TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA SƯ PHẠM

CÁP QUANG VÀ KỸ THUẬT HÀN NỐI CÁP SỢI
QUANG

Luận Văn Tốt Nghiệp
Ngành: Sư phạm Vật Lí – Công Nghệ

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

ThS - GVC Hoàng Xuân Dinh

Nguyễn Bích Tuyền
Lớp: SP Vật Lý_CN K34
MSSV: 1087076

Cần Thơ, 05 / 2012


LỜI CẢM ƠN
Sắp rời khỏi mái trường với những kiến thức quý báo mà thầy cô đã truyền đạt
cho em. Em xin chân thành cám ơn quý thầy cô đã tận tình dạy dỗ em trong bao năm qua
trên giảng đường đại học. Những kiến thức mà em đã học được để thực hiện luận văn
này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Hoàng Xuân Dinh, người đã tận tình hướng dẫn
em làm bài luận văn này. Thầy đã chỉ dạy em rất nhiều điều từ cách làm một bài luận
văn sao cho mang tính khoa học, cho đến việc thầy sửa từng chữ trong bài làm để sao cho
bài làm hoàn thiện nhất. Em không chỉ học ở nơi thầy kiến thức mà còn học được nhiều

từ những đức tính tốt đẹp của thầy. Một lần nữa em xin cảm ơn thầy rất nhiều!
Do lần đầu thực hiện đề tài luận văn nên sẽ không tránh khỏi những sai sót dù đã
rất cố gắng chỉnh sửa. Vì vậy, em rất mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến!
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô và các bạn đã đồng hành
cùng em trrong quá trình học ở ĐHCT. Xin gởi đến quý thầy cô lời chúc sức khỏe và
thành công!
Em xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
Phần MỞ ĐẦU...................................................................................................... 1
1 Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1
2 Các giả thuyết của đề tài................................................................................. 1
3 Các phương pháp và phương tiện thực hiện đề tài...................................... 1
3.1 Phương pháp nghiên cứu........................................................................................... 1
3.2 Phương tiện thực hiện đề tài....................................................................................... 2
4 Các bước thực hiện đề tài............................................................................... 2
Phần NỘI DUNG
Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT......................................................................... 3
1. Ánh sáng và các lý thuyết về ánh sáng ......................................................... 3
1.1 Lý thuyết hạt ánh sáng ............................................................................ 3
1.2 Lý thuyết sóng ánh sáng ......................................................................... 3
1.3 Lý thuyết điện từ..................................................................................... 4
1.4 Thuyết tương đối .................................................................................... 4
1.5 Lý thuyết lượng tử ánh sáng ................................................................... 4
2. Các đặc điểm cơ bản của ánh sáng ............................................................... 5
2.1 Ba đặc điểm cơ bản của ánh sáng............................................................ 5
2.1.1 Tính truyền thẳng của ánh sáng............................................................ 5
2.1.2 Sự khúc xạ và phản xạ của ánh sáng .................................................... 5
2.2 Đặc tính không kết hợp của ánh sáng tự nhiên ....................................... 6

2.3 Đặc tính kết hợp của ánh sáng laser ........................................................ 6
3. Thông tin quang.............................................................................................. 7
3.1 Sự phát triển của thông tin quang............................................................ 7
3.2 Tổng quan về hệ thống thông tin quang .................................................. 8
3.3 Ưu điểm của kỹ thuật truyền dẫn quang ................................................. 9
Chương II: SỢI QUANG ................................................................................... 11
1. Sợi quang và cấu tạo sợi quang .................................................................. 11
1.1 Sợi quang............................................................................................... 11
1.2 Cấu tạo sợi quang .................................................................................. 11
2. Nguyên lý truyền ánh sáng qua sợi quang ................................................ 12
3. Phân loại sợi quang...................................................................................... 13
4. Tán xạ của sợi quang và tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang ............... 14
4.1 Tán xạ của sợi quang............................................................................. 14
4.2 Tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang..................................................... 15
Chương III: CÁP QUANG ................................................................................ 15
1. Sợi quang trong cáp quang ......................................................................... 16
1.1 Yêu cầu đối với sợi quang..................................................................... 16
1.2 Các phương pháp chế tạo sợi quang...................................................... 17
2. Cáp quang..................................................................................................... 17


2.1 Lịch sử phát triển cáp quang ................................................................. 17
2.2 Đặc điểm yêu cầu của cáp quang .......................................................... 18
2.3 Cấu tạo cáp quang ................................................................................. 18
2.4 Ưu điểm cáp quang................................................................................ 19
2.5 Phân loại cáp quang............................................................................... 22
2.5.1 Phân loại theo cấu trúc ....................................................................... 22
2.5.2 Phân loại theo mục đích sử dụng........................................................ 23
2.5.3 Phân loại theo điều kiện lắp đặt ......................................................... 24
a) Cáp treo ................................................................................................... 24

b) Cáp kéo trong cống ................................................................................. 25
c) Cáp chôn trực tiếp ................................................................................... 26
d) Cáp đặt trong nhà ................................................................................... 29
e) Cáp ngập nước và thả biển ...................................................................... 29
2.6 Ứng dụng của cáp quang ....................................................................... 30
Chương IV: KỸ THUẬT HÀN NỐI CÁP SỢI QUANG................................ 32
1. Lý do hàn nối cáp sợi quang....................................................................... 32
2. Định nghĩa hàn cáp sợi quang.................................................................... 32
2.1 Định nghĩa mối hàn nhiệt và mối nối cơ khí......................................... 32
2.2 Tại sao phải dung một mối hàn nhiệt .................................................... 33
3. Các phương pháp hàn nối sợi quang......................................................... 33
3.1 Hàn nối bằng keo dính........................................................................... 33
3.2 Hàn nóng chảy....................................................................................... 34
3.2.1 Nguyên tắc hàn hồ quang ................................................................... 34

4.

