Cáp quang (fiber optic)

[ppp]

Chào bạn !


Sợi quang sẽ được cấu tạo bởi hai thành phần lõi và vỏ có chiếc suất khác nhau . Chiếc suất của những thành phần này như thế này sẽ quyết định tính chất của sợi quang .Sợi đơn mode hay sợi đa mode đều chỉ truyền một tín hiệu ( là dữ liệu mà ta cần truyền ) . Muốn truyền nhiều dữ liệu từ các kênh khác nhau , ta phải dùng đến công nghệ WDM ( truyền nhiều bước sóng trên cùng một sợi quang ) .
Thân!

[toantv]

Re: Thế nào là sợi quang đơn mode, đa mode?

Theo mình được biết sợi quang đơn mode sử dụng tín hiệu truyền là ánh sáng laser, phương thức truyền là truyền thẳng dọc theo ống cáp. Sợi quang đa mode sử dụng tín hiệu led truyền thống, cùng một lúc có thể truyền nhiều tín hiệu. 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.
Khoảng cách truyền (theo khuyến cáo) của cáp đa mode là 500m
Khoảng cách truyền (theo khuyến cáo) của cáp đơn mode là 3000m

[milovn]

Sợi quang là vật liệu truyền thông tin dựa trên định luật phản xạ ánh sáng. Tia sáng khi đi từ môi trường có chiết suất 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 truyền 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 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 lệnh pha của tín hiệu khi đó sẽ đáng kể). Sợi đa 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 lệnh pha sẽ ít hơn nhiều so với hình ziczac của loại đơn mode.

Đa mode còn chia làm 2 loại, đó là step mode và grade mode. Step mode thì chiết suất từ lõi đến vỏ giàm dần, nhưng theo từng nấc, còn grade mode thì giàm liên tục và dĩ nhiên là grade mode sẽ tốt hơn step mode.

Dĩ nhiên là việc dùng đa mode thì còn phụ thuộc nhiều yếu tố nữa như là giá thành, các thiết bị đầu cuối (ghép kênh quang) ...

Có gì sai sót, mong mọi người bổ sung vì mình học đã khá lâu rồi nên không nhớ hết :).

milovn

[BlackTSB]

to milovn:tiến tiến hơn ko có nghĩa là được dùng nhiều hơn.Hiện nay sợi đơn mode được dung chủ yếu do ko có hiện tượng tán sắc giữa các mode.Mà như chúng ta biết tán sắc giữa các mode là nguyên nhân chủ yếu gây nhiễu ở sợi quang.Sợi đơn mode truyền xa và tốt hơn sợi đa mode nhiều.Những thông tin ma milovn cung cấp là không chính xác,bạn update lại thông tin đi.Hiện nay sợi đơn mode được dùng để làm mạng backbone còn sợi đa mode chỉ dùng truyền giữa các mạng trong vùng thôi.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.

[1''hpSky]

Thực ra, khái niệm mode của sợi quang là một khái niệm rất phức tạp và không thể hiểu đơn thuần như thế được

Tiếp cận theo quang học tia (ray optic), mode của sợi quang được hiểu là một tia sóng ánh sáng đơn sắc. Sợi quang đa mode là sợi quang truyền nhiều tia sáng cùng một lúc, trong khi sợi quang đơn mode chỉ truyền duy nhất một mode dọc trục.

Tiếp cận theo quang học lượng tử, ánh sáng là một loại sóng điện từ (hai thành phần E, H) và truyền dẫn của nó trong sợi quang phải tuân thủ các phương trình của định luật Maxoen. Người ta nhận thấy rằng thành phần điện (véc tơ E) và thành phần từ (véc tơ H) tại lõi và vỏ của sợi quang không độc lập với nhau mà có mối liên hệ thông qua điều kiện biên lõi-vỏ. Bất cứ cặp nghiệm nào của hệ phương trình Maxoen ở lõi và vỏ thoả mãn điều kiện biên được gọi là một mode truyền sóng.

Tại sao sợi quang đơn mode có khả năng truyền tốt hơn sợi đa mode?

Khi truyền trong sợi quang, sóng ánh sángbị 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 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...

[Helix]

Chào các bạn!
Nếu tui đưa ra cho các bạn 2 sợi quang: 1 đa mode, 1 đơn mode. Thì các bạn có thể nhận ra được không?
Thân.

[Helix]

Chào bạn!

Tiếp cận theo quang học lượng tử, ánh sáng là một loại sóng điện từ (hai thành phần E, H) và truyền dẫn của nó trong sợi quang phải tuân thủ các phương trình của định luật Maxoen. Người ta nhận thấy rằng thành phần điện (véc tơ E) và thành phần từ (véc tơ H) tại lõi và vỏ của sợi quang không độc lập với nhau mà có mối liên hệ thông qua điều kiện biên lõi-vỏ. Bất cứ cặp nghiệm nào của hệ phương trình Maxoen ở lõi và vỏ thoả mãn điều kiện biên được gọi là một mode truyền sóng.

Với việc nghiên cứu phương trình (hệ phương trình) Maxwell thì đó là một vấn đề hết sức phức tạp, không có nhiều người trên diển đàn này có thể hiểu được.
Vậy ta sử dụng một cách đặt vấn đề theo hướng khác: sử dụng lý thuyết quang điện tử để lý giải coi.
Thân.

[1''hpSky]

Re: Thế nào là sợi quang đơn mode, đa mode?

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.

to Helix: 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

to all: Các bạn thử lý giải tại sao sợi đơn mode cần đến các bộ suy hao 5dB, 10dB ở khoảng cách gần? Tại sao chỉ khuyếch đại thôi không đủ để kéo tín hiệu quang đi xa? Tại sao người ta không thể nâng cao công suất phát tuỳ ý để kéo dài khoảng cách truyền dẫn, và..;) tại sao, tại sao truyền dẫn quang lại có khả năng to lớn đến vậy??

[flag]

Re: Thế nào là sợi quang đơn mode, đa mode?

Bạn phải nhớ lại kiến thức lớp 12 về phản xạ.
như thế này: cáp quang có các phần là core (lõi) , cladding(vỏ bọc core) và coating(vỏ bọc bên ngoài). Giữa core va cladding có 2 triết suất n khác nhau. Tạm n (core)=n1 va` n (cladding)=n2. Nhà sản xuất phải nghiên cứu làm n1 và n2 sao để ánh sáng được phản xạ toàn phần. Theo công thức n1*sin(n1)=n2*sin(n2).

Nếu tui đưa ra cho các bạn 2 sợi quang: 1 đa mode, 1 đơn mode. Thì các bạn có thể nhận ra được không?

bề dày của core=9 microns và cladding=125 microns (single mode).Còn ghi tắt la` 9/125
bề dày của multi mode la` 62,5/125 và 50/125.

[wit78]

Theo mình hiểu thì đa mode phụ thuộc vào hai yếu tố :
1. Nếu các tia sáng có cùng bước sóng thì các góc tới phải khác nhau
2. Cùng một góc tới thì các nguồn sáng phải khác nhau về bước sóng
Do đó, đa mode cũng chỉ mang tính tương đối về bản chất truyền sóng ánh sáng.

[sonnv]

fiber optic một số vấn đề chưa biết

các bạn cho hỏi khi nối cable quang ( multi mode) thì sử dụng phương pháp nào và nó có ảnh hưởng lắm đến tốc độ truyền thông không?
khoảng cách tối thiểu để đường dây điện không anh hưởng đến đường cáp quang???
cám ơn

[vuanh2010]

Bạn kéo cáp quang tới nơi sử dụng, hàn vào pittel, từ pittel gắn vào converter.
có 2 cách hàn:
+ Hàn bằng máy : $20/mối
+ Hàn bằng tay (bấm) : $8/mối
khi hàn thì sẽ có một thông số gọi là sai số suy hao, tôi không biết chính xác lắm nhưng bạn không thể trên cùng một đường truyền dẫn có quá nhiều mối nối (khoảng 6 mối hàn tay và 10 mối hàn máy)
Cáp quang không bị nhiễu bởi từ trường nên không cần thiết phải có khoảng cách.
thân

[sonnv]

bạn có thể giải thích pittel là gì được không?

[govap]

pig tail: thực chất là một đoạn cáp quang ngắn để nối từ fiber-enclosure đến thiết bị. Anh cũng có thể gọi sợi pig tail là patch-cable.

Sợi cáp quang khi được kéo sẽ kết thúc ở các box gọi là enclosure. Các enclosure này có thể được gắn trên tường nên thỉng thoảng còn được gọi là wall-mount. trong sách vở academy này hay gọi fiber enclose là ODF.

cáp quang sẽ được hàn với các connector trong các ODF/WALLMOUT/ENCLOSURE này. Từ các ODF, anh có thể dùng các sợi pig-tail/patch-cord để gắn vào switch. Giao diện trên switch cho các quang có thể là SC/ST/FC...

[sonnv]

Re: fiber optic một số vấn đề chưa biết

thông thường khi chạy 1 đường cable quang chẳng may thiếu dây ( do đường cáp thiết kế thay đổi) muốn nối dài dây cáp thì dùng giải pháp gì là tiết kiệm và an toàn nhất?