nâng cao tốc độ tuyến bằng cách tăng tốc độ tín hiệu quang

Báo cáo thực tập
lời nói đầu
Cùng với sự phát triển mọi mặt về kinh tế xã hội, các nhu cầu vui chơi giải
trí của con ngời cũng tăng lên nhanh không ngừng cả về số lọng và chất lợng. Hoà
vào xu thế đó, các dịch vụ viễn thông cũng không ngừng phát triển nhằm thoả mãn
các nhu cầu của con ngời, đặc biệt là con ngời của kỷ nguyên và thông tin.
Để tạo ra đợc một cơ sở hạ tầng tốt làm nền tảng để phát triển các dịch vụ
thông tin, hệ thống truyền dẫn cũng ngày càng đợc cải tiến và nâng cao về chất l-
ợng. Từ khi ra đời cáp quang đã thể hiện là một môi trờng truyền dẫn lý tởng với
băng thông gần nh vô hạn và rất nhiều u điểm khác. Các hệ thống truyền dẫn mới
chỉ khai thác một phần rất nhỏ băng thông của sợi quang. Do việc nâng cấp tuyến
truyền dẫn bằng cách tăng tốc độ tín hiệu điện gặp nhiều khó khăn, các nhà khoa
học đã tìm cách nâng cao tốc độ tuyến bằng cách tăng tốc độ tín hiệu quang.
Trong khuôn khổ bản báo cáo thực tập với mong muốn giới thiệu tổng quan
của thông tin quang bao gồm bốn chơng sau:
ChơngI: Tổng quan về hệ thống thông tin quang
ChơngII: Sợi quang và sự truyền ánh sáng trong sợi quang
ChơngIII: Cáp quang
Chơng IV: Phần tử chuyển đổi điện quang-quang điện
Với nội dung trên cuốn luận văn góp một phần nhỏ trong lĩnh vực nghiên
cứu và phát triển sợi quang.
Sau cùng em xin trân trọng gửi tới thầy giáo hớng dẫn Nguyễn Nh Nguyên
lòng biết ơn sâu sắc về sự chỉ dẫn chu đáo, tận tình trong quá trình thực hiện bản
báo cáo thực tập này.

Chơng I: Tổng quan về hệ thống thông tin quang .
1
Báo cáo thực tập
I. Giới thiệu về thông tin quang.
1. Khái quát chung
Thông tin quang có tổ chức hệ thống cũng tơng tự các hệ thống thông tin

khác vì thế thành phần cơ bản nhất của hệ thống thông tin quang luôn tuân thủ
theo một hệ thống thông tin chung .Đây là nguyên lý mà loài ngời đã sử dụng
ngay từ thời kỳ khai sinh ra các hình thức thông tin , tín hiệu cầu truyền đi đợc
phát vào môi trờng truyền dẫn tơng ứng, và đầu thu sẽ thu lại tín hiệu cầu truyền.
Đối với hệ thống thông tin quang thì môi trờng truyền dẫn ở đấy chính là sợi dẫn
quang ,nó thực hiện truyền ánh sáng mang tín hiệu thông tia từ phía phát tới phía
thu.
Vào năm 1960, việc phát minh ra Laserddeer làm nguồn phát quang đx mở
ra một thời kỳ mới có ý nghĩa rất to lớn trong lịch sử của kỹ thuật thông tin sử
dụng dải tần ánh sáng .Theo lý thuyết thì nó cho phép thực hiện thông tin với lợng
kênh rất lớn vợt rất nhiều lần các hệ thống Viba hiện có. Hàng loạt các thực
nghiệm về thông tin trên bầu khí quyển đợc tiến hành ngay sau đó. Một số kết quả
thu đợc nhng tiếc rằng chi phí quá tốn kém, kinh phí tập trung vào sản xuất các
thiết bị để vợt qua đợc các cản trở do điều kiện thời tiết (ma, tuyết ) gây ra là rất
lớn, chính vì vậu nó cha thu hút đợc sự chú ý của mạng lới.
Một hớng nghiên cứu khác cùng thời gian này là đã tạo đợc hệ thống thông
tin đáng tin cậy hơn hớng thông tin khí quyển đó là sự phát minh ra sợi quang. Các
sợi dẫn quang lần đầu tiên đợc chế tạo mặc dù suy hao lớn (khoảng
1000ds/Km),đã tạo ra đợc một mô hình hệ thống có xu hớng linh hoạt khả thi
hơn .Tiếp theo là KAO,Hockman và Werts năm 1966đã nhận thấy sự suy hao cua
sợi quang là do tạp chất có trong vật liệu chế tạo. Những nhận định đó đã đợc sáng
tỏ khi Kapron,Keck và Maurer chế tạo thành công sợi thuỷ tinh có suy hao
20ds/Km vào năm 1970. Suy hao nay cho phép tạo ra cự ly truyền dẫn tơng đơng
với các hệ thống truyền dẫn bằng cáp đồng. Với sự cố gắng đó các sợi dẫn quang
có suy hao nhỏ lần lợt ra đời. Đầu những năm 1980, các hệ thống thông tin trên
sợi dẫn quang đã đợc phổ biến khá rộng với vùng bớc sóng làm việc 1300nm. Và
bây giờ sợi dẫn quang đã đạt tới mức suy hao rất nhỏ khoảng 0,154ds/Km tại bớc
sóng dài hơn là 1550nm cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ sợi quang
2
Báo cáo thực tập

