Home » cáp quang fpt siêu tốc » Cáp quang đơn mode có khả năng truyền tín hiệu tốt nhất

Cáp quang đơn mode có khả năng truyền tín hiệu tốt nhất

Tại sao Cáp quang đơn mode có khả năng truyền tín hiệu tốt nhất?

Sợi cáp quang đơn mode truyền xa và tốt hơn sợi cáp quang đa mode.Trong Single mode, ánh sáng đi theo gần như một đường thẳng trùng với trục cáp, còn trong Multi Mode, ánh sáng đi theo một chùm tia sáng có dạng đồ hình sin đồng trục (vì thế mà ta có thể ghép thêm nhiều ánh sáng có các bước sóng khác nhau). Sợi quang đa mode sẽ gặp hiện tượng tán sắc trong sợi quang giữa các mode truyền dẫn. Đây là yếu điểm chính của đa mode so với đơn mode. Do đó mà tín hiệu trong sợi quang đa mode dễ bị tán xạ hơn, tốc độ truyền kém hơn và khoảng cách truyền gần hơn.

Sợi quang có chỉ số bước và chỉ số lớp tuỳ theo hình dạng và chiết suất của các phần của lõi sợi. Sợi quang đơn mode hay đa mode phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng truyền trong đó. Cùng một sợi quang nhưng nó có thể là sợi đơn mode với bước sóng nay và là sợi đa mode với bước sóng khác. Tuy nhiên trong sợi quang, người ta chỉ truyền một số bước sóng nhất định. Những bước sóng này gọi là các cửa số quang. Ba bước sóng đó là 850nm, 1330nm, 1550nm. Thường thì bước sóng 850nm ít được dùng. MM có các bước sóng chuẩn là: 780, 850 và 1300. Hiện nay các thiết bị ít dùng bước sóng 780. SM có các bước sóng: 1310, 1550, 1627. Các thiết bị SM dùng công nghệ DWM thì còn có thể sử dụng nhiều bước sóng khác nữa. Do đó khái niệm sợi đa mode và đơn mode phải gắn liền với bước sóng truyền. Khoảng cách truyền (theo khuyến cáo) của cáp đa mode là 500m. Khoảng cách truyền (theo khuyến cáo) của cáp đơn mode là 3000m. Sợi quang đơn mode được dùng chủ yếu do ko có hiện tượng tán sắc giữa các mode là nguyên nhân chủ yếu gây nhiễu ở sợi quang. Sợi đơn mode được dùng để làm mạng backbone còn sợi đa mode chỉ dùng truyền giữa các mạng trong vùng. Thêm nữa cả đơn mode và đa mode đều dùng ánh sáng laser hoặc led được, còn sử dụng cái nào là tuỳ vào từng trường hợp cụ thể do nhu cầu và yêu cầu của mạng.

sợi cáp quang đơn mode
sợi cáp quang đơn mode

Khi truyền trong sợi cáp quang, sóng ánh sáng bị chi phối bởi một số hiện tượng sau:

  • (*) Suy giảm (attenuation): Suy giảm trong sợi quang do hai nguyên nhân chính, là hấp thụ của vật liệu và tán xạ ReyLeng. Hấp thụ vật liệu nhỏ hơn tán xạ ReyLeng nên có thể bỏ qua. Tán xạ ReyLeng do các thăng giáng vi sai trong cấu trúc vật liệu, và giảm khi bước sóng tăng. Đồ thị tổng hợp của các nguyên nhân suy giảm giúp tìm ra ba cửa sổ truyền sóng sử dụng rộng rãi ngày nay (800nm, 1300nm và 1550nm)
  • Tán sắc (dispersion): Tán sắc là hiện tượng các thành phần khác nhau của tín hiệu cần truyền truyền đi với các tốc độ khác nhau trong sợi quang. Tán sắc do đó gây ra hiện tượng giãn xung ánh sáng ở đầu ra, gây ra nhiễu chồng phổ và là nguyên nhân chính dẫn đến hạn chế của khoảng cách truyền trong sợi quang ngày nay. Có một số loại tán sắc khác nhau, gồm tán sắc mode (sợi quang đa mode mới có), tán sắc phân cực và tán sắc đơn sắc (gồm tán sắc vật liệu + tán sắc ống dẫn sóng), mỗi loại có một ảnh hưởng khác nhau đến quá trình truyền của tín hiệu. Các loại sợi quang dịch tán sắc hạn chế được một phần vấn đề này nên có khoảng cách truyền xa (longhaul).

Các hiệu ứng phi tuyến: Khi truyền nhiều mode trong sợi cáp quang, hiện tượng phi tuyến gây ra hiện tượng sinh ra các hài từ các mode truyền cơ bản, dẫn đến nhiễu tại đầu thu và giảm công suất tín hiệu truyền.

Các hiện tượng này có ảnh hưởng càng rõ rệt ở khoảng cách càng lớn, và khoảng cách cũng không phải là tham số duy nhất. Chúng làm ảnh hưởng tiêu cực đến biên độ, tần số, các tham số khác về xung truyền, và do đó ảnh hưởng đến khả năng nhận dạng của đầu thu. Hơn nữa, các ảnh hưởng này lại không giống nhau, ví dụ bộ khuyếch đại có thể dùng để hạn chế vấn đề attenuation, nhưng vô hiệu với giãn xung, và các bộ tái tạo xung không thể đảm bảo công suất ngưỡng của đầu thu…gây ra nhiều khó khăn trong khắc phục

Trong số các ảnh hưởng thì tán sắc là nghiêm trọng nhất, và trong số các loại tán sắc thì tán sắc mode là đáng kể nhất. Hãy tưởng tượng hai mode sóng ở lõi và ở ngoài nhất. Khoảng cách về thời gian khi đến đích của chúng là yếu tố quyết định đến khoảng cách truyền. Thông thường khoảng cách này không được vượt quá 1/2 chu kỳ xung cần truyền để bộ thu có khả năng hồi phục tín hiệu như cũ. Đó là lý do chính để sợi đơn mode truyền tốt hơn sợi đa mode trên các tham số kỹ thuật chung. Ngoài ra, còn rất nhiều vấn đề nếu muốn thực sự hiểu được vấn đề mode và phân biệt giữa chúng. Truyền dẫn quang với power budget là bài toán cần phải cẩn thận khi tính toán thiết kế. Ngày nay, công nghệ WDM và các phát hiện mới trong kỹ thuật quang đã và đang hướng thế hệ mạng đến một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của Optical Internet.

Đường kính lõi của sợi quang đơn mode nhỏ hơn đường kính lõi của sợi quang đa mode. Điều này xuất phát từ điều kiện đảm bảo tính đơn mode của sợi quang cho bởi công thức sau:

(2*PI/lamda)*a*sqr(n1*n1-n2*n2) <2.405

Trong đó lamda là bước sóng, a là đường kính lõi sợi quang và n1, n2 lần lượt là chiết suất lõi vỏ. Trên đồ thị biểu diễn số mode và diameter, bạn cần kéo dài a để có thêm số mode truyền sóng.

Rõ ràng với một bước sóng đơn mode tới hạn lamda, chiết suất lõi vỏ xác định, thì đường kính sợi quang bị hạn chế bởi công thức trên.

Thực tế ánh sáng có lưỡng tính sóng hạt, và đó đã trở thành một cuộc tranh cãi lớn nhất trong lịch sử Vật lý những năm cuối thế kỷ 19. Tiếp cận theo quang học tia và quang học lượng tử đều cần thiết để lý giải các hiện tượng truyền sóng ánh sáng trong sợi quang, tuy nhiên, bản chất điện từ của sóng ánh sáng giúp giải quyết các vấn đề sáng tỏ và dễ hiểu hơn nhiều so với các lý giải trong quang học tia. Đơn cử với mode sóng, tiếp cận theo quang học lượng tử giúp bạn có thể hiểu được vấn đề tán sắc phân cực (trong chế độ đơn mode về bản chất vật lý vẫn là dẫn xuất của hai nghiệm độc lập nhưng cùng hằng số truyền sóng, tức vẫn “đa mode”), vấn đề tán sắc ống dẫn sóng (phân bố năng lượng của mode khi truyền trong sợi quang ở lõi và vỏ, phân bố này không giống nhau với các mode khác nhau, dẫn đến năng lượng của sóng đi trong các vùng có chiết suất n thay đổi, và là nguyên nhân của tán sắc). Chúng ta không cần hiểu sâu sắc đến độ hệ Maxoen giải ntn, nhưng nắm được phương pháp tiếp cận này giúp chúng ta hiểu tốt hơn về sợi quang và các vấn đề truyền dẫn trên sợi quang. Ngoài ra, đưa 2 sợi quang trần thì không thể phân biệt được SM và MM đâu. Để phân biệt được thì bạn phải có Microscope hoặc Fusion Splicer.

Share Button
Content Protection by DMCA.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *