Việc thiết kế vμ lựa chọn cáp sợi quang chủ yếu phụ thuộc vμo môi trường lắp đặt. Có rất nhiều nhμ chế tạo cáp cho ra các chủng loại cáp rất đa dạng, nh−ng nhìn chung sản phẩm cáp sợi quang đựơc phân ra các loại chính sau đây:
- Cáp treo.
- Cáp kéo trong cống.
- Cáp chôn trực tiếp.
- Cáp trong nhμ vμ cáp nhảy.
- Cáp ngập n−ớc vμ cáp thả biển.
Ngoμi ra còn có một số loại cáp đặc biệt chuyên sử dụng cho các mục đích riêng.
2.6.3.1 Cáp treo
Cáp treo có thể có cấu tạo ôm sát vμo thμnh phần gia c−ờng kim loại hoặc phi kim loại
độc lập, hoặc dưới dạng tự chịu lực. Cáp ở trường hợp thứ nhất thường dùng cho môi tr−ờng có băng tuyết vμ gió, có cự ly dμi. Tr−ờng hợp thứ hai lμ cáp tự chịu lực, cáp chịu
ảnh hưởng của ứng suất cơ học vμ nhiệt độ. Cáp tự chịu lực đòi hỏi có sức bền cao vμ cần phải ở dạng cấu trúc bọc lỏng để sợi có khoảng tự do lớn hơn. Hình 2.41 lμ ví dụ một số cấu trúc cáp treo tự chịu lực.
Hình 2.41. Cáp treo tự chịu lực.
2.6.3.2 Cáp kéo trong cống
Cáp kéo trong cống phải chịu đ−ợc lực kéo vμ xoắn, có trọng lực nhẹ để dễ lắp đặt vμ phải rất mềm dẻo để vượt qua các trướng ngại trong khi kéo cáp. Loại cáp nμy cũng phải chịu được ẩm vμ nước vì trong cống cáp vμ bể cáp thường hay đọng nước. Chính vì vậy trong cấu trúc của cáp thường có chất độn jelly vμ thμnh phần chống ẩm bằng kim loại.
Trong trường hợp cáp không đựơc độn đầy thì cần phải có thực hiện bơm hơi cho cáp. Lớp
Cáp có phần tử gia c−ờng ở trong
Sợi quang Phần tử gia c−êng Băng nhôm Vángoμi polyethylene D©y thÐp treo
12 mm Sợi quang
Phần tử gia c−ờng Lõi có rãnh Vá polyethylene
Vá polyethylene Sợi gia c−ờng Kevlar
Cáp có phần tử gia c−ờng ở trong
12 mm
D©y buéc
Bó sợi
Cáp có phần tử gia c−ờng ở ngoμi
Phần tử gia c−êng
20 mm
17,5 mm
bọc thép đôi khi cũng đ−ợc sử dụng vμo loại cáp nμy để chống gặm nhấm vμ côn trùng.
Cáp kéo trong cống có ở tất cả các dạng cấu trúc bọc chặt, bọc lỏng trong ống, bọc lỏng bằng khe d−ới dạng băng hoặc bó sợi.
2.6.3.3 Cáp chôn trực tiếp
Các đặc điểm của cáp chôn trực tiếp tương tự như cáp kéo trong cống vừa xét ở trên, nh−ng có bảo vệ tốt hơn thể hiện ở một số điểm lμ, cáp chôn th−ờng phải có lớp vỏ bọc kim loại tốt để tránh sự phá hủy do đμo bới đất hoặc các tác động khác trong đất. Vỏ bọc thép bên ngoμi gồm các sợi thép hoặc các băng thép. Vỏ bọc ngoμi lớp thép nμy lμ vỏ chất dẻo. Cáp chôn trực tiếp cũng có đủ các dạng cấu trúc bọc chặt, lỏng trong ống vμ rãnh;
dạng băng vμ bó sợi.
Hình 2.42. Một số cấu trúc cáp trong nhμ vμ cáp nhảy.
2.6.3.4 Cáp đặt trong nhμ vμ cáp nhảy
Loại cáp nμy thường có số sợi dẫn quang ít, các đặc tính chủ yếu lμ: kích thước bên ngoμi nhỏ, mềm dẻo, cho phép uốn cong, dễ dμng thao tác vμ hμn nối. Cáp cần có đặc tính chống gặm nhấm tốt. Vì loại cáp nμy th−ờng bám sát t−ờng nhμ vμ thiết bị cho nên nó phải bảo đảm không dẫn lửa, không phát ra khí độc trong phòng. Cấu trúc loại cáp nμy thường ở dạng bọc chặt để đảm bảo kích thước nhỏ vμ chắc. Một số loại cáp trong nhμ vμ cáp nhảy nh− ở hình 2.42.
Vỏ bọc PVC Chất độn Sợi quang
èng nylon
Phần tử gia c−êng
Vỏ kim loại chèng Èm
Cáp nhảy
∼2,5 mm Sợi quang
Thμnh phÇn gia c−êng
Vỏ bọc PVC
Cáp trong nhμ
Vỏ bọc PVC Sợi quang
Phần tử gia c−ờng
Hình 2.43. Ví dụ cấu trúc cáp thả biển. 2.6.3.5 Cáp ngập n−ớc vμ thả biển
Cáp ngập nước được sử dụng để thả qua sông hoặc qua khu vực có nước ngập cạn, đồng lầy vv..., vì vậy loại cáp nμy cần phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe bao gồm:
- Tính chống ẩm vμ chống thấm nước tại các vùng có áp suất đặc biệt lớn.