trong hai thập niên qua. Giá trị suy hao này đã gần đạt tới mức tính toán trên lý
thuyết cho các sợi quang đơn mốt là 0,14ds/Km . Cùng với sợi quang, công nghệ
chế tạo các nguồn phát và thu quang đã tạo ra hệ thống thông tin quang với u
điểm trội hơn hẳn so với các hệ thống thông tin các kim loại là:
- Suy hao truyền dẫn.
- Băng tần truyền dẫn rất lớn.
- Không bị ảnh hởng của nhiều điện từ.
- Có tính bảo mật tín hiệu thông tin.
- Có kích thớc và trọng lợng nhỏ.
- Sợi có tính cách điện tốt.
- Tin cậy và linh hoạt.
- Sợi đợc chế tạo từ vật liệu thông thờng
Do các u điểm trên mà hệ thống thông tin quang đợc áp dụng rộng rải trên
mạng lới. Chúng có thể xây dựng làm các tuyến đờng trục trung kế, liên tỉnh, thuê
bao kéo dài, truy nhập vào mạng thuê bao linh hoạt và đáp ứng mọi môi trờng lắp
đặt từ trong nhà, trong các cấu hình thiết bị cho đến xuyên lục địa, vợt đại dơng
Các hệ thống thông tin quang cũng rất phù hợp cho truyền dẫn số không loại trừ
tín hiệu dới dạng ghép kênh nào, các tiêu chuẩn từ Châu Âu Bắc Mỹ và Nhật Bản.
Ngoài các luồng tốc độ đó có một tiêu chuẩn mới phát triển trong những năm gần
đây gọi là SONET (Sunchronceus optical Network), tốc độ truyền dẫn ở tiêu chuẩn
này hơi khác, nó xác định cấu trúc khung đồng bộ để gửi một lu lợng ghép kênh
số trên sợi quang.
Hiện nay các hệ thống thông tin quang đã đợc ứng dụng rộng rãi trên thế
giới, chúng đáp ứng đợc cả tín hiệu tơng tự (Analog) và số (diegital), chúng cho
phép truyền dẫn tất cả các tín hiệu dịch vụ băng hẹp và băng rộng, đáp ứng mọi
nhu cầu của mạng số hóa liên kết đa dịch vụ (ISDN). Số lợng cáp quang hiện nay
đợc lắp đặt trên thế giới với số lợng lớn, đủ mọi tốc độ truyền dẫn với các cự ly
khác nhau, các cấu trúc mạng đa dạng. Nhiều nớc lấy cáp quang làm môi trờng
truyền dẫn chính cho mạng viễn thông. Các hệ thống thông tin quang sẽ là mũi đột
3

Báo cáo thực tập
phá về tốc độ, cự ly truyền dẫn và cấu hình linh hoạt cho các dịch vụ viễn thông
cấp cao.
Bảng 1-1: Tốc độ truyền dẫn tiêu chuẩn ở Bắc Mỹ, Châu Âu và Nhật Bản.
Phân cấp Khối Bắc Mỹ Khối Châu Âu Nhật Bản
Tốc độ bit
Mbit/s
Số kênh
thoại
Tốc độ
bit Mbit/s
Số kênh
thoại
Tốc độ bit
Mbit/s
Số kênh
thoại
1
2
3
4
5
1,544
6,312
44,736
274,176
274,176
24
96
672

4032
4032
2,048
8,448
34,368
139,264
565,184
30
120
480
1920
7680
1,544
6,312
32,064
97,728
396,200
24
96
480
1440
5760
Bảng 1-2: Các mức phân cấp tín hiệu SONET
Mức OC - 1 OC - 3 OC - 9 OC-12 CO-18 OC-24 OC-36 OC-48
Tốc độ
truyền
Mbit/s
51,84 155,52 466,56 622,08 933,12 1244,16 1866,24 2488,32
2.Cấu trúc và thành phần chính trong tuyến truyền dẫn quang.
Nhìn chung, các hệ thống thông tin quang thờng phù hợp hơn cho việc

truyền dẫn tín hiệu số và hầu hết quá trình phát triển của hệ thống thông tin quang
đều đi theo hớng này. Theo quan niệm thống nhất đó, ta xét cấu trúc của tuyến
thông tin gồm các thành phần chính sau:
- Phần phát quang.
- Cáp sợi quang.
- Phần thu quang.
4
Báo cáo thực tập
Phần phát quang cấu tạo từ nguồn phát tín hiệu quang và các mạch điện
điều khiển liên kết với nhau. Cáp quang bao gồm các sợi dẫn quang và các lớp vở
bọc xung quanh để bảo vệ khỏi tác động có hại từ môi trờng bên ngoài. Phần thu
quang do bộ tách sóng quang và mạch khuếch đại, tái tạo tín hiện hợp thành.
Ngoài các thành phần chủ yếu trên, tuyến thông tin quang còn có các bộ nối quang
Counetor, các mối hàn, các bộ nối quang, chia quang và trạm lặp. Tất cả tạo nên
một tuyến thông tin quang hoàn chỉnh.
Hình 1-1: Tổng quát của hệ thống thông tin quang

5
Nguồn
phát
quang
Các thiết bị khác
Khuếch đại
Bộ thu quang
Trạm lặp
Bộ phát quang
Tín hiệu
điện vào
Mạch
điều

khiển
Bộ nối
quang
Sợi dẫn
quang
Mối hàn
sợi
Bộ chia quang
Phát
quang
Mạch điện
Thu
quang
Khuếch đại
quang
Chuyển đổi
tín hiệu
Đầu thu
quang
Tín hiệu
điện ra
Báo cáo thực tập
Trạm lặp có cấu trúc gồm có thiết bị phát và thiết bị thu ghép quay phần điện
vào nhau. Thiết bị thu ở trạm lặp sẽ thu tin hiệu quang yếu rồi tiến hành biến đổi
thành tín hiệu điện, khuếch đại tín hiệu này sửa dạng và đa vào đầu vào thiết bị
phát quang. Thiết bị phát quang thực hiện biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu
quang rồi lại phát tiếp vào đờng truyền. Những năm gần đâycác bộ khuyếch đại
quang đã đợc sử dụng để thay thế cho các thiết bị trạm lặp quang.
II. Sơ đồ tổng quát của hệ thống thông tin quang.
1.Các chức năng:

Hình 1-2: Tổng quát hệ thống thông tin điện (a) và quang(b)
1. Nguồn tín hiệu thông tin là nh nhau,đều là các dạng thông tin thông th-
ờng hiện nay nh tiếng nói, hình ảnh, số liệu, văn bản
2. Phần điện tử: là phần chung của cả hai hệ thống, để xử lý nguồn tin, tạo
ra các tín hiệu điện đa vào các hệ thống truyền dẫn, có thể là tín hiệu analog hoặc
digital (điểm A).
3. Bộ biến đổi điện quang E/O để thực hiện điều biến tín hiệu điện vào cờng
độ bức xạ quang để cho phát đi. Cũng nh trong thông tin điện với nhiều phơng
thức điều biến khác nhau, trong thông tin quang cũng có nhiều phơng pháp điều
biến tín hiệu điện vào bức xạ quang. Các hệ thống hiện nay đang làm việc theo
nguyên lí điều biến trực tiếp cờng độ ánh sáng, còn các hệ thống coherence trong
tơng lai thì áp nguyên lý điều biến gián tiếp bằng cách điều pha hoặc điều tần các
tia bức xạ coherence là các bức xạ kết hợp. Tín hiệu ra phải (điểm c) là tín hiệu
quang, khác với tín hiệu ra tại C, các tín hiệu cao tần đợc điều biến biên độ hoặc
pha hoặc tần số.
6
A
a)
b)
Nguồn
tín hiệu
Phần
điện tử
A
Nguồn
tín hiệu
Phần
điện tử
C
Sợi quang SQ