3.2.2 Quy trình hàn nối cáp sợi quang ........................................................ 34
3.2.3 Mối hàn nhiệt...................................................................................... 36
3.3 Sử dụng bộ nối cơ khí ........................................................................... 37
Các bước hàn nối sợi quang ....................................................................... 38
4.1 Tuốt vỏ, làm sạch, bấm mặt cắt............................................................. 38
4.2 Nạp sợi quang........................................................................................ 38
4.3 Hàn sợi quang........................................................................................ 38
4.4 Chẩn đoán và sửa lỗi ............................................................................. 38
4.5 Tháo cáp ra và bảo vệ mối hàn.............................................................. 39

5

Máy hàn nhiệt......................................................................................39

5.1 Hoạt động của máy hàn nhiệt........................................................39
5.2 Nguyên tắc hoạt động của máy hàn ..............................................40
5.2.1 Máy hàn gióng thẳng sợi quang.................................................40

5.2.2 Máy hàn kiểm tra................................................................................ 42
5.2.3 Hàn ..................................................................................................... 42
5.2.4 Đo lại suy hao mối hàn....................................................................... 42
5.3 Các loại máy hàn ................................................................................... 43
Chương V: CƠ CHẾ SUY HAO VÀ BẢO VỆ MỐI HÀN NỐI .................... 45
1 Cơ chế suy hao ............................................................................................. 45
1.1 Định nghĩa suy hao................................................................................ 45
1.2 Đơn vị suy hao....................................................................................... 45
1.3 Các dạng suy hao................................................................................... 46
1.3.1 Suy hao do hấp thụ ............................................................................. 46


1.3.2 Suy hao do tán xạ ............................................................................... 47
1.3.3 Suy hao do bị uốn cong ...................................................................... 48
1.3.4 Suy hao do hàn nối ............................................................................. 50
2. Đo tổn hao mối nối ...................................................................................... 53
3. Bảo vệ mối nối.............................................................................................. 55
3.1 Khay hàn ................................................................................................. 55
3.2 Măng xông cáp ........................................................................................ 55
3.2.1 Vai trò................................................................................................... 55
3.2.2 Nguyên tắc măng xông......................................................................... 56
Phần KẾT LUẬN
Tài liệu tham khảo .............................................................................................. 57


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh


SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Phần MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Một xã hội nói chung hay mỗi cá nhân nói riêng muốn phát triển để ngày càng tiến
bộ thì phải không ngừng học tập, trao đổi, mở rộng kiến thức. Internet đã xuất hiện và trở
thành nhu cầu thiết yếu, giúp mỗi người ở khắp nơi trên thế giới có thể trao đổi học tập,
giao tiếp, giải trí dễ dàng và nhanh chóng. Theo xu thế phát triển công nghệ truyền dẫn
thế giới, Cáp quang ra đời trở thành cơ sở của Internet và Wi-Fi. Việc truyền thông tin
qua cáp quang sẽ được thực hiện rất nhanh, hiệu quả, an toàn và quan trọng hơn là không
bị nhiễu điện từ.
Tuy nhiên việc chế tạo ra cáp sợi quang cũng có một số hạn chế về kỹ thuật,
phương pháp lắp đặt nên chiều dài của các cuộn cáp nói chung có hạn. Do đó cần phải
nối các cuộn cáp lại với nhau. Hàn nối cáp quang là một nghề hái ra tiền, nhưng không
phải ai cũng làm được vì đòi hỏi kỹ năng khéo léo, phải có thiết bị chuyên dùng (giá tiền
chẳng kém gì mua router) và một số kiến thức nhất định.
Em chọn đề tài này cũng nhằm bổ sung thêm kiến thức cho bản thân và những ứng
dụng có liên quan đến đề tài này trong tương lai, đồng thời cũng giúp ích phần nào cho
công tác giảng dạy của em sau này.

2. CÁC GIẢ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
- Cáp quang và sợi quang là gì?
- Có mấy cách hàn nối cáp sợi quang ?
- Sau khi hàn chúng ta phải bảo vệ mối nối ra sao ?
Do đó, nội dung nghiên cứu của em gồm có:
- Nghiên cứu về sợi quang và cáp quang
- Tìm hiểu các cách hàn nối cáp sợi quang
- Nghiên cứu về cách bảo vệ mối nối sau khi hàn.


3. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

3.1 Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này, em đã hoàn thành phần nghiên cứu của mình với các
phương pháp sau:
- Tổng hợp lý thuyết về sợi quang và cáp quang.

Luận Văn Tốt Nghiệp

1

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

- Nghiên cứu về việc hàn nối cáp và bảo vệ mối nối sau khi hàn. Tìm các tài liệu
có liên quan như: giáo trình, sách, luận văn hoặc tiểu luận có liên quan, những bài báo
cáo của các bạn về cáp quang và ứng dụng, tài liệu trên mạng, đọc và tổng hợp sau đó
viết bài.

3.2 Phương tiện thực hiện đề tài
- Tài liệu tham khảo: Sách, bài giảng, Luận văn tốt nghiệp Đại học, tài liệu từ các
bài báo cáo của các bạn về cáp quang và ứng dụng, tài liệu từ Internet.
- Ý kiến nhận được từ: giáo viên hướng dẫn, các thầy cô trong bộ môn và các bạn
sinh viên.

4. CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Bước 1: Nhận đề tài, xác định nhiệm vụ cần đạt được của đề tài.
- Bước 2: Tìm các tài liệu có liên quan đến đề tài và đọc tài liệu, nghiên cứu tài
liệu, tham khảo ý kiến từ thầy cô, bạn bè.
- Bước 3: Tổng hợp tài liệu, tiến hành viết đề tài và trao đổi với giáo viên hướng
dẫn.
- Bước 4: Nộp đề tài cho giáo viên hướng dẫn, tham khảo ý kiến và chỉnh sửa.
- Bước 5: Viết hoàn chỉnh đề tài và nộp.