- Có khả năng chống sự dẫn n−ớc dọc theo cáp.
- Có khả năng chịu đ−ợc sự kéo khi lắp đặt vμ sửa chữa cáp.
- Chống lại đ−ợc các áp lực thống kê.
- Cho khả năng hμn nối sửa chữa dễ dμng.
- Có cấu trúc tương thích với cáp đặt trên đất liền.
Ngoμi ra, vì có cả lớp kim loại cho nên cần phải lưu ý tới ảnh hưởng của hydro.
Cáp thả biển có cấu trúc rất phức tạp. Có thể xem đây lμ loại cáp đặc chủng vì nó đòi hỏi nhiều yêu cầu còn khắt khe hơn loại cáp ngập n−ớc ở trên nhiều lần. Ngoμi các yếu tố trên,
Sợi quang Lõi có rãnh Chất độn
Vỏ chất dẻo Thμnh phÇn gia
c−ờng ở tâm
Vá Polyethylene Sợi thép Ganvanize
Líp nÒn
Sợi tổng hợp
Sợi thép Ganvanize Vá ngoμi
Polyethylene
a) Cáp thả nông Sợi quang
Lõi có rãnh Chất độn Vỏ chất dẻo Thμnh phÇn gia c−ờng ở tâm
Vá Polyethylene
Sợi tổng hợp
b) Cáp thả sâu
cáp thả biển còn phải chịu các tác động đặc biệt khác như khả năng thâm nhập của nước biển, sự phá hoại của các động vật dưới biển, sự co sát của tμu thuyền vv... Bên cạnh đó cần tính tới khả năng sửa chữa cáp bằng tμu. Cáp biển có hai loại thả nông vμ thả sâu nh−
ở ví dụ ở hình 2.43. Cấu trúc của cáp thả nông phức tạp hơn cáp thả sâu dưới biển. Các đặc tính chủ yếu của cáp thả biển sử dụng hiện nay nh− ở bảng 2-10.
Bảng 2-10: Các đặc tính của cáp thả biển đ−ợc dùng phổ biến.
( theo CCITT SG.XV.WP/5. COM XV-R)
Số sợi No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6
Loại sợi
Vùng b−ớc sãng (nm) Số sợi
Độ sâu của biÓn max (m) Cấu trúc cáp
Đ−ờng kính cáp (mm)
Lùc c¨ng (KN) Trọng l−ợng (kg/m):
-Trong không khí -Trong n−íc Modul phá hủy cáp (km)
ChÊt lμm ®Çy
Trở kháng nguồn nuôi (Ω/km)
G.652 1300 1550 6 max 8000 Bọc chặt
22 100
1,0 0,5 20,4 chất dẻo
0,72
G.652 1300 1550 6-12max 8000 Bọc chặt
24 120
0,9 0,45 27,2 chất dẻo
0,72
G.652 1300 1550 2-12 max 8000 Bọc chặt
21 107
0,83 0,49 22,3 chất dẻo
0,72
G.652 1300 6 max 8000 Bọc lỏng
25 140
1,17 0,64 22,3 mì 0,6
G.652 1300 1550 2-12max 7500 Bọc chặt
26,2 160
1,29 0,74 22,1 Silicon
0,7
G.652 1300 6 max 2500 Bọc lỏng
31 150
2,2 1,3 11,8
mì 0,5
CH¦¥NG - 3
thiết bị phát quang
Thiết bị phát quang lμ một trong các thμnh phần quan trọng nhất của hệ thống thông tin quang. Chức năng của thiết bị phát quang lμ biến đổi tín hiệu điện đầu vμo thμnh tín hiệu quang tương ứng vμ phát tín hiệu quang nμy vμo trong sợi quang để thực hiện truyền dẫn thông tin. Thμnh phần chủ yếu nhất của thiết bị phát quang lμ nguồn phát quang, hay còn gọi lμ nguồn quang. Các nguồn phát quang bán dẫn th−ờng đ−ợc sử dụng trong các hệ thống thông tin quang lμ diode phát quang LED (Light-emitting diode) vμ diode laser bán dẫn LD (Laser diode). Đây lμ các loại nguồn phát có nhiều −u điểm kết hợp; chẳng hạn như có kích cỡ nhỏ gọn, hiệu suất cao, bảo đảm độ tin cậy, dải bước sóng phù hợp, vùng phát xạ hẹp t−ơng xứng với kích th−ớc lõi sợi, vμ khả năng điều chế trực tiếp tại các tần số tương đối cao.
Trong chương nμy, chúng ta sẽ xem xét thiết bị phát quang trong đó sẽ nhấn mạnh đến các đặc tính hoạt động của LED vμ laser bán dẫn. Tuy nhiên, trước khi đi vμo mô tả vμ phân tích các nguồn quang, cần phải nắm đ−ợc các quan niệm cơ bản cần thiết về chúng.
Vấn đề nμy rất cần thiết vì không chỉ đối với các đặc tính hoạt động mμ còn cho cả các khía cạnh thiết kế có liên quan tới cấu hình hệ thống thông tin quang.