Biến đổi
điện quang
E/O
C
Kênh truyền dẫn Điều biến
Tín
hiệu thu
Tín
hiệu thu
D B
B
Biến đổi
điện quang
O/E
D
Phần
điện tử
Giải điều
Phần
điện tử
Báo cáo thực tập
4. Sợi quang SQ để truyền dẫn ánh sáng của nguồn bức xạ (E/O) đã điều
biến, vai trò nh kênh truyền dẫn.
5. Bộ biến đổi quang điện (O/E) là bộ thu quang, tiếp nhận ánh sáng từ sợi
quang đa vào biến đổi trở lại thành tín hiệu điện nh tín hiệu phát đi. Tín hiệu vào
của hai bộ này (điểm D) khác dạng nhau (điện hoặc quang) nhng tín hiệu ra của
chúng (điểm B) là tín hiệu điện giống nhau để đa vào phần điện tử, tách ra tín hiệu
thu giống tín hiệu phát đi ở nguồn tin ban đầu.
6. Tải tin: Trong hệ thống điện thì tải tin là các sóng điện từ cao tần, trong
hệ thống quang và ánh sáng cũng là sóng điện từ song có tần số rất cao (10

14
ữ10
15
)
do vậy tải tin quang rất thuận lợi cho tải các tín hiệu băng rất rộng.
7. Vấn đề chuyển tiếp tín hiệu: Tín hiệu truyền đa trên đờng truyền bị tiêu
hao, nên sau một khoảng cách nhất định phải có trạm lặp khuyếch đại (tín hiệu
analog) hoặc tái sinh tín hiệu (tín hiệu digital). Hiện nay cha thực hiện đợc
khuyếch đại hoặc tái sinh tín hiệu quang, nên tại các trạm khuyếch đại trung gian
hoặc các trạm lặp phải thực hiện ba bớc sau:
- Chuyển đổi từ tín hiệu quang sang tín hiệu điện.
- Sửa đổi dạng tín hiệu đã bị méo hoặc tái sinh tín hiệu dới dạng điện.
- Chuyển đổi tín hiệu điện đã đợc khuyếch đại hoặc tái sinh thành tín hiệu
quang để tiếp tục phát đi.
8. Năng lực truyền dẫn: Năng lực truyền dẫn của hệ thống đợc đánh giá qua
hai đại lợng:
- Độ rộng băng tần có thể truyền dẫn đợc.
- Cự li trạm lặp hoặc độ dài đoạn chuyển tiếp
Xu thế của các hệ thống truyền dẫn quang là truyền dẫn dải rất rộng và cự li
trạm lặp rất lớn. Thực tế các hệ thống quang hiện nay đã vợt qua các hệ thống
truyền dẫn điện ở cả hai yêu cầu trên. Các đại lợng trên đợc xác định bởi nhiều
yếu tố liên quan đến nhau nh sau:
- Tiêu hao và tán xạ truyền dẫn của sợi quang.
- Công suất bức xạ và khả năng điều biến của linh kiện phát quang.
7
Báo cáo thực tập
- Độ nhạy của máy thu quang.
- Tiêu hao phụ khi sử lí các phần tử trên toàn tuyến.
2. Ưu điểm và nhợc điểm của hệ thống thông tin quang
a. Ưu điểm:

1. Sợi quang nhỏ và nhẹ hơn các kim loại, đờng kính mẫu của sợi quang là
0,1 mm, nhỏ hơn rất nhiều so với sợi cáp đồng trục 10mm.
2. Sợi cáp nhỏ hơn sợi cáp kim loại, nhẹ hơn, dễ uốn cong. Chi phí vật liệu
cáp ít, cáp lại đợc lắp đặt thuận tiện, ngay cả bằng tay. Cáp quang hiện nay cho
phép tăng đợc nhiều kênh truyền dẫn mà chỉ tăng đờng kính cáp rất ít.
3. Sợi quang chế từ thuỷ tinh thạch anh là môi trờng trung tính với ảnh hởng
của nớc, axít, kiềm nên không sợ bị ăn mòn, ngay cả khi lớp vỏ bảo vệ bên ngoài
có bị h hỏng nhng sợi thuỷ tinh còn tốt thì vẫn bảo đảm truyền tin tốt.
4. Sợi thuỷ tinh là sợi điện môi nên hoàn toàn cách điện, không sợ bị chập
mạch.
5. Tín hiệu truyền trong sợi quang không bị ảnh hởng của điện từ trờng
ngoài, nên có thể sử dụng sợi để cho các hệ thống thông tin ở những nơi có nhiễu
điện từ trờng mạnh nh trong các nhà máy, nhà máy điện mà không cần che chắn
ảnh hởng điện từ.
6. Cũng vì nhẹ và không bị ảnh hởng điện từ nên sợi quang cũng đợc sử
dụng nhiều trong máy bay, tàu thuỷ, hoặc trong công nghiệp để truyền số liệu.
7. Không gây nhiễu ra bên ngoài và cũng không gây xuyên âm giữa các sợi
quang, đảm bảo không bị nghe trộm.
8. Vì sợi quang là sợi điện môi, nên đầu vào và đầu ra của hệ thống hoàn
toàn cách điện và không có mạch vòng chảy qua đất.
9. Tiêu hao nhỏ không phụ thuộc tần số tín hiệu và tiêu hao nhỏ trong dải
tần rộng nên cho phép truyền dẫn băng rộng, truyền đợc tốc độ lớn hơn cáp kim
loại khi cùng chi phí xây dựng mạng.Trong tơng lai làm cáp thuê bao cho các dịch
vụ dải rộng cũng rất phù hợp.
8
Báo cáo thực tập
10. Vì có tiêu hao nhỏ nên cho phép đạt cự ly khoảng lặp lớn hơn của cáp
kim loại rất nhiều.
b. Nhợc điểm:
Do lu lợng thông tin đòi hỏi ngày càng lớn, dung lợng tuyến ngày càng đợc

