Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường
kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp
quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa.
Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị
nhiễu, tốc độ cao (đây là tốc độ truyền dữ liệu, phân biệt với tốc độ tín
hiệu) và truyền xa hơn.
Nội dung Text: HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG - Gv.Nguyễn Văn Phòng
HỆ THỐNG THÔNG TIN
QUANG
GIÁO VIÊN: NGUYỄN VĂN PHÒNG
Nhóm thực hiện: Nhóm 6
Cáp sợi quang (Optical Fiber
488 × 351 - 303k - png
vtf.vn
Phần I: Cấu tạo và nguyên lý sợi quang
• Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử
dụng ánh sáng để truyền tín hiệu.
• Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường
kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp
quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa.
Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị
nhiễu, tốc độ cao (đây là tốc độ truyền dữ liệu, phân biệt với t ốc đ ộ tín
hiệu) và truyền xa hơn.
Cáp quang gồm các phần sau:
• Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi
• Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở
lại vào lõi.
• Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm
ư ớt
• Strength Materriel: Thành phần này được các hãng sản xuất cáp s ợi
quang thêm vào theo từng chủng loại cụ thể để tăng cường sự chắc
chắn của cáp nhằm hạn chế tối đa lực cơ học có thể tác độ lên sợi cáp
quang.
• Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp
quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được
gọi là jacket
Ưu điểm của cáp quang
• Dung lượng lớn
• Kích thước và trọng lượng nhỏ do đó dễ dàng lắp đặt
• Không bị nhiễu bởi các tín hiện điện, điện từ hoặc thậm chí cả
bức xạ ánh sáng
• Tính cách điện do được làm từ thủy tinh, không chứa vật chất dẫn
điện nên rất an toàn khi sử dụng trong các môi trường đòi h ỏi tính
an toàn cao
• Tính bảo mật cao do không thể bị trích để lấy trộm thông tin bằng
các phương tiện điện thông thường
• Độ tin cậy cao do cáp quang được thiết kế thích hợp có thể chịu
đựng được những điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm khắc nghiệt và
thậm chí có thể hoạt động ở dưới nước
• Tính linh hoạt do các hệ thống thông tin quang đều khả dụng cho
hầu hết các dạng thông tin số liệu, thoại và video. Các hệ thống
này đều có thể tương thích với các chuẩn RS.232, RS422, V.35,
Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2, T3, Sonet, thoại 2/4 dây, tín hi ệu
E/M, video tổng hợp và còn nhiều nữa
• Dễ dàng nâng cấp khi chỉ cần thay thế thiết bị thu phát quang còn
hệ thống cáp sợi quang vẫn có thể được dữ nguyên
PHÂN LOẠI:
Phân loại theo mốt truyền dẫn:
Sợi quang đa mode là kiểu sợi
350 × 263 - 21k - jpg
forum.hatinhonline.com
Multimode (đa mode)
• Multimode stepped index (chiết xuất bước): Lõi lớn (100 micron), các tia
tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng,
zig-zag… tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung d ễ b ị
méo dạng.
• Multimode graded index (chiết xuất liên tục): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm
dần từ trong ra ngoài cladding. Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia
gần cladding. Các tia theo đường cong thay vì zig-zag. Các chùm tia t ại
điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng.
Single mode (đơn mode)
Loại sợi quang:
singlemode
138 × 140 - 12k - jpg
•Lõi nhỏ (8 mocron hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi
từ lõi ra cladding ít hơn multimode. Các tia truyền theo phương
song song trục. Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng.
• Phân loại theo chỉ số chiết suất
• Việc phân loại sợi dẫn quang phụ thuộc vào sự thay đổi thành phần
chiết suất của lõi sợi, được chia làm ba loại sợi quang thông dụng như
sau:
• a)Sợi quang có chiết suất phân bậc (Sợi SI: Step-Index):
• Đây là loại có chỉ số chiết suất đồng đều ở lõi sợi và khác nhau rõ rệt
với chiết suất lớp vỏ phản xạ. Các tia sáng từ nguồn sáng truyền vào sợi
quang với góc tới khác nhau sẽ truyền theo những đường truyền khác
nhau, tức là truyền cùng vận tốc nhưng thời gian đến cuối sợi sẽ khác
nhau. Do đó khi đưa một xung ánh sáng vào đầu sợi do hiện tượng tán
sắc ánh sáng nên cuối sợi nhận được một xung ánh sáng rộng hơn. Loại
sợi này có độ tán sắc lớn nên không thể truyền tín hiệu số tốc đ ộ cao và
cự ly quá dài.
• b) Sợi quang có chiết suất giảm dần (Sợi GI: Gradien-Index):
• Sợi GI có phân chiết suất hình Parabol, chỉ số chiết suất của lõi
không đều nhau, mà nó thay đổi một cách liên tục giảm dần t ừ tâm lõi ra
ranh giới phân cách lõi - vỏ, nên tia sáng truyền trong lõi bị uốn cong
dần. Độ tán sắc của GI nhỏ hơn nhiều so với sợi SI
• 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
Cáp sợi quang AMP đa mode
607 × 530 - 67k - gif
baongoc.com.vn
Cáp sợi quang loại chôn trực
252 × 374 - 26k - gif
diendandaihoc.vn
• Thông số vật lý của hai loại cáp này:
Đường kính lõi sợi (phần truyền tin):
Core.
Đơn mode (single mode): 9/125;
Đa mode (multi mode): 50/125 và 62.5/125.
Đường kính vỏ phản xạ: Cladding thì cả đơn mode (single mode) và đa
mode (multi mode) đều như nhau là 125um.
Nguyên lý hoạt động của các sợi quang:
• Thông tin được truyền dẫn qua cáp quang bắt đầu ở dạng một dòng
điện mang theo một lượng dữ liệu số hoá. Một nguồn sáng, thường là
nguồn laser, chuyển hoá dòng điện này thành những xung ánh sáng và
đưa chúng vào những sợi cáp. Ở điểm nhận tín hiệu, một điốt ảnh (thiết
bị dò ánh sáng) nhận xung ánh sáng và chuyển hoá chúng thành dòng điện
và tái tạo lại thông tin gốc. Xung ánh sáng đi qua lõi của sợi quang bằng
rất nhiều hướng được gọi là những đường dẫn (mode) bằng cách phản
xạ qua lớp sơn bọc ngoài.
• Trong một sợi cáp quang, những luồng dữ liệu khác nhau được đưa qua
lõi của sợi cáp cùng lúc sử dụng những bước sóng thấp khác nhau của
ánh sáng cho mỗi luồng. Ánh sáng có thể đi theo dạng zic zac đối với khi
truyền tin ở khoảng cách ngắn. Với khoảng cách xa, những sợi mỏng
hơn được sử dụng để truyền tín hiệu ánh sáng qua một đường đi có tính
chất định vị hơn và qua thẳng tâm của sợi.
• Sợi quang đơn mode (single mode) hay sợi quang đa mode (multi mode)
đều chỉ truyền một tín hiệu (là dữ liệu mà ta cần truyền). Muốn truy ền
nhiều dữ liệu từ các kênh khác nhau, ta phải dùng đến công nghệ WDM
(truyền nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang). Sợi đa mode (multi
mode) có thể truyền cùng lúc nhiếu ánh sáng với góc anpha khác nhau,
còn sợi đơn mode (single mode) chỉ có thể truyền 1 ánh sáng với 1 bước
sóng nhất định.Do sợi quang là vật liệu truyền thông tin dựa trên đ ịnh
luật phản xạ ánh sáng. Tia sáng khi đi từ môi trường có chiết su ất cao
qua môi trường chiết suất thấp thì không đi thằng (hay còn gọi là tán xạ)
mà sẽ phản xạ lại. Do đó, khi ánh sáng mang thông tin, sẽ được truy ền
đi mà không bị suy hao gì cả (vì nó cứ chạy lòng vòng trong đó, phản xạ
bên này, rồi phản xạ bên kia. Sợi quang đơn mode (single mode) thì lõi
có chiết suất là một hằng số và chiết suất của vỏ cũng là 1 hằng số. Khi
đó ánh sáng sẽ truyền đi theo đường ziczac trong sợi quang (độ lệch pha
của tín hiệu khi đó sẽ đáng kể). Sợi đa mode (multi mode) là công nghệ
tiên tiến hơn, chiết suất từ lõi ra đến vỏ sẽ giảm từ từ (nhưng vẫn đảm
bảo một tỉ số chiết suất để ánh sáng chỉ phản xạ chứ không tán xạ), khi
đó thì ánh sáng sẽ đi theo đường cong, độ lệch pha sẽ ít hơn nhiều so
với hình ziczac của loại đơn mode (single mode).
• Minh họa đường đi của ánh sáng truyền trong lõi:
• ===================
- - - - - - >- - - - - - - - >- - - đường ánh sáng
===================
Đơn mode (Single Mode)
===================
/\/\/\/\/\/\/\/\/\
- - - - - - - - - - - - - - - - - - đường ánh sáng
\/\/\/\/\/\/\/\/\/
===================
Đa mode (Multi mode)
• Ưu điểm của cáp quang
• . • Mỏng hơn - Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp
đồng.
• • Dung lượng tải cao hơn - Bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều
sợi quang có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng. Điều
này cho phép nhiều kênh đi qua cáp của bạn.
• • Suy giảm tín hiệu ít - Tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trong cáp
đồng.
• • Tín hiệu ánh sáng - Không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tín
hiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng
cáp. Điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn.
• • Sử dụng điện nguồn ít hơn - Bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít,
máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế
cao được dùng trong cáp đồng.
hiệu số - Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc
biệt hữu dụng trong mạng máy tính.
• • Không cháy - Vì không có điện xuyên qua cáp quang, vì vậy không có
nguy cơ hỏa hạn xảy ra.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