Luận Văn Tốt Nghiệp

2

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Phần NỘI DUNG
Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Ánh sáng và các lý thuyết về ánh sáng
Ánh sáng là từ phổ thông dùng để chỉ các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong
vùng quang phổ nhìn thấy được bằng mắt thường (tức là từ khoảng 400 nm đến 700 nm).
Giống như mọi bức xạ điện từ, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sóng hạt
chuyển động gọi là photon. Ánh sáng do Mặt Trời tạo ra còn được gọi là ánh nắng (hay
còn gọi là ánh sáng trắng bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc biến thiên liên tục từ đỏ đến
tím); ánh sáng Mặt Trăng mà chúng ta thấy được gọi là ánh trăng thực tế là ánh sáng do
mặt trời chiếu tới mặt trăng phản xạ đi tới mắt người; ánh sáng do đèn tạo ra còn được
gọi là ánh đèn.

"Ánh sáng lạnh" là ánh sáng có bước sóng tập trung gần vùng quang phổ tím.
"Ánh sáng nóng" là ánh sáng có bước sóng nằm gần vùng đỏ. Ánh sáng có quang phổ trải
đều từ đỏ đến tím là ánh sáng trắng; còn ánh sáng có bước sóng tập trung tại vùng quang
phổ rất hẹp gọi là "ánh sáng đơn sắc"

1.1. Lý thuyết hạt ánh sáng
Lý thuyết hạt ánh sáng, được Isaac Newton đưa ra, cho rằng dòng ánh sáng là
dòng di chuyển của các hạt vật chất. Lý thuyết này giải thích được hiện tượng phản xạ và
một số tính chất khác của ánh sáng; tuy nhiên không giải thích được nhiều hiện tượng
như giao thoa, nhiễu xạ mang tính chất sóng.

1.2. Lý thuyết sóng ánh sáng
Lý thuyết sóng ánh sáng, được Christiaan Huygens đưa ra, cho rằng dòng ánh
sáng là sự lan truyền của sóng. Lý thuyết này giải thích được nhiều hiện tượng mang tính
chất sóng của ánh sáng như giao thoa, nhiễu xạ ; đồng thời giải thích tốt hiện tượng khúc
xạ và phản xạ.
Lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ánh sáng ra đời cùng thời điểm, thế kỷ 17 và đã
gây ra cuộc tranh luận lớn giữa hai trường phái.
Năm 1817, Thomas Young đề xuất rằng sóng ánh sáng là sóng ngang, chứ không
phải sóng dọc. Chúng dao động vuông góc với hướng truyền, chứ không theo hướng
truyền, như đối với sóng âm.

Luận Văn Tốt Nghiệp

3

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh


SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

1.3. Lý thuyết điện từ
Sau khi lý thuyết sóng và lý thuyết hạt ra đời, lý thuyết điện từ của James Clerk
Maxwell năm 1865, khẳng định lại lần nữa tính chất sóng của ánh sáng. Đặc biệt, lý
thuyết này kết nối các hiện tượng quang học với các hiện tượng điện từ học, cho thấy ánh
sáng chỉ là một trường hợp riêng của sóng điện từ.
Các thí nghiệm sau này về sóng điện từ, như của Heinrich Rudolf Hertz năm 1887,
đều khẳng định tính chính xác của lý thuyết của Maxwell.

1.4. Thuyết tương đối
Thuyết tương đối của Albert Einstein ra đời, 1905, với mục đích ban đầu là giải
thích hiện tượng vận tốc ánh sáng không phụ thuộc hệ quy chiếu và sự không tồn tại của
môi trường ête, bằng cách thay đổi ràng buộc của cơ học cổ điển.
Trong lý thuyết tương đối hẹp, các tiên đề của cơ học được thay đổi, để đảm bảo
thông qua các phép biến đổi hệ quy chiếu, vận tốc ánh sáng luôn là hằng số. Lý thuyết
này đã giải thích được chuyển động của các vật thể ở tốc độ cao và tiếp tục được mở rộng
thành lý thuyết tương đối rộng, trong đó giải thích chuyển động của ánh sáng nói riêng và
vật chất nói chung trong không gian bị bóp méo bởi vật chất.
Thí nghiệm đo sự bẻ cong đường đi ánh sáng của các ngôi sao khi đi qua gần Mặt
Trời, lần đầu vào nhật thực năm 1919, đã khẳng định độ chính xác của lý thuyết tương
đối rộng.

1.5. Lý thuyết lượng tử ánh sáng
Lý thuyết lượng tử của ánh sáng nói riêng và vật chất nói chung ra đời khi các thí
nghiệm về bức xạ vật đen được giải thích bởi Max Planck và hiệu ứng quang điện được
giải thích bởi Albert Einstein đều cần dùng đến giả thuyết rằng ánh sáng là dòng chuyển
động của các hạt riêng lẻ, gọi là quang tử (photon).
Vì tính chất hạt và tính chất sóng cùng được quan sát ở ánh sáng, và cho mọi vật

chất nói chung, lý thuyết lượng tử đi đến kết luận về lưỡng tính sóng hạt của ánh sáng và
vật chất; đúc kết ở công thức De Broglie, 1924, liên hệ giữa động lượng một hạt và bước
sóng của nó.

Luận Văn Tốt Nghiệp

4

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

2. Các đặc điểm của ánh sáng
2.1 Ba đặc điểm cơ bản của ánh sáng
Ánh sáng có ba đặc điểm là: ánh sáng truyền thẳng, ánh sáng khúc xạ, ánh sáng
phản xạ.
2.1.1 Tính truyền thẳng của ánh sáng
Trong môi trường trong suốt, đồng tính và đẳng hướng thì ánh sáng truyền theo
đường thẳng.
2.1.2 Sự khúc xạ và phản xạ ánh sáng
Hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng: Khi có một tia sáng truyền từ môi
trường 1 có chiết suất n1 đến mặt ngăn cách với môi trường 2 có chiết suất n2
(n1 ≠ n2) thì tia sáng tách thành 2 tia mới : Một tia khúc xạ sang môi trường 2, một tia
phản xạ lại môi trường 1. Các tia tới, tia khúc xạ và tia phản xạ được mô tả (Hình 1.1).