nâng cao và đến lúc vợt quá khả năng của thiết bị truyền dẫn. Nhất là các tuyến
cáp quang, trục cáp quang có dung lợng tuyến tăng rất nhanh. Để nâng cao khả
năng của một tuyến thông tin các nhà điều hành mạng phải lựa chọn:
1. Xây dựng thêm tuyến truyền dẫn quang.
2. Nâng cấp đờng tuyến bằng phơng pháp ghép kênh theo thời gian.
3. Nâng cấp đờng truyền bằng phơng pháp ghép kênh theo bớc sóng
Hệ thống thông tin quang yêu cầu công nghệ chế tạo các linh kiện rất tinh
vi và đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối đặc là trong việc hàn nối sợi quang là rất phức
tạp.
Việc cấp nguồn điện cho trạm trung gian là khó vì không lợi dụng luôn đợc
đờng truyền nh ở trong các hệ thống thông tin điện(ví dụ nh việc cấp nguồn điện
cho trạm lọc ở giữa biển).
Chơng II: Sợi quang và sự truyền ánh sáng trong sợi quang
1. Bản chất của ánh sáng.
Bản chất của ánh sáng có thể coi là một chùm các phần tử lại rất nhỏ bé đ-
ợc phát ra từ một nguồn sáng. Các phần tử này đợc hình dung nh đang đi theo một
đờng thẳng và thâm nhập vào môi trờng trong suốt nhng lại bị phản xạ khi gặp các
môi trờng đục. Quan điểm này đã mô tả đầy đủ các hiệu ứng về quang học trong
một phạm vi riêng nào đó ví dụ nh hiện tợng phản xạ và khúc xạ ánh sáng, nhng
lại không đúng khi dùng thuyết này để giải thích về hiện tợng nhiễu xạ và giao
thoa. Vào năm 1864, Maxwell đã chứng minh bằng lý thuyết rằng bản chất của
9
Báo cáo thực tập
sóng ánh sáng là sóng điện từ. Hơn thế khi quan sát các hiệu ứng về phân cực ngời
ta thấy sự chuyển động của sóng luôn vuông góc với hớng của sóng đi, điều đó nói
lên sóng ánh sáng là sóng ngang.
2. Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng.
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng chủ yếu dựa vào hiện tợng phản xạ toàn
phần của tia sáng tại mặt phân cách hai môi trờng khi nó đi từ môi trờng đặc hoá
sang môi trờng loãng hơn.

Cho một tia sáng đi từ môi trờng có chiết suất n
1
sang môi trờng có chiết
suất n
2
(n
2
< n
1
); Tia tới 91) hợp với pháp tuyến P của mặt phân cách giữa hai môi
trờng một góc tới là . Khi sang môi trờng thứ hai, tia sáng bị khúc xạ và hợp với
pháp tuyến P một góc khúc xạ các đại lợng này đều tuân theo định luật khúc xạ
ánh sáng:
n
1
sin = sin
ứng với góc tới hạn T thì góc khúc xạ
= 90
0
lúc này sinT =
Vậy điều kiện để xây ra phản xạ toàn phần là: các tia sáng phải đi từ môi tr-
ờng chiết suất lớn hơn sang môi trờng chiết suất nhỏ hơn và góc tới của tia sáng
phải lớn hơn góc tới hạn.
10
n
2
n
1
2

P

(1)
n
2
n
1
(2)
1
P
n
2
n
1

T
Vùng phản xạ toàn phần
Báo cáo thực tập
Cấu trúc của sợi dẫn quang và các mode truyền dẫn. Để đảm bảo sự lan
truyền của ánh sáng trong sợi thì trớc hết cấu trúc của nó phải là một ống dẫn
nóng hoạt động ở dải tần quang, có dạng hình trụ làm bằng vật liệu thủy tin có chỉ
số chiết suất n
1
lớn và bao quanh lõi là một lớp vỏ phản xạ hình ống đồng tâm với
lõi và có chiết suất n
2
< n
1
. Vật liệu cấu tạo lõi sợ thờng là thủy tinh, còn vỏ phản
xạ có thể là thủy tinh hay chất dẻo trong suốt. Việc phân loại sợi quang phụ thuộc

vào sự thay đổi thành phần chiết suất của lõi sợi.
- Loại sợi có chỉ số chiết suất đồng đều ở lõi sợi gọi là sợi có chỉ số chiết
suất phân bậc (SI - Step Index).
- Loại sợi có chỉ số chiết suất Gradien (GI).
- Loại sơi phân chia theo mode truyền dẫn.
Mode ở đây chính là sự lan truyền ánh sáng dọc theo sợi đợc mô tả dới dạng
các sóng điện từ truyền dẫn. Mỗi một mode truyền dẫn là một mẫu các trờng điện
và trờng từ đợc lặp đi lặp lại dọc theo sợi ở các khoảng cách tơng đơng với bớc
sóng.
3. Các dạng phân bố chiết suất trong sợi quang
a.Khẩu độ số NA
Sự phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầu sợi
nhỏ hơn góc giới hạn
max
. Sin của góc giới hạn này đợc gọi là khẩu độ số , ký hiệu
NA.
NA=sin
max
Hình 2-1:Đờng truyền của các tia sáng với góc tới khác nhau
áp dụng công thức Snell để tính NA
Tại điểm A đối với 2 tia:
n
0
sin
max
=n
1
sin(90
0
-

0
)
n
0
=1,chiết suất của không khí
11
n
2
n
2
n
1

Max



0

0 - 90
0
1
2
3
3
2
1
A
B
Báo cáo thực tập

sin(90
0
-
0
)=cos
=
0
2
sin1


=
2
1
2
2
1
n
n

vì sin
0
=
1
2
n
n
Do đó NA=sin
max
=

2
2
2
1
nn

= n
1

2
Trong đó: =
2
1
2
2
2
1
2n
nn


1
21
n
nn


Độ lệch chiết suất tơng đối
b. Sợi quang có chiết suất nhảy bậc (sợi SI: Step- Index)
Đây là loại sợi có cấu tạo đơn giản nhất với chiết suất của lõi và lớp bọc

khác nhau một cách rõ rệt nh hình bậc thang. Các tia sáng từ nguồn quang phóng
vào đầu sợi với góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đờng khác nhau.
Hình 2-2: Sự truyền ánh sáng trong sợi có chiết suất nhảy bậc (SI)
Các tia sáng truyền trong lõi sợi với cùng vận tốc (vì v = c/n
1
, ở đây n
1
không đổi) mà chiều dài đờng truyền khác nhau nên thời gian truyền sẽ khác nhau
trên cùng một chiều dài sợi. Điều này dẫn tới một hiện tợng: Khi đa một xung ánh
sáng hẹp vào đầu sợi lại nhận đợc một xung ánh sáng rộng hơn ở cuối sợi. Đây là
hiện tợng tán sắc, do có độ tán sắc lớn nên sợi SI không thể truyền tín hiệu số có
tốc độ cao qua cự li dài đợc. Nhợc điểm này có thể khắc phục đợc trong loại sợi có
chiết suất giảm dần.
c. Sợi quang có chiết suất giảm dần (sợi GI: Graded- Index).
Sợi GI có dạng phân bố chiết suất lõi hình Parabol:

