theo biểu thức sau đây :
D (λ) =
( )
λ
λτ

d
d
[ ps / nm . km ] ( 4.15)
Trong đó : τ (λ) trể xung
Để đo tán sắc và dãi thông của sợi đơn mode thì đo t (λ ) có giá trị như sau
τ ( λ ) = A + B λ
2
+ C λ
-2
+ Dλ
4
[ km ] ( 4.16 )
Có thể xác định τ ( λ ) theo hai phương pháp sau:
a).Phương pháp dịch pha:
Trong năm diôt laser của các bước sóng quanh 1300nm để sử dụng do tán sắc của
sợi đơn mode . thiết lập chuẩn ban đầu trên sợi chuẩn ( 2m ) để đo độ dịch tuyến tuỵệt đối
khi đưa sợi vào để đo . năm điểm đo được phải thoã mãn đặc tuyến trể bằng cách sử dụng
hàm đa phức .
LD – 1 ( 1260nm )
LD – 2 ( 1280nm )
LD – 3 ( 1300nm )
LD – 4 ( 1320nm )