Khúc xạ


Phản xạ

N
S

N
α

I

S

S

n1
n2

β

α α’

n1

I

n2

2

R


Hình 1.1 Sự khúc xạ và phản xạ ánh sáng
Định luật
- Tia phản xạ và khúc xạ đều nằm trong mặt phẳng tới (Mặt phẳng tới là mặt
phẳng chứa tia tới và pháp tuyến của mặt ngăn cách tại điểm tới).
- Góc phản xạ bằng góc α’ = α (α là góc tới, α’ là góc phản xạ).
- Góc khúc xạ β được tính theo công thức Snell:
n1sinα = n2sinβ
* Hiện tượng phản xạ toàn phần
Từ công thức Snell ta thấy:
Luận Văn Tốt Nghiệp

5

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

- Nếu n1 < n2 thì sinα > sinβ tức là α > β tia khúc xạ lệch về phía gần pháp tuyến.
- Nếu n1 > n2 thì sinα < sinβ tức là α < β tia khúc xạ lệch về phía xa pháp tuyến
hơn.
Đặc biệt tại trường hợp n1 > n2 nếu tăng α thì β cũng tăng theo nhưng β luôn lớn
hơn α. Khi góc tới α tăng đến giá trị mà β = 900 (tia khúc xạ nằm song song với mặt ngăn
cách) Thì góc tới tương ứng trường hợp này gọi là góc tới hạn igh .
Nếu tiếp tục tăng góc tới lớn hơn góc tới hạn igh thì không còn tia khúc xạ nữa mà
chỉ có tia phản xạ. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng phản xạ toàn phần.
Góc tới hạn igh được tính dựa vào công thức Snell.

n1sinα = n2sinβ
↔ n1sinigh = n2sin900
↔ n1sinigh = n2
Như vậy để có hiện tượng phản xạ toàn phần phải có 2 điều kiện:
- Môi trường 1 chứa tia tới phải có chiết suất lớn hơn chiết suất môi trường 2
- Góc tới lớn hơn góc tới hạn.

2.2 Đặc tính không kết hợp của ánh sáng tự nhiên
Ánh sáng của nguồn bức xạ thông thường đều không có tính kết hợp. Khi nguồn
bức xạ hoạt động, từng nguyên tử riêng lẻ bức xạ ngẫu nhiên. Các xung ánh sáng, mỗi
xung chứa đựng dao động riêng. Các xung ánh sáng chỉ tồn tại trong thời gian ngắn 10-8 s
( đi được khoảng 3m), sau đó các nguyên tử ngừng bức xạ trong một thời gian dài. Trong
thời gian đó, các nguyên tử lại bức xạ các xung ánh sáng. Mặc dù các xung ánh sáng
cũng chỉ tồn tại trong thời gian rất ngắn, nhưng nhờ công các xung này mà có một luồng
ánh sáng liên tục bức xạ ra ngoài
Vì các nguyên tử bức xạ ánh sáng ngẫu nhiên, không đồng bộ nhau nên pha của
ánh sáng bức xạ luôn biến đổi ngẫu nhiên. Các nguồn ánh sáng tự nhiên không bao giờ
giao thoa lẫn nhau trong một thời gian dài vì pha của chúng luôn thay đổi và thay đổi rất
nhanh. Ánh sáng tự nhiên là ánh sáng không kết hợp.

Luận Văn Tốt Nghiệp

6

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền


2.3 Đặc tính kết hợp của ánh sáng laser
Ánh sáng kết hợp không gian : Ánh sáng có sóng cùng pha với một sóng khác theo
phương mặt phẳng thẳng đứng với phương truyền sóng được xem là ánh sáng kết hợp
trong miền không gian.
Ánh sáng laser là ánh sáng kết hợp không gian đóng vai trò là một nguồn sáng rất
quan trọng vì sợi quang truyền tải tín hiệu trên một mode truyền dẫn trong lõi, chịu ảnh
hưởng của giao thoa.
Ánh sáng kết hợp thời gian : ánh sáng có bước sóng đơn, duy nhất là ánh sáng kết
hợp trong miền thời gian.
Ánh sáng laser không thể tìm thấy trong tự nhiên. Ánh sáng laser đóng một vai trò
hết sức quan trọng trong việc đưa thông tin sợi quang vào ứng dụng thực tế. Nghiên cứu
các diode laser, mang về nguồn ánh sáng có tính kết hợp về thời gian. Công nghệ thông
tin quang sẽ biến đổi pha thay vì sử dụng biến đổi cường độ như hiện nay. Truyền dẫn
ánh sáng kết hợp là công nghệ truyền dẫn dung lượng siêu lớn trong tương lai.

3. Thông tin quang
Khác với thông tin hữu tuyến và vô tuyến - các loại thông tin sử dụng các môi
trường truyền dẫn tương ứng là dây dẫn và không gian - thông tin quang là một hệ thống
truyền tin thông qua sợi quang. Điều đó có nghĩa là thông tin được chuyển thành ánh
sáng và sau đó ánh sáng được truyền qua sợi quang. Tại nơi nhận, nó lại được biến đổi
trở lại thành thông tin ban đầu.