=
bran
ar
a
r
n
rn
,2
2
1
,1
)(
12
n
b
a
a
0

n
2
b
n
1
n
2
n
2
n
1
>
n
2

Báo cáo thực tập
Vì chiết suất lõi thay đổi một cách liên tục nên tia sáng truyền trong lõi bị
uốn cong dần.
Hình 2-3:Sự truyền ánh sáng trong sợi GI
Đờng truyền của các tia sáng trong sợi GI cũng không bằng nhau nhng vận
tốc truyền cũng thay đôỉ theo. Các tia truyền xa trục có đờng truyền dài hơn nhng
có vận tốc truyền lớn hơn (v = c/n) và ngợc lại, các tia truyền gần trục có đờng
truyền ngắn hơn nhng vận tốc truyền lại nhỏ hơn. Tia truyền dọc theo trục có đờng
truyền ngắn nhất nhng đi với vận tốc nhỏ nhất vì chiết suất ở trục là lớn nhất. Nếu
chế tạo chính xác sự phân bố chiết suất theo đờng Parabol ( g = 2) thì đờng đi của
các tia sáng có dạng hình sin và thời gian truyền của các tia này bằng nhau. Độ tán
sắc của sợi GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI. Ví dụ độ chênh lệch thời gian truyền
qua một Km chỉ khoảng 0,1 ns.
Cũng cần lu ý rằng góc mở ở đầu sợi GI cũng thay đổi theo bán kính R vì
n

1
là hàm n
1
(r).
Sin(r) =
2
21
)( nrn

= NA
2
)(1
a
r

<= NA.
Trên trục sợi: r = 0 thì (0) =
max
Trên mặt giao tiếp: r = a thì (a) = 0
d. Sợi đa mode (MM: Multi- Mode)
Sợi đa mode có đờng kính lõi và khẩu độ số lớn nên thừa số V và số mode
N cũng lớn.
Các thống số của loại sợi đa mode thông dụng (50/125àm) là:
- Đờng kính lõi: d = 2a = 50àm
13
n(r)
b
a
a
0

n
2
b
n
1
n
2
n
2
n
1
(r)
Báo cáo thực tập
- Đờng kính lớp bọc: D = 2b = 125àm
- Độ lệch chiết suất: = 0,01 = 1%
- Chiết suất lớn nhất của lõi: n
1
= 1,46
Nếu làm việc ở bớc sóng = 0,85àm thì:
V =
382
2

2
1
=
anNAa

Và số mode truyền đợc trong sợi là: ( Nếu là sợi SI)
N =
726
2
2

V
Sợi đa mode có thể có chiết suất nhảy bậc hoặc chiết suất giảm dần
a. Sợi SI b. Sợi GI
Hình2-4 Kích thớc sợi đa mode theo tiêu chuẩn CCITT (50/125
à
m)
e. Sợi đơn mode (SM: Single Mode)
Khi giảm kích thớc lõi sợi để chỉ có một mode sóng cơ bản, truyền đợc
trong sợi thì sợi đợc gọi là sợi đơn mode. Sợi làm việc ở chế độ đơn mode khi thừa
số V< V
C1
= 2,405.
Vì chỉ có một mode sóng truyền trong sợi nên độ tán sắc do nhiều đờng
truyền bằng không và sợi đơn mode có dạng phân bố chiết suất nhảy bậc.
Các thông có của sợi đơn mode thông dụng là:
- Đờng kính lõi: d = 2a = 9àm ữ 10àm
- Đờng kính lớp bọc: D = 2b = 125àm
- Độ lệch chiết suất: = 0,003 = 0,3%
- Chiết suất lõi: n
1
= 1,46
14
50

à
m
125
à
m
n
2
n
1
125
à
m
n
2
n
1
50
à
m
125
à
m
0
n
2
n
1
9
à
m

Báo cáo thực tập
Hình2-5: Kích thớc sợi đơn mode
ở đây chỉ so sánh những nét nổi bật của hai loại sợi này. Độ tán sắc của sợi
đơn mode nhỏ hơn nhiều so với sợi đa mode (kể cả loại sợi GI, đặc biệt ở bớc sóng
= 1300nm, độ tán sắc của sợi đơn mode rất thấp. Do đó dải thông của sợi đơn
mode rất rộng. Song vì kích thớc lõi sợi đơn mode quá nhỏ nên đòi hỏi kích thớc
của các linh kiện quang cũng phải tơng đơng và các thiết bị hàn nối sợi đơn mode
phải có độ chính xác rất cao. Các yêu cầu này ngày nay đều có thể đáp ứng và do
đó sợi đơn mode đang đợc dùng phổ biến.
4. Cấu trúc các loại sợi dẫn quang
15
r
n
2
n
1
n
(Sợi đa mode
chiết suất biến
đổi SI - MM
xung vào xung ra
n
2
n
1
n
(Sợi đơn mode SM)
xung vào xung ra
r
xung vào

n
2
n
1
n
(Sợi đa mode chiết
suất bậc SI - MM
xung ra
Báo cáo thực tập
Hình1-5:
Danh mục Loại sợi
Phân loại theo chỉ số chiết suất - Sợi có chỉ số chiết suất phân bậc.
- Sợi có chỉ số chiết suất Gradien.
Phân loại theo Mode truyền dẫn - Sợi đơn Mođe.
- Sợi đa Mode.
Phân loại theo cấu trúc vật liệu - Sợi thủy tinh.
- Sợi lõi thủy tinh vỏ chất dẻo.
- Sợi thủy tinh nhiều thành phần.
- Sợi chất dẻo.
Bảng2-1: Phân loại sợi dẫn quang dựa vào chiết suất, mode truyền dẫn và cấu trúc
vật liệu
5. Đặc tính vật lý của sợi quang:
Nhìn chung chúng có cấu tạo từ lõi và vỏ phản xạ, toàn bộ tạo nên sợi dẫn
quang dài và mảnh, chúng có vai trò truyền tính hiệu thông tin ở cự ly xa và tốc độ
lớn nên phải đợc cấu tạo bằng các vật liệu phù hợp với bản chất của chúng. Nhng
trong thực tế, sợi dẫn quang lại phải chịu những ứng suất và lực căng trong quá
trình bọc cáp, quá trình lắp đặt cũng nh khai thác ở các môi trờng thực tế. Vì vậy,
ngoài các đặc tính truyền dẫn của sợi dẫn quang, các đặc tính cơ học của nó đóng
vai trò rất quan trọng trong quá trình vận hành khai thác trong hệ thống thông tin.
Các đặc tính đó đợc thể hiện ở lúc chế tạo cáp, lắp đặt cáp và trong suốt quá trình

khai thác. Trong lúc bọc cáp và lắp đặt tuyến, tải trọng tác động vào sợi có thể ở
dạng xung lực hoặc thay đổi từ từ. Khi cáp đợc khai thác thì các tải trọng thờng
thay đổi chậm, có thể do ảnh hởng từ nhiệt độ hay sự thay đổi của môi trờng lắp
đặt cáp Sức bền và độ mỏi là hai đặc tính cơ bản của sợi quang. Sợi quang đợc
16
Báo cáo thực tập
chế tạo từ thủy tinh nên nó cũng dễ vỡ nh gơng kính và các loại thủy tinh thông th-
ờng khác và nh vậy sợi quang không phải là sản phẩm chịu lực khoẻ. Song ứng
suất phá vỡ theo chiều dọc của nó có thể so sánh đợc với các dây kim loại. Lực
liên kết của các nguyên tử cấu tạo nên sợi dẫn quang đã chi phối đến sức bền thực
chất của nó. Sợi quang thủy tin có độ dài ngắn có thể chịu lực căng lớn nhất
khoảng 14 GPa. Trong khi đó sợi thép chịu 20 GPa. Sự khác nhau đó là do tính
không thể co giãn đợc của sợi thủy tinh so với sợi kim loại, khi tới ngỡng gây đứt,
sợi thủy tin có thể giảm một lợng không đáng kể khoảng 1% trớc khi bị kéo đứt.
Trên thực tế, sự tồn tại những tập trung ứng suất ở bề mặt của các vết nức hoặc vết
rạn sẽ giới hạn độ dài trung bình của các sợi quang dài nằm trong khoảng 700 đến
3500 MPa. Lực gãy nứt của độ dài sợi đã cho đợc xác định dựa vào kích cỡ và
cấu trúc hình học của vết nứt nghiêm trọng nhất trên sợi. Ví dụ một kiểu vết nứt cơ
học sau, nó có dạng hình elip nh vậy quy về dạng chung có tên là vết rạn Griffich.
Nếu gọi độ rộng vết nứt là W, độ sâu là X và bán kính đầu mút là thì sức bền của
vết rạn sợi thủy tinh có quan hệ sau:
K = Y. . X
trong đó: K: cờng độ ứng suất (đơn vị là: megaposcal)
X: (mm)
Y: hằng số
Giá trị lớn nhất của K sẽ phụ thuộc vào thành phần của thủy tinh nhng dự
kiến nằm trong dải từ 0,6 ữ 0,9 MN/Cai
3P
17
Bán kính đầu

W
x
mút 0
ứng suất
Báo cáo thực tập
Hình 2-7.Mẫu giả định về vết rạn nứt trên sợi dẫn quang
Nhìn chung, trên sợi dẫn quang có chứa nhiều vết rạn nứt có sự phân bố
ngẫu nhiên cho nên lực gãy đứt phải đợc xác định theo thống kê. Nếu gọi F(,L) là
xác suất tích lũy, L là chiều dài sợi bị giới hạn dới một ứng suất , và giả thiết
rằng các vết nứt là độc lập đợc phân bố ngẫu nhiên trên sợi dẫn quang và sự gãy
đứt sẽ xảy ra ở vết nứt nghiêm trọng nhất, thì ta có:
F(,L) = 1 - e
-LN(

)
với N() số tích lũy các vết nứt trên một đơn vị độ dài có một sức bền nhỏ
hơn .
Ngợc lại, độ mỏi lại liên quan đến sự lớn dần của các vết nứt có trên sợi dẫn
quang dới tác động của độ ẩm và ứng suất căng. Sự lớn dần của vết nứt làm cho
sợi bị đứt ở một ứng suất thấp kém so với ứng suất dùng để kiểm tra độ bền của
sợi. Vết nứt nh ví dụ trên sẽ cắt thông qua sợi dây do sự ăn mòn của vật liệu sợi tại
đầu mút vết nứt. Nguyên nhân thứ nhất là sự xuất hiện của nớc từ môi trờng ngoài
xâm nhập vào, nó làm giảm sự liên kết phân tử SiO
2
trong thuỷ tinh. Tốc độ của
phản ứng sẽ tăng khi sợi chịu sự tác động của ứng suất đặt vào nó. Nhng theo thực
nghiệm thì sự mỏi tĩnh học sẽ không xảy ra nếu nh mức ứng xuất nhỏ hơn xấp xỉ
0,20 sức bền. Trong thực tế các loại vỏ bọc dùng trong sợi dẫn quang hiện nay có
khả năng để bảo vệ chống lai sự ăn mòn của môi trờng ngoài, một yếu tố quan
trọng nữa là độ mỏi động. Khi các sợi dây quang đặt vào trong đờng ống cáp ,nó

phải chịu ứng xuất lặp đi lặp lại do tác động của dây cáp lên. Cáp bị dâng là do
những cọ sát giữ cáp và đờng ống hoặc dụng cụ dẫn cáp trong các bể cáp ở các
tuyến cáp đi lợn vòng. Cáp treo cũng chịu các ứng xuất tăng lên do các tác động
của gió .
18
Báo cáo thực tập
Vật liệu chế tạo sợi quang bao gồm các loại sau :
- Sợi thuỷ tinh :Chủ yếu dùng dioxit Silic (SiO
2
).
- Sợi thuỷ tinh Halogen :Là thuỷ tinh thuộc họ Halogen từ các nguyên tố
nhóm VII của bảng hệ thống tuần hoàn .
- Sợi thuỷ tinh tích cực :Là sự kết hợp các nguyên tố đất hiếm vào sợi thụ
động bình thờng thuỷ tinh:
- Các loại sợi vỏ chất dẻo :Vỏ thờng đợc chế tạo từ hỗn hợp Pôlime có chỉ
số chiết suất hoá bởi dioxit Silic.
- Sợi chất dẻo : Là loại sợi sợi chiết xuất phân bậc có lõi và vỏ phản xạ hoàn
toàn đợc cấu tạo từ vật liệu chất dẻo .
6. Suy giảm tín hiệu trên sợi dẫn quang:
a. Suy hao do hấp thụ:
- Sự hấp thụ của các tạp chất kim loại: Các tạp chất kim loại trong thuỷ tinh
là một trong những nguồn hấp thụ năng lợng ánh sáng. Các tạp chất thờng gặp là
Sắt (Fe), Đồng (Cu), Mangan (Mn), Chromium (Cr), Cobal (Co), Niken (Ni).
Mức độ hấp thụ của từng loại tạp chất phụ thuộc vào nồng độ tạp chất và b-
ớc sóng ánh sáng truyền qua nó.
Với nồng độ tạp chất một phần triệu (10
-6
) thì độ hấp thụ của vài tạp chất
nh trên.
19

