kỹ thuật
- Sự phân tán màu sắc
- Các đặc điểm thuộc về các sợi
- Bảng tóm tắt các thông số của sợi quang
- Mục tiêu
- Các phương thức truyền
- GIẢM PHƯƠNG THỨC PHÂN TÁN: Sợi Quang Chiết Suất Phân Bậc Và Sợi Quang Đơn
- Sự suy hao
- Độ rộng băng tần
3.Phương thức phân tán
để mô tả độ rộng băng tần, độ suy giảm và các cửa sổ
để mô tả chỉ số bước, chỉ số phân cấp và sợi monomode
mô tả phương thức và sự phân tán màu sắc
Chỉ số khúc xạ hiệu quả và tần số cắt
Đa phương thức hoặc đơn phương thức
Tần số chuẩn hóa
Tần số chuẩn hóa V là một tham số chứa tất cả các biến chính mà từ đó sự lan truyền phụ thuộc: Bước sóng của năng lượng ánh sáng, tia lõi, chỉ số khúc xạ của lõi và lớp phủ.
Sợi quang đơn phải có V <2,405, để chỉ chế độ đầu tiên (chế độ chính) lan truyền
Theo số lượng chế độ hoạt động, các sợi là đa phương thức hoặc và đơn phương thức
Các phương thức truyền sóng:
Với giá trị V, chỉ phụ thuộc vào hình học và thông số của sợi quang, năng lượng ánh sáng sẽ truyền bên trong sợi quang chỉ qua các chế độ có Tần số cắt Vc thấp hơn V.
chế độ thứ nhất còn đgl "chính" có Vc=0, chế độ thứ 2 có Vc-2.405 và chế độ ưu việt có tần số cắt tăng dần Vc
Đối với mỗi chế độ truyền có giá trị của V dgl tần số cắt Vc, trong đó không có sự lan truyền
Sợi đơn mode
sợi quang chiết suất phân bậc
Một cách để giảm sự phân tán theo phương thức là làm cho Lõi sao cho có sự thay đổi dần dần của chỉ số khúc xạ từ trung tâm về phía Lớp phủ
tia sáng thay vì bị phản xạ đột ngột bởi Lớp phủ, lại bị lệch với tính liên tục (khúc xạ liên tục) và đường đi của nó trở thành đường cong. Các tia đi vào với một góc vượt trội vẫn chạy được một khoảng cách xa hơn.
Tuy nhiên, tốc độ lan truyền cao hơn ở phần bên ngoài lõi (vì chỉ số khúc xạ thấp hơn), thời gian chạy của các tia chạy các khoảng cách khác nhau sẽ bù lại. Sợi này, được gọi là Chỉ Số Phân Loại, được đặc trưng bởi độ phân tán theo phương thức thấp hơn loại được giới thiệu bởi chỉ số bước đa chế độ.
Để đánh giá sự khác biệt lớn nhất của thời gian chạt đối với lõi có chỉ số khúc xạ với cấu hình parabol:
Cấu hình tốt nhất của chỉ số khúc xạ là cấu hình được mô tả bởi một hàm parabol.
có thể nói rằng ánh sáng chỉ truyền qua một phương thức duy nhất và về cơ bản chỉ theo đường thẳng
Không có nhiều đường đi và sự khác biệt giữa thời gian vận chuyển, tức là độ phân tán của Phương thức được giảm thiểu rất nhiều.
Giảm thêm độ phân tán phương thức bằng cách giảm đường kính lõi.
Mặt bên của chỉ số khúc xạ có thể là Chỉ số bước hoặc có thể thực hiện các hành vi tối ưu hóa các hoạt động cụ thể của sợi cáp
Các nguồn sáng thường được sử dụng không phát ra bức xạ thuần về màu sắc; các thành phần ở các độ dài sóng khác nhau, do đó chạy ở các tốc độ khác nhau, góp phần mở rộng xung
Độ phân tán sắc được biểu thị bằng ps / nm-km
Nguyên nhân: do chỉ số khúc xạ, do tốc độ ánh sáng ở một giá trị trung bình nhất định và phụ thuộc vào độ dài sóng của năng lượng ánh sáng trong quá trình vận chuyển
Phân tán Sắc màu (thậm chí còn được gọi là Phân tán Vật chất hoặc Phân tán Quang phổ).
sợi quang đơn chiết suất phân bậc, sẽ có các đường truyền (hoặc chế độ), với độ dài khác nhau tùy thuộc vào góc đầu vào.