3.1 Sự phát triển của thông tin quang
Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người
về chuyển động, hình dáng và màu sắc của sự vật thông qua đôi mắt. Tiếp đó, một hệ
thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng những ngọn đèn hải đăng
các đèn hiệu. Sau đó, năm 1971 VC. Chape phát minh ra một máy điện báo quang.
Thiết bị này sử dụng khí quyển như là một môi trường truyền dẫn và do đó chịu
ảnh hưởng của các điều kiện về thời tiết. Để giải quyết hạn chế này, Marconi đã sáng chế

ra máy điện báo vô tuyến và có khả năng thực hiện thông tin giữa những người gửi và
người nhận ở xa nhau.
Đầu năm 1980, A.G. Bell - người phát minh ra hệ thống điện thoại – đã nghĩ ra
một thiết bị quang thoại có khả năng biến đổi dao động của máy phát thành ánh sáng.

Luận Văn Tốt Nghiệp

7

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Tuy nhiên sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ bê do sự xuất hiện của hệ
thống vô tuyến.
Sự nghiên cứu hiện đại về thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh thành
công của Laser năm 1960 và bằng khuyến nghị của Kao và Hockham năm 1966 về việc
chế tạo sợi quang có độ tổn thất thấp. 4 năm sau Kapron đã có thể chế tạo các sợi quang
trong suốt có độ suy hao truyền dẫn khoảng 20 dB/km. Được cổ vũ bởi thành công này,
các nhà khoa học và kỹ sư trên toàn thế giới đã tiến hành các hoạt động nghiên cứu và
phát triển và kết quả là công nghệ mới về giảm suy hao truyền dẫn, về tăng giải thông các
laser bán dẫn… đã được phát triển thành công những năm 70. Hơn nữa, trong những năm
70 laser bán dẫn có khả năng thực hiện dao động liên tục ở nhiệt độ khai thác đã được
chế tạo. Tuổi thọ của nó được ước lượng hơn 100 năm. Dựa trên các công nghệ sợi quang
và laser bán dẫn giờ đây đã có thể gửi một khối lượng lớn các tín hiệu âm thanh / dữ liệu
đến các địa điểm cách xa hàng 100 km bằng một sợi quang có độ dày như một sợi tóc,
không cần đến các bộ tái tạo. Hiện nay các hoạt động nghiên cứu nghiêm chỉnh đang

được tiến hành trong lĩnh vực được gọi là photon học – là một lĩnh vực tối quan trọng đối
với tất cả các hệ thống thông tin quang, có khả năng phát hiện, xử lý, trao đổi và truyền
dẫn thông tin bằng phương tiện ánh sáng. Photon học có khả năng sẽ được ứng dụng rộng
rãi trong lĩnh vực điện tử và viễn thông trong thế kỷ 21.

3.2 Tổng quan về hệ thống thông tin quang
3.2.1 Cấu hình hệ thống thông tin quang
Để thiết lập một hệ thống truyền dẫn hợp lý, việc lựa chọn môi trường truyền dẫn,
phương pháp điều chế / ghép kênh đã được xem xét trước tiên. Cho đến nay thì không
gian được sử dụng một cách rộng rãi cho thông tin vô tuyến, còn cáp đối xứng và cáp
đồng trục cho thông tin hữu tuyến. Sau đây là phương pháp truyền dẫn hiện đang có sẵn
dựa trên việc sử dụng cáp quang. Sự điều chế sóng mang quang của hệ thống truyền dẫn
quang hiện nay được thực hiện với sự điều chế theo mật độ vì các nguyên nhân sau :
a. Sóng mang quang, nhận được từ các phần tử phát quang hiện có, không đủ ổn
định để phát thông tin sau khi có sự thay đổi về pha và độ khuếch đại và phần lớn là
không phải các sóng mang quang đơn tần.
b. Hiện nay, các Laser bán dẫn được chế tạo đã có tính nhất quán tuyệt vời và do
đó có khả năng cung cấp sóng mang quang ổn định.

Luận Văn Tốt Nghiệp

8

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền


c. Nếu một sóng mang đơn tần có tần số cao được phát đi theo cáp quang đa mode
- điều mà có thể xử lý một cách dễ dàng – thì các đặc tính truyền dẫn thay đổi tương đối
phức tạp và cáp quang bị dao động do sự giao thoa gây ra bởi sự biến đổi mode hoặc do
phản xạ trong khi truyền dẫn và kết quả là rất khó sản xuất một hệ thống truyền dẫn ổn
định. Vì vậy, trong nhiều ứng dụng, việc sử dụng phương pháp điều chế mật độ có khả
năng sẽ được tiếp tục.
3.2.2 Những thành phần cơ bản của hệ thống truyền dẫn quang
Hệ thống truyền dẫn quang bao gồm các phần tử phát xạ ánh sáng (nguồn sáng),
các sợi quang (môi trừơng truyền dẫn) và các phần tử thu để nhận ánh sáng truyền qua
sợi quang.
Các phần tử sau đây được chọn để sử dụng :
- Phần tử phát xạ ánh sáng
- Điôt laser (LD)
- Điôt phát quang (LED)
- Laser bán dẫn
- Sợi quang
- Sợi quang đa mode chỉ số bước
- Sợi quang đa mode chỉ số lớp
- Sợi quang đơn mode
- Phần tử thu ánh sáng
- Điôt quang kiểu thác (APD)
- Điôt quang PIN (PIN - PD)

3.3 Ưu điểm của kỹ thuật truyền dẫn quang
So với hệ thống truyền dẫn trên kim loại, hệ thống truyền dẫn trên cáp quang có
những ưu điểm sau :
Sợi quang nhỏ và nhẹ hơn cáp kim loại, đường kính mẫu sợi quang là 0.1 mm, nhỏ
hơn rất nhiều so với sợi cáp đồng trục có đường kính 10 mm.
Sợi cáp nhỏ, nhẹ hơn sợi cáp kim loại, dễ uốn cong. Chi phí chế tạo vật liệu ít, cáp
lại được lắp đặt dễ dàng và thuận lợi ngay cả bằng tay. Các cáp quang hiện nay cho phép

tăng được nhiều kênh truyền dẫn mà chỉ tăng kích thước cáp rất ít.