400
500
0
600
800
200
100
300
600
500
(dB/km)
12001000 1400
Mn
(
nm)
1600
Fe
Cu

Báo cáo thực tập
Hình2-8: Độ hấp thụ của các tạp chất kim loại
Để có đợc sợi quang có độ suy hao dới 1 dB/Km cần phải có thuỷ tinh thật
tinh khiết với nồng độ tạp chất không quá một phần tỉ (10
-9
).
- Sự hấp thụ của ion OH: Sự có mặt của các ion OH trong sợi quang cũng
tạo ra một độ suy hao hấp thụ đáng kể. Đặc biệt, độ hấp thụ tăng vọt ở các bớc
sóng gần 950nm, 1240nm, 1400nm.
Nh vậy độ ẩm cũng là một trong những nguyên nhân gây suy hao của sợi
quang. Trong quá trình chế tạo nồng độ của các ion OH trong lõi sợi đợc giữ ở

mức dới một phần tỉ để giảm độ hấp thụ của nó.
Hình2-9: Độ hấp thụ của ion OH(với nồng độ 10
-6
)
- Sự hấp thụ bằng cực tím và hồng ngoại: Ngay cả khi sợi quang và thuỷ
tinh có độ tinh khiết cao sự hấp thụ vẫn xảy ra. Bản thân thuỷ tinh tinh khiết cũng
hấp thụ ánh sáng trong vùng cực tím và vùng hồng ngoại. Độ hấp thụ thay đổi theo
bớc sóng, sự hấp thụ trong vùng hồng ngoại gây trở ngại cho khuynh hớng sử
dụng các bớc sóng dài trong thông tin quang.
20
Hấp thụ cực tím
1000
10
1
0,1
0,01
600 800
100

(dB/km)
1400
1200
1600
(
nm)
Hấp thụ hồng ngoại
1000
3
1
600

0
2
800

(dB/km)
1400
1200
1600
(
nm)
Báo cáo thực tập
Hình2-10: Suy hao hấp thụ vùng cực tím và hồng ngoại
b. Suy hao do tán xạ
- Tán xạ Rayleigh: Nói chung khi sóng điện từ truyền trong môi trờng điện
môi gặp những chỗ không đồng nhất sẽ xảy ra hiện tợng tán xạ. Những chỗ không
đồng nhất sẽ xảy ra hiện tợng tán xạ. Những chỗ không đồng nhất trong sợi quang
do cách sắp xếp của các phần tử thuỷ tinh, các khuyết tật của sợi nh bọt không khí,
các vết nứt khi kích thớc của vùng không đồng nhất vào khoảng một phần mời
bớc sóng thì chúng trở thành những nguồn điểm để tán xạ. Các tia sáng truyền qua
những chỗ không đồng nhất này sẽ toả ra nhiều hớng. Chỉ một phần năng lợng ánh
sáng tiếp tục truyền theo hớng cũ, phần còn lại truyền theo hớng khác, thậm chí
truyền ngợc về phía nguồn quang. Độ suy hao của tán xạ Rayleigh tỷ lệ nghịch với
luỹ thừa bậc 4 của bớc sóng (
-4
) nên giảm rất nhanh về bớc sóng dài.
ở bớc sóng 850nm suy hao do tán xạ Rayleigh của sợi silica khoảng 1 đến
2 db/km và ở bớc sóng 1300nm suy hao chỉ khoảng 0,3db/km. ở bớc sóng
1550nm suy hao này còn thấp hơn nữa.
Cần lu ý rằng tán xạ Rayleigh là một nguyên nhân gây suy hao cho sợi
quang nhng hiện tợng này lại đợc ứng dụng để đo lờng trong các máy đo quang

dội.
21
1
0,7
0
0,3
0,8
0,9
1
2
3
4
5
(
dB/km)
1,5
1,1
1,2 1,4
1,3
(à
m)
1,6
Báo cáo thực tập
Hình2-11:Suy hao do tán xạ Rayleigh
- Tán xạ do mặt phân cách giữa lõi và lớp bọc không hoàn hảo: Khi tia sáng
truyền đến những chỗ không hoàn hảo giữa lõi và lớp bọc tia sáng sẽ bị tán xạ.
Lúc đó một tia tới sẽ có nhiều tia phản xạ với các góc phản xạ khác nhau. Những
tia có góc phản xạ nhỏ hơn góc tới hạn sẽ khúc xạ ra lớp bọc và bị suy hao dần.
c. Suy hao do sợi bị uốn cong:
- Vi uốn cong: Khi sợi quang bị chèn ép tạo nên những chỗ uốn cong nhỏ thì

suy hao của sợi cũng tăng lên. Sự suy hao này xuất hiện do tia sáng bị lệch trục
khi đi qua những chỗ vi uốn cong đó. Một cách chính xác hơn, sự phân bố trờng bị
xáo trộn khi đi qua những chỗ vi uốn cong và dẫn tới sự phát xạ năng lợng ra khỏi
lõi sợi.
Đặc biệt sợi đơn mode rất nhạy cảm với những chỗ vi uốn cong, nhất là về
phía bớc sóng dài.
- Uốn cong khi sợi bị uốn cong với bán kính uốn cong càng nhỏ thì suy hao
càng tăng. Dĩ nhiên không thể tránh đợc việc uốn cong sợi quang trong quá trình
chế tạo và lắp đặt. Song nếu giữ cho bán kính uốn cong lớn hơn một bán kính tối
thiểu cho phép thì suy hao do uốn cong không đáng kể. Bán kính uốn cong tối
thiểu do nhà sản xuất đề nghị thông thờng từ 30mm đến 50mm.
22
(
dB/km)
0,01
0
10
20
1
0,1
10
30
40
60
50
R (mm)
Báo cáo thực tập
Hình2-12: Suy hao do uốn cong thay đổi theo bán kính R
Chơng III: Cáp quang
1.Khái quát chung:

Để đa đợc sợi dẫn quang vào sử dụng trong môi trờng thực tế của mạng lới
viễn thông, các sợi cần phải kết hợp lại thành cáp với môi trờng lắp đặt. Cấu trúc
của cáp sợi quang rất đa dạng và khác nhau ở nhiều điểm, tuỳ thuộc vào các điều
kiện cụ thể và dựa vào môi trờng đặt cáp mà cpá quang cũng có các tên nh cáp
kim loại là:
- cáp chôn trực tiếp dới đất
- cáp kéo trong cống
- cáp treo ngoài trời
- Cáp đặt trong nhà
- Cáp nối giữa các thiết bị
- Cáp ngập nớc
- Cáp thả biển
Đối với từng loại cáp khác nhau sẽ có thiết kế khác nhau, nhng các nguyên
lý cơ bản về thiết kế đều phải có trong mọi loại cáp. Đặc thù về cấu trúc sợi quang
có đợc là do có đặc tính cơ học của sợi thuỷ tinh. Một đặc tính cơ học quan trọng
là tải trọng quanh trục cho phép lớn nhất trên cáp vì yếu tố này sẽ xác định độ dài
của cáp đợc đặt.
2. Các phần tử của cáp:
Cũng nh cáp kim loại ,cáp quang c ũng có những yêu cầu ,đặc điểm cần
phải đáp ứng trớc hết lớp vỏ bao bên ngoài để bảo vệ sợi quang khỏi ảnh hởng của
môi trờng nh côn trùng, độ ẩm, nhiệt độ hoặc các lực cơ học tác động. Cáp cần
đáp ứng các yêu cầu sau:
- Không bị ảnh hởng nhiễu điện tử.
- Không thấm nớc, lọc nớc.
- Chống đợc các ảnh hởng của tác động cơ học nh va chạm, lực kéo, lực
nén, uốn cong
23
Báo cáo thực tập
- ổn định nhiệt khi nhiệt độ thay đổi.
- ít bị bão hoà ,có thời gian làm việc lâu.

- Trọng lợng nhỏ và kích thớc bé.
Cấu tạo của cáp quang gồm:
a. Lõi cáp : Các sợi cáp đã đợc bọc chặt nằm trong cấu trúc lỏng ,cả sợi và
cấu trúc lỏng hoặc rãnh kết hợp với nhau tạo thành lõi cáp .Lõi thờng bao quanh
phần tử gia cờng của cáp. Các thành phần tạo rãnh hoặc các ống bọc thờng đợc
làm bằng chất dẻo.
Bảng 3-1: Các đặc tính vật liệu dùng làm lõi :
Vật liệu Lực căng
(KG/mm
2
)
Độ giảm dài phá
huỷ cáp (90)
Module young
(KG/mm
2
. 10
2
)
Giảm nhiệt
10
-5
/
0
C
Sợi quang 500 5 71 0,05
Nylon 5,6 ữ 6,5 300 1,3 ữ 2,4 20
Polyethylene:
Mật độ cao
2,1 ữ 3,8 15 ữ 100 0,4 ữ 0,7 11 ữ 13

Polyethylene:
Mật độ thấp 0,7 ữ 1,4 90 ữ 650 0,1 ữ 0,24 10 ữ 22
Polypropylene 3,3 ữ 4,2 200 ữ 700 1,1 ữ 1,4 8 ữ 9,5
Polyvinilehlo
Rride (PVC)
0,7 ữ 0,24 200 ữ 400 0,1 7 ữ 21
Fluoroethylen
Propylene (FEP)
2 ữ 3,2 250 ữ 330 0,35 8,3 ữ 10,5
Plybuthylen
Terephthalete (PBT)
6 200 2,5 6 ữ 9
b. Thành phần gia cờng:
là các phần tử tạo cho cáp có lực cơ học cần thiết để chịu đợc căng và co
đặc biệt là bảo đảm tính ổn định cho cáp.
Các vật liệu có Modul Young cao thờng đợc sử dụng làm thành phần gia c-
ờng .Ngoài ra,yêu cầu vật liệu gia cờng là phải nhẹ ,có độ mềm dẻo .Đay là các
đặc tính quang trọng quá trình lắp đặt kéo cáp trong cống .Thành phần gia cờng là
kim loại hay phi kim .Nó có thể đợc đặt ở tâm cáp hoặc phân bố ở các lớp ngoài
đồng tâm với cáp .
Bảng 3-2: Các đặc điểm của vật liệu thành phần gia cờng.
Vật liệu
Trọng Modul ứng suất Độ giãn ứng suất Độ giãn
24
Báo cáo thực tập
lợng
riêng
young
(KG/mm
2

)
thu đợc
(KG/mm
2
)
dài thu đ-
ợc (90)
phá vỡ
(KG/mm
2
)
dài gãy
đứt (90)
- Sợi thép
- Sợi cacbon
- Sợi chất dẻo
pha thủy tinh
(GFRP)
- Kevlav 49
- Kevlav 29
7,86
1,5
2,48
1,44
1,44
20 . 10
3
10-20.10
3
9 . 10

3
13 . 10
3
6 . 10
3
40 150
150 200
300
300
70
0,2 1
1 - 1,5
3
2
1,2
50 300
150 200
300
300
300
20 - 25
1,5
2,4
2
4
Các thành phần kim loại thờng là thép vì thép có modul Young cao,hệ số
giãn nở nhiệt thấp. Thép là vật liệu không đắt nhng cần phải bảo vệ chống ăn mòn
và chống phóng điện khi có điện áp trên nó. Dùng thép làm thành phần gia cờng sẽ
không hợp với các loại thép có yêu cầu có tính mền dẻo cao. Các thành phần gia c-
ờng phi kim loại thờng là các sợi dẻo pha thuỷ tinh hoặc sợi aramid.Các sợi

aramid không có hiệu quả trong việc chống hiệu ứng co, vì vậy thờng đợc đặt ở
phần ngoài của cáp. Modul Young của sợi aramid rất cao, trọng lợng rất thấp cho
nên nó cạnh tranh với cả thép.Các loại cáp sợi quang chỉ sử dụng các thành phần
gia cờng là chất dẻo hoặc sợi aramid gọi là cáp phi kim loại, cáp này có trọng lợng
nhỏ và không nhạy cảm với ảnh hởng của trờng điện. Các sợi cácbon cũng có thể
làm gia còng cho cáp nhng giá thành cao nên cha đợc sử dụng rộng rãi.
c.Vỏ cáp:
Vỏ cáp sợi quang có chức năng cơ bản là bảo vệ cáp và có tính chất quyết
định tuổi thọ của cáp .Vỏ cáp có thể đợc bọc đệm để bảo vệ lõi cáp khỏi bị các tác
động của ứng xuất cơ học và môi trờng bên ngoài .Vật liệu chế tạo vỏ ngoài cáp
thờng là PVCpolyetylen và Polyurthane và pôlyurethane. Trong các vật liệu này,
PVC có các đặc tính cơ học tốt, rất mềm dẻo và chậm bắt lửa, nhng lại dễ hút ẩm.
Pôlyêthylen có độ hút ẩm thấp hơn PVC khoảng 100 lần, có đặc tính cơ học và
hoá học cao nhng lại dễ cháy và ít mềm dẻo hơn PVC. Pôlyurethan có độ ma sát
thấp cho nên rất phù hợp cho cáp kéo trong ống.Còn pôlyurethan thờng làm vỏ bọc
trong của cáp vì nó rất mềm, nó không đợc sử dụng làm vỏ bọc ngoài vì có hệ số
ma sát cao, các đặc tính cơ học thấp.
Vỏ bọc,kim loại của cáp thờng là các băng thép nhẵn hoặc các sợi thép xếp
thành hình vỏ bọc. Các vỏ này thờng dùng cho các loại cáp chôn trực tiếp để bảo
25