Bài giảng Hệ thống viễn thông (Telecommunication System) - Chương 7: Cáp quang-Fiber optical cable

Nội dung text: Bài giảng Hệ thống viễn thông (Telecommunication System) - Chương 7: Cáp quang-Fiber optical cable

1. HỆ THỐNG VIỄN THƠNG Telecommunication System GV. HÀ VĂN KHA LY Mobile: 0919090901 1 9/28/2013
2. 9/28/2013 2
3. CHƯƠNG 7 CÁP QUANG - FIBER OPTICAL CABLE 9/28/2013 3
4. CHƯƠNG 7 CÁP QUANG 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang 2 Nguyên lý hoạt động hệ thống thơng tin quang 3 Suy hao sợi quang 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng 5 Thi cơng và quy trình hàn nối cáp quang 4
5. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang a) Giới thiệu Sợi quang là sợilàmbằng thủy tinh hoặcnhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu. Professor Charles Kao phát minh ra sợi quang, nhậngiảithưởng IEE từ Pro. John Midwinter. (1998 at IEE Savoy Place, London, UK)
6. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang a) Giới thiệu  Sợi quang là một mơi trường thơng tin đặc biệt  Cĩ dãi thơng cao ít nhất 2.5 THz trở lên  Suy hao thấp, cho phép truyềntínhiệu ở khoảng cách dài với tốc độ cao  Vớihaiđặc tính suy hao thấpvàdải thơng cao nên hệ thống thơng tin sợi quang đã đượcsử dụng rộng rãi ngày nay 9/28/2013 6
7. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang b) Cấu trúc sợi quang Sợi quang cơ bản gồm cĩ 2 lớp: - Lõi (core): hình trụ, bán kính a, chiết suất n1 -Lớp bọc (cladding): hình trụ, bao quanh lõi, bán kính b (b>a), Chiết suất n2 (n1> n2)
8. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang Ngồi 2 lớpcơ bản, sợiquangcịnđượcbảovệ bởihai lớp bên ngồi : -Lớpphủ (primary coating) -Lớpvỏ (secondary coating)
9. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang c) Phân loại sợi quang Phân loạitheovậtliệuchế tạo: - Sợithủy tinh (All-glass fiber): lõi và lớpbọcbằng thuỷ tinh -Sợi plastic (All-plastic fiber): lõi và lớpbọc đềubằng plastic -Sợi PCS (Plastic-Cladded Silica): lõi bằng thủy tinh, lớpbọclàm bằng nhựa
10. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang c) Phân loại sợi quang Phân loạitheodạng chiếtsuấtcủalõi:  Sợi quang cĩ chiếtsuấtnhảybậcSI  Sợi quang cĩ chiếtsuấtgiảmdầnGI 9/28/2013 10
11. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang • Sợi quang SI (stepped index ) Multimode stepped index (chiếtsuấtbước): các tia tạo xung ánh sáng cĩ thểđi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag tại điểm đếnsẽ nhận các chùm tia riêng lẻ,vì vậy xung dễ bị méo dạng. •Sợi quang GI (graded index ) •Multimode graded index (chiếtsuấtliêntục): Lõi cĩ chỉ số khúc xạ giảmdầntừ trong ra ngồi cladding. Các tia gầntrụctruyềnchậmhơncác tia gần cladding. Các tia theo đường cong thay vì zig-zag. Các chùm tia tại điểmhộitụ,vìvậy xung ít bị méo dạng. 9/28/2013 11
12. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang c) Phân loại sợi quang  Phân loạitheosố mode truyềntrongsợi quang Sợi đa mode MM (Multi-mode) (50/125μm), (62.5/125μm), (100/140μm) Sợi đơn mode SMF (Single-Mode Fiber) (9/125 μm)
13. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang c) Phân loại sợi quang Multimode: Sử dụng cho truyềntải tín hiệu trong khoảng cách ngắn,SI: dùng cho khoảng cách ngắn, phổ biến trong các đèn soi trong ,GI: thường dùng trong các mạng LAN Single mode: Dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biếntrongcácmạng điện thoại, mạng truyền hình cáp. 9/28/2013 13
14. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang 9/28/2013 14
15. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang d) Truyền sĩng ánh sáng trong sợi quang Khẩu độ số NA (Numerical Aperture): Sự phản xạ toàn phần chỉ xảy ra đối với những tia sáng có góc tới ở đầu sợi quang nhỏ hơn góc tới hạn max . sin max được gọi là khẩu độ số NA của sợi quang 9/28/2013 15
16. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang d) Truyền sĩng ánh sáng trong sợi quang 9/28/2013 16
17. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang d) Truyền sĩng ánh sáng trong sợi quang Bài tập: Cho sợi quang SI cĩ chiếtsuấtlõilà n1=1,5 và chiếtsuấtlớpbọc là n2= 1,485. Xác định Khẩu độ số NA củasợi quang và gĩc tớicực đạivàgĩctiếpnhậnánh sáng củasợi quang. 9/28/2013 17
18. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang d) Truyền sĩng ánh sáng trong sợi quang  Bài tập: Cho sợi quang SI cĩ chiếtsuấtlõilà n1=1,5 và chiếtsuấtlớpbọc là n2= 1,485. Xác định Khẩu độ số NA củasợi quang và gĩc tớicực đạivàgĩctiếpnhậnánh sáng củasợi quang. 0 Đáp án : NA=0,21, θmax = 12 0  2xθmax = 24 9/28/2013 18
19. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang d) Truyền sĩng ánh sáng trong sợi quang  Bài tập: Cho sợi quang SI cĩ chiếtsuấtlõilà NA=0,12 và n1= 1,45. Xác định chiếtsuất lớpbọccủasợi quang. Đáp án : n2 = 1,445 9/28/2013 19
20. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang d) Truyền sĩng ánh sáng trong sợi quang Bài tập: Độ chênh lệch chiếtsuấtcủasợi quang là Δ=1%. Chiếtsuấtlớplõilàn1= 1.46. Xác định a) Khẩu độ số NA củasợi quang b) Gĩc tớihạntạigiaotiếplớp lõi và lớpbọc θc. o Đáp án NA=0.21, θc = 81.9 9/28/2013 20
21. 9/28/2013 21
22. 9/28/2013 22
23. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang e) Cáp sợi quang Sợi quang đượcsắpxếp trong bĩ đượcgọilà cáp quang và đượcsử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách xa. 9/28/2013 23
24. 19 9/28/2013 24
25. 1 Cấu trúc và phân loại sợi quang e) Cáp sợi quang Cáp quang dạng treo - Dây treo kim loại 9/28/2013 25
26. 2 Nguyên lý hoạt động hệ thống thơng tin quang O/E E/O Fiber optic cable Optical Optical Tx connector connector Rx Các bộ chuyển đổi điện quang thơng thường là LED, diode Laser (LD) Các bộ chuyển đổi quang điện thơng thường là photodiode PIN , photodiode thác lũ APD ( Avalanche photodiode ) 9/28/2013 26
27. 3 Suy hao sợi quang  Các nguyên nhân gây suy hao Suy hao do hấp thụ Suy hao do tán xạ Suy hao do bị uốn cong 9/28/2013 27
28. 3 Suy hao sợi quang Suy hao A = 10log10P1/P2 (dB) Khuếch đạiG=10log10P2/P1 (dB) 9/28/2013 28
29. 9/28/2013 29
30. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng Mạng đường thẳng A B C D E 9/28/2013 30
31. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng Mạng vịng C B D A E 9/28/2013 31
32. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng . Mạng hình sao B C A Coupler sao D 9/28/2013 32
33. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng 9/28/2013 33
34. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng 9/28/2013 34
35. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng Mạng truyềntảiWDM 9/28/2013 35
36. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng  Cáp thả dưới nước, thả biển 9/28/2013 36
37. 4 Ứng dụng của sợi quang trong viễn thơng South East Asia–Middle East–Western Europe 4 (SEA-ME-WE 4) Singapore, Malaysia, Thailand, Bangladesh, India, Sri Lanka, Pakistan, United Arab Emirates, Saudi Arabia, Sudan, Egypt, Italy, Tunisia, Algeria and France: 9/28/2013 37
38. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: Cáp quang cuộn 9/28/2013 38
39. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: Thi cơng cáp quang ngầm 9/28/2013 39
40. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: tiêu chuẩn rãnh cáp – cáp quang chơn ngầm 9/28/2013 40
41. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: Ống cáp chơn ngầm và ơng chung bên ngồi 9/28/2013 41
42. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang 9/28/2013 42
43. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: Thi cơng cáp treo 9/28/2013 43
44. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang 9/28/2013 44
45. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang 9/28/2013 Hình: ODF 45
46. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: sơ đồ bố trí cáp trong khay 9/28/2013 46
47. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: sơ đồ bố trí cáp trong khay 9/28/2013 47
48. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang Hình: sơ đồ bố trí cáp trong khay 9/28/2013 48
49. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang 9/28/2013 49
50. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng tuyến cáp quang 9/28/2013 50
51. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Chuẩnbị -Tuốtsợi quang ra khỏilớpbảovệ, tuốt ống lổng, tuốtlớp cladding -Làmsạch sợi quang - Dùng dao, máy cắtcắtsợi quang trước khi hàn -Xỏống co nhiệttrước khi hàn -Khởi động máy hàn và đặtsợi quang vào, đậynắpmáyhàn Hàn -Nhấn nút Start bắt đầuhàn, máytựđộng cân chỉnh và hàn sợi quang, - Hàn xong máy báo 0.0 dB là kếtquả tốt. - Mở nắpmáyhànlấysợi cáp ra rồi đưa ống co nhiệt vào khay nung, đĩng nắp khay nung lạibảovệ mốihàn. 9/28/2013 51
52. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Hình: máy hàn sợi cáp quang 9/28/2013 52
53. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Tuốt sợi quang ra khỏi lớp bảo vệ 9/28/2013 53
54. 5 Thiết kế và thi cơng hệ thống thơng tin quang Thi cơng hàn nối cáp quang Tuốt ống lổng 9/28/2013 54
55. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Dùng kìm chuốt sợi quang trước khi hàn 9/28/2013 55
56. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Làm sạch sợi quang 9/28/2013 56
57. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Dùng dao cắt sợi quang trước khi hàn 9/28/2013 57
58. 4 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Xỏ ống co nhiệt trước khi hàn 9/28/2013 58
59. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Đặt sợi quang vào máy hàn quang 9/28/2013 59
60. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Đậy nắp máy hàn 9/28/2013 60
61. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Máy tự động cân chỉnh và hàn sợi quang 9/28/2013 61
62. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Máy đang hàn sợi quang 9/28/2013 62
63. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Mở nắp máy hàn lấy sợi cáp ra rồi đưa ống co nhiệt vào nung 9/28/2013 63
64. 4 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Đưa ống co nhiệt vào khay nung 9/28/2013 64
65. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Thi cơng hàn nối cáp quang Mở nắp khay nung lấy sợi quang ra 9/28/2013 65
66. 5 Thi cơng và quy trình hàn nối quang Video minh họa 9/28/2013 66
67. OTDR OTDR: máy do quang dội, là thiếtbị dùng để kiểmtratấtcả các thơng số củacápnhư, độ suy hao, điểm đứtcáp,độ tán xạ của cáp. đây là thiết bị khơng thể thiếu trong quá trình bảohànhhệ thống cáp. Optical Time Domain Reflectometer 9/28/2013 67
68. Question & Answer 9/28/2013 68