Luận Văn Tốt Nghiệp

9

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Sợi quang chế tạo từ thủy tinh thạch anh là môi trường trung tính với ảnh hưởng
của nước, axit, kiềm,… nên không sợ ăn mòn, và ngay cả khi lớp vỏ bảo vệ bên ngoài hư
hỏng nhưng sợi thủy tinh vẫn còn tốt vẫn đảm bảo truyền tín hiệu tốt.
Sợi thủy tinh là sợi điện môi nên hoàn toàn cách điện, không sợ bị chập mạch.
Tính hiệu truyền trong sợi quang không bị ảnh hưởng bởi điện từ trường bên
ngoài, nên có thể sử dụng sợi quang cho các hệ thống thông tin ở những nơi có nhiễu
điện từ trường mạnh như trong các nhà máy, nhà máy điện… mà không cần che chắn ảnh
hưởng điện từ.
Cũng vì nhẹ mà không bị ảnh hưởng bởi điện từ nên sợi quang cũng được sử dụng
nhiều trong máy bay, tàu thủy hoặc trong công nghệ truyền số.
Không gây nhiễu bên ngoài và không gây xuyên âm thanh giữa các sợi quang,
đảm bảo không bị nghe trộm.
Vì sợi quang là sợi điện môi, nên đầu vào và đầu ra của hệ thống hoàn toàn cách
điện và không có vòng chảy qua đất.
Tiêu hao nhỏ không phụ thuộc tần số tín hiệu và tiêu hao nhỏ trong dãy tần số
rộng nên cho phép truyền dẫn băng thông rộng.
Vì có tiêu hao nhỏ nên cho phép đạt cự ly khoảng lặp lớn hơn cáp kim loại rất

nhiều
Người ta tính toán rằng nếu chế tạo được 100000 km cáp/năm thì giá thành một hệ
thống truyền dẫn quang chỉ bằng 1/10 giá thành của truyền dẫn trên cáp kim loại có cùng
năng lực truyền dẫn.

Luận Văn Tốt Nghiệp

10

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Chương II : SỢI QUANG

1. Sợi quang và cấu tạo sợi quang
1.1 Sợi quang
Sợi quang là những dây nhỏ và dẻo truyền ánh sáng nhìn thấy được và các tia
hồng ngoại (hình 2.1).

Hình 2.1 Sợi quang

1.2.Cấu tạo sợi quang
Sợi quang có cấu tạo là một ống dẫn sóng hình trụ trong đó ánh sáng có thể lan
truyền được. Chúng có lõi ở giữa và có phần vỏ bao bọc xung quanh lõi (Hình 2.2). Để
ánh sáng có thể phản xạ toàn phần trong lõi thì chiết suất của lõi lớn hơn chiết suất của
lớp vỏ một chút.

- Core(lõi): Có dạng hình trụ tròn, là trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh
sáng đi, chiết suất n1, đường kính cỡ 1 vài µm (lớn hơn bước sóng truyền tải cỡ vài chục
lần)
- Cladding(vỏ): Có dạng hình trụ bao quanh lõi, là vật chất bên ngoài bao bọc lõi,
có chiết suất n2< n1, đường kính khoảng 0.1mm,làm bằng thủy tinh hoặc plastic.
Ngoài ra còn có các thành phần khác như:
•

Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt

•

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.

Luận Văn Tốt Nghiệp

11

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Lõi
V
b


Lớp vỏ

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của sợi quang

2. Nguyên lý truyền ánh sáng qua sợi quang
Nguyên lý cơ bản trong sợi quang dựa vào hiện tượng phản xạ toàn phần của ánh
sáng (Hình 2.3) và (Hình 2.5).

I1

M
I

S
N

I2

Hình 2.3 Nguyên lý truyền ánh sáng trong sợi quang
Xét tia tới SI đến điểm I trên tiết diện MN của sợi dây. Tia này bị khúc xạ khi đi
vào sợi dây. Tia khúc xạ tới mặt phẳng tiếp xúc giữa lõi và lớp vỏ tại I1 dưới góc tới i lớn
hơn góc tới hạn và bị phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần như vậy lặp lại nhiều lần liên tiếp tại các điểm I2,
I3...
Tia sáng được dẫn qua sợi quang học mà cường độ sáng bị giảm không đáng kể.
Các tia sáng truyền trong lõi sợi quang thuộc một trong hai nhóm. Nhóm thứ nhất
gồm các tia sáng đi qua trục của sợi quang các tia này gọi là tia kinh tuyến.Trong hình
2.4(a) có hai tia kinh tuyến trong sợi quang bậc thang). Nhóm thứ hai là tia xoắn hình
Luận Văn Tốt Nghiệp


12

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

hình 2.4(b) vì nó không bao giờ sử dụng hết diện tích của sợi quang các tia này truyền
trong cự ly lớn hơn các tia kinh tuyến và vì vậy nó bị suy giảm nhiều hơn.

a

b

Hình 2.4 Đường truyền của tia kinh tuyến (a) và tia xoắn (b) trong sợi quang bậc thang

Hình 2.5 Ánh sáng lan truyền trong sợi quang

3. Phân loại sợi quang
Việc phân loại sợi quang phụ thuộc vào sự thay đổi thành phần chiết suất của lõi
sợi. Loại sợi có chỉ số chiết suất đồng đều ở lõi sợi gọi là sợi có chỉ số chiết suất phân bậc
SI (Step Index), loại sợi có chỉ số chiết suất ở lõi giảm dần từ tâm lõi sợi ra tới tiếp giáp
lõi và lớp bọc gọi là sợi có chỉ số chiết suất giảm dần GI (Graded Index). Nếu phân chia
theo mode truyền dẫn thì có sợi đa mode MM (Multimode) và sợi đơn mode SM (Single
mode). Sợi đa mode cho phép nhiều mode truyền dẫn trong nó, còn sợi đơn mode chỉ
cho phép 1 mode truyền trong nó.

Luận Văn Tốt Nghiệp


13

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Bảng 2.1 Phân loại sợi quang
Danh mục

Loại sợi
- Sợi có chỉ số chiết suất phân bậc
Phân loại theo chỉ số chiết suất
- Sợi có chỉ số chiết suất giảm dần
- Sợi đơn mode
Phân loại theo mode truyền dẫn
- Sợi đa mode
- Sợi thuỷ tinh
- Sợi lõi thuỷ tinh lớp bọc chất dẻo
Phân loại theo cấu trúc vật liệu
- Sợi thuỷ tinh nhiều thành phần
- Sợi chất dẻo
Bảng 2.2 Các thông số tiêu chuẩn của sợi quang
Loại
Các thông số
Bước sóng sử dụng


Sợi quang chiết suất
biến đổi
0,85 µm

Đường lõi kính
Đường kính lớp bọc
Tỷ lệ đồng tâm
Tỷ lệ không tròn của lõi
Tỷ lệ không tròn của lớp
bọc

50 µm ± 6%
125 µm ± 2,4%
6% hoặc ít hơn
6% hoặc ít hơn
2% hoặc ít hơn

Sợi quang đơn mode
1,3 µm
1,55 µm
...........
125 µm ± 2,4%
0,5 ÷ 3 µm
......
2% hoặc ít hơn

4. Tán xạ của sợi quang và tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang
4.1. Tán xạ của sợi quang
4.1.1. Hiện tượng
Khi truyền các tín hiệu digital qua sợi quang, xuất hiện hiện tựơng dãn rộng các

xung ánh sáng ở đầu thu, thậm chí trong một số trường hợp xung lân cận đè lên nhau,
không phân biệt được các xung gây ra méo tín hiệu khi tái sinh.
4.1.2. Nguyên nhân - Ảnh hưởng
-

Nguyên nhân :

Do ảnh hưởng của sợi quang, tồn tại các thời gian chạy khác nhau do các thành
phần ánh sáng phát đi đồng thời.
Ảnh hưởng :
Khi truyền tín hiệu digital trong miền thời gian nó sẽ gây ra sự giãn rộng các xung
ánh sáng.
Khi truyền tín hiệu analog ở đầu thu biên độ tín hiệu bị giảm nhỏ và có hiện
tượng dịch pha. Độ rộng băng truyền sẽ bị giới hạn.

Luận Văn Tốt Nghiệp

14

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

4.1.3. Phân loại
-

Tán xạ vật liệu


-

Tán xạ mode hay tán xạ đa mode

-

Tán xạ mặt đất ( chiết suất thay đổi trên mặt cắt của sợi )

-

Tán xạ sợi dẫn sóng

4.2.Tiêu hao truyền dẫn trong sợi quang
4.2.1 Định nghĩa
Khi lan truyền trong sợi quang, công suất ánh sáng bị giảm dần, ánh sáng bị tổn
hao. Xét hai tiết diện sợi ( đầu và cuối sợi ) có công suất ánh sáng tương ứng là P1 và P2
( P2 < P1) thì đại lượng tiêu hao quang là :
a = -10 lg P2/P1
4.2.2. Nguyên nhân gây tổn hao
Do hiện tượng hấp thụ quang (hiện tượng tự hấp thụ, hiện tượng hấp thụ không
tinh khiết) và hiện tượng tán xạ ánh sáng (tán xạ Rayleigh, tán xạ do cấu trúc sợi quang
không đồng nhất), do bị uốn cong, do hàn nối và ghép các sợi quang và các linh kiện thu
phát quang.

Luận Văn Tốt Nghiệp

15

SP Vật lí – Công Nghệ K34



GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Chương III : CÁP QUANG

1. Sợi quang trong cáp quang
1.1 Yêu cầu đối với sợi quang
Cũng giống như cáp thông tin điện, các sợi quang được chế tạo xong chưa được
đem sử dụng ngay mà được dùng để sản xuất cáp thì để đảm bảo những tính năng truyền
dẫn ánh sáng và có tuổi thọ cao, sợi quang cần có yêu cầu sau đây:
- Về cơ: bền vững không đứt, gãy do các lực kéo, lực cắt ngang và lực uốn cong.
Không bị giản nở quá lớn do tác động của lực kéo thường xuyên, tốc độ lão hóa chậm.
- Về tính truyền dẫn ánh sáng: Vật liệu phải rất tinh khiết, cấu tạo ruột và vỏ phải
đều đặn, không có chỗ khuyết tật để tránh sự tán xạ của ánh sáng, sinh tiêu hao phụ gây
méo dạng tín hiệu.
Các sợi quang sau khi chế tạo hoàn chỉnh đều được phủ hai lớp để bảo vệ, thường
là polyme hữu cơ. Lớp bên trong để phân bố tải trọng lên sợi và tăng độ bền của sợi do
tác dụng uốn cong. Lớp bên ngoài để bảo vệ bề mặt sợi khỏi những tác động cơ làm hỏng
sợi. Ngoài ra, lớp bảo vệ bên ngoài cũng có chiết suất lớn hơn chiết suất của thủy tinh vỏ
sợi để chặn các tia sáng lạ không truyền vào lớp vỏ sợi.
Đặc tính cơ bản của sợi quang được quyết định bởi vật liệu chế tạo sợi và bởi lớp
bảo vệ bên ngoài. Nếu do tác động của lực kéo hoặc lực uốn cong mà sợi bị đứt thì có
nhiều nguyên nhân, người ta chia ra 3 loại sau đây:
1. Đứt do lực kéo lớn, khoảng trên 40N thì nguyên nhân có thể do cấu trúc của
thạch anh hay do bề mặt của sợi có chỗ bị rạn vỡ.
2. Đứt do lực kéo trung bình, khoảng từ 15N đến 40N, thường do tạp chất nằm
trong vỏ sợi, gây nên các chỗ khuyết tật.

3. Đứt do lực kéo dưới 15N, thường do các khuyết tật trên bề mặt, do bọt khí, do
có các tạp chất trong lớp bảo vệ, do phủ lớp bảo vệ kém.
Khi quấn sợi để tạo thành cáp sẽ xuất hiện các lực kéo vài Niuton, nếu sợi rơi vào
trường hợp thứ ba như trên thì rất nguy hiểm, vì vậy để bảo đảm chế tạo cáp chắc chắn và
để trong quá trình thí nghiệm cáp bền vững, thì sợi phải chịu đựng được lực kéo khoảng 4
- 5N trong thời gian 1s.
Nếu sợi được phủ lớp bảo vệ nhựa Acrylat thì một mét phải chịu được lực thử là
50 N. Khi đó mới có khả năng kéo được sợi có chiều dài đến 10 km.

Luận Văn Tốt Nghiệp

16

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Đặc tính truyền dẫn ánh sáng của sợi thì lại được quyết định bởi kích thước của
ruột sợi, bởi chiết suất trong ruột và vỏ sợi và bởi đồng bộ đều của chiết suất, tức là phụ
thuộc vào công nghệ và kỹ thuật chế tạo sợi.

1.2. Các phương pháp chế tạo sợi quang
Có hai phương pháp chế tạo sợi quang :
Phương pháp thứ nhất là vật liệu làm ruột và vỏ được đưa vào lò nấu chảy rồi kéo
chảy ra ngoài tạo thành dạng sợi
Phương pháp thứ hai thì sử dụng dạng phôi có sẵn cũng gồm dạng vỏ và dạng ruột
đem kéo nóng thành sợi

Yêu cầu nhiệt độ và tốc độ kéo rất ổn định để đảm bảo kích thước hình học và
dạng đường cong biến thiên của chiết suất yêu cầu. Phải chú ý tránh bụi bẩn và tạp chất,
để không làm hỏng bề mặt nóng chảy của sợi. Khi sợi kéo ra còn nóng phải được phủ lớp
bảo vệ luôn, để sau khi nguội đã có lớp phủ bảo vệ hoàn chỉnh và đồng đều.

2. Cáp quang
2.1 Lịch sử phát triển cáp quang
Các phương tiện sơ khai của thông tin quang là khả năng nhận biết của con người
về chuyển động, hình dáng và màu sắc của sự vật thông qua đôi mắt.
Tiếp đó, một hệ thống thông tin điều chế đơn giản xuất hiện bằng cách sử dụng
các đèn hải đăng các đèn hiệu.
Sau đó, năm 1791, VC.Chape phát minh ra một máy điện báo quang.
Năm 1895, Marconi đã sáng chế ra máy điện báo vô tuyến.
Đầu năm 1980, A.G.Bell đã nghĩ ra một thiết bị quang thoại có khả năng
biến đổi dao động của máy phát thành ánh sáng.
Tuy nhiên, sự phát triển tiếp theo của hệ thống này đã bị bỏ do sự xuất hiện hệ
thống vô tuyến.
Sự nghiên cứu hiện đại về thông tin quang được bắt đầu bằng sự phát minh
thành công của Laser năm 1960 bởi nhà vật lý người Mỹ Theodore Maiman.
Năm 1966, Charles Kuen Kao và George Hockman đã công bố khám phá mới
đầy hứa hẹn về khả năng của sợi quang - những sợi thủy tinh hoặc nhựa trong suốt, linh
hoạt và mỏng hơn một sợi tóc.
Kết luận của Kao nghe có vẻ "hoang đường" nên ông phải chịu sức ép rất lớn từ
gia đình và trong giới khoa học.
Luận Văn Tốt Nghiệp

17

SP Vật lí – Công Nghệ K34



GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

Tuy nhiên, ông đã truyền cảm ứng cho nhiều nhà khoa học nghiên cứu về các tiềm
năng của sợi quang học trong các thập niên kế tiếp.
Năm 1970, Corning Glass Works chế tạo một cáp quang phá vỡ giới hạn 20dB
(17dB/km).
Cuối những năm 70, các công ty viễn thông quyết định triển khai và sử dụng
công nghệ này. Mạng cáp quang bắt đầu phổ biến ở các thành phố cũng như dưới lòng
đại dương nhưng nó chỉ làm nên cách mạng vào những năm 90.

2.2 Đặc điểm yêu cầu của cáp quang
Cũng như kim loại, cáp quang cũng có những yêu cầu đặc biệt cần đáp ứng :
- Lớp vỏ bao bên ngoài để bảo vệ sợi quang khỏi ảnh hưởng của môi trường như :
côn trùng, độ ẩm hoặc các lực tác động.
- Không nhiễu từ.
- Không thấm nước, lọt nước.
- Chống các ảnh hưởng của tác động cơ học như va chạm, lực kéo, lực nén, lực
uốn cong.
- Ổn định khi nhiệt độ thay đổi, nhất là khi nhiệt độ rất cao, có tác động co ngót
sợi.
- Trọng lượng nhỏ, kích thước bé.

2.3 Cấu tạo cáp quang
Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được
tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một
lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sự gãy gập của sợi cáp
quang (Hình 3.1).


Lớp
phản
xạ
ánh

Lớp vỏ bảo
vệ chính

Vỏ
bảo
vệ
ngoà

Lớp áo
giáp

Hình 3.1 Cấu tạo cáp quang

Luận Văn Tốt Nghiệp

18

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền


Cáp quang bao gồm các thành phần sau:
Lõi (core)
Lõi sợi quang là trung tâm phản chiếu của sợi quang khi truyền ánh sáng, lõi được
làm bằng sợi thủy tinh hoặc plastic.
Lớp phản xạ ánh sáng (cladding)