Một xung ánh sáng đi vào sợi quang từ các góc khác nhau sẽ dẫn đến kết quả là sau khi đường dẫn trong sợi quang, sẽ kéo dài theo thời gian
Ánh sáng do nguồn sáng cung cấp và đi vào sợi thực tế không bao gồm một tia sáng duy nhất, mà có nhiều tia đi vào lõi sợi ở các góc khác nhau
Độ phân tán phương thức được biểu thị bằng ns /km, và hiệu ứng của nó tăng lên khi chiều dài sợi quang tăng lên.
Sự suy giảm có thể là vài dB/m đối với sợi nhựa, các phần nhỏ dB / km đối với sợi thủy tinh.
suy hao và độ dài sóng
Suy hao của một đường trục sợi (Suy hao) được cho bằng tỷ số giữa công suất đầu vào ở một mã PIN cuối và công suất được phát hiện ở đầu kia POUT- Nó thường được biểu thị bằng decibel: Att (dB) = 10log (Pout / Pin )
Tổn thất do hấp thụ
Các suy hao khác
Trong sợi thủy tinh, nguyên nhân chính của sự suy giảm là Suy hao do Hấp thụ và Suy hao do Khuếch tán
sự suy giảm của tín hiệu ánh sáng do sợi quang đưa vào phụ thuộc vào độ dài sóng và vật liệu chế tạo sợi quang.
các nguyên tử cấu thành thủy tinh lõi (SiO2) sẽ hấp thụ một phần của nó.
Trong quá trình hóa học sản xuất thủy tinh, các tạp chất kim loại khác nhau bị giữ lại trong Lõi, trong đó các ion OH- xác định đỉnh hấp thụ ở các giá trị độ dài sóng kín đáo.
có nguồn gốc từ cấu trúc hạt, ở cấp độ vi mô, của Tổn thất do sự khuếch tán của vật liệu mà sợi được tạo ra.
Cửa sổ
do đường dẫn cáp quang bị uốn quá hẹp (Suy hao do uốn)
các điểm nối giữa nhiều ống sợi quang
cửa sổ thứ hai xung quanh 1330 nm
cửa sổ thứ 3 xung quanh 1550 nm
cửa sổ thứ nhất giữa 800 nm và 900 nm
Ảnh hưởng của sự phân tán có thể được mô tả trong miền thời gian cũng như trong miền tần số.
Hàm truyền là tỷ số giữa biên độ tín hiệu đầu ra của sợi quang có chiều dài nhất định so với biên độ tín hiệu đầu vào, sự thay đổi của tần số mà nguồn quang được điều chế
Độ rộng băng tần của một sợi quang có liên quan trực tiếp đến các hiện tượng tán sắc
xác định độ rộng băng tần Bw giá trị tần số tương ứng với sự giảm đầu ra của 3dB đối với giá trị lớn nhất.
Đối với các sợi có chiều dài ngày càng tăng, dải sẽ hạn chế, vì độ trễ do sự phân tán tăng lên.
Băng tần tỷ lệ nghịch với chiều dài sợi quang, và do đó nó được biết đến bằng MHz (hoặc GHz) theo đơn vị chiều dài (MHz-km hoặc GHz-km).
click to edit
Các giá trị của độ rộng băng tần:
300 - 3000 MHz-km đối với sợi quang đơn mode
10 - 30 MHz-km đối với sợi đa mode và sợi nhựa
10 - 100 GHz-km đối với sợi quang đơn mode
Sợi thủy tinh có chiết suất nhảy bậc
sợi quang chiết suất phân cấp
Chiết suất nhảy bậc PCS (Plastic Clad Silica)
Sợi đơn mode
Sợi nhựa có chiết suất nhảy bậc
Suy hao: 0.2dB/m (660 nm)
Tán xạ: rất cao
NA: 0.5-0.6
Băng thông: 10 MHz-km:
kích thước lõi và lớp phủ [µm]: 500/530, 980/1000
Ứng dụng: Truyền dữ liệu và tương tự ở tốc độ trung bình (10Mb/s) khoảng cách ngắn (<200m). Đo được từ xa với bước sóng 660nm.
Suy hao: 10dB/km (660 nm)
Tán xạ: cao
NA: 0.4 - 0.5
Băng thông: 20MHz-km
kích thước lõi và lớp phủ [µm]: 200/380, 600/750
Ứng dụng: Truyền dữ liệu và tương tự ở tốc độ trung bình (10Mb/s) khoảng cách ngắn (<200m). Đo được từ xa với bước sóng 660nm.
Suy hao: 7dB/km (850 nm)
Băng thông: 1GHz-km
NA: 0.3 - 0.4
Ứng dụng: Truyền dữ liệu và tương tự ở tốc độ trung bình (10Mb/s) khoảng cách trung bình (<10km). Mạng cục bộ với bước sóng 850nm.
kích thước lõi và lớp phủ [µm]: 100/140, 200/230
Tán xạ: Trung bình
Suy hao: 3dB/ km (850nm), 1dB/km (1330nm)
Tán xạ: thấp
NA: 0.2 - 0.3
Băng thông: 1GHz-km
Kích thước lõi và lớp phủ [µm]: 50/125, 62.5/125, 85/125
Ứng dụng: Truyền dữ liệu và video ở tốc độ trung bình (200Mb/s) khoảng cách trung bình (<50km). Mạng cục bộ với bước sóng 850nm và 1330nm
SUy hao:. 04dB/ km (1330nm) 0.25dB/km(1550nm)
Tán xạ: rất thấp
NA: <0.1
Băng thông: 10GHz-km
Kích thước lõi và lớp phủ [µm]: 9-10/125
Ứng dụng: Truyền số với tốc độ rất cao (Gb/s) và khoảng cách xa (<4000km). Với bước sóng 1330nm và 1550nm.
click to edit
click to edit
- Sợi nhựa có chiết suất nhảy bậc
click to edit
- sợi quang chiết suất phân cấp
Suy hao: <3.5 dB/km (850nm); <1.5 dB/km (1330nm)
NA: 0.2
Kích thước: 62.5/125µm (lõi/lớp bọc lõi)
Góc α: 11 độ
Loại sợi: sợi thủy tinh, sợi quang chiết suất phân cấp
Băng thông: 600 MHz-km
Dài: 300 m
Loại sợi: sợi nhựa, chiết suất nhảy bậc
Kích thước:1000µm (lớp bọc lõi)
Dài: 5m
Suy hao: 0.2 dB/m
NA: 0.46
Góc α: 55 độ
Trong truyền dẫn kỹ thuật số, tín hiệu được truyền đi bao gồm một tập hợp các xung; nó có thể xảy ra rằng những xung này, bằng cách phóng to, đan chéo nhau làm cho việc giải mã trong quá trình tiếp nhận là không thể.
Sự phân tán phương thức giới hạn khả năng truyền tải, tức là số lượng xung có thể truyền trong đơn vị thời gian. Tham số này ảnh hưởng đến băng thông của sợi quang.
một tia đi vào với góc θ_0 = 0 ° song song với trục và có đường đi chính xác bằng chiều dài sợi quang, trong khi tia đi vào với độ nghiêng tối đa cho phép (θ_0max) sẽ có đường đi dài hơn
Tốc độ lan truyền của tia dọc trục tính bằng công thức:
Thời gian lan truyền của tia tới hạn bằng:
1
click to edit
11
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit
click to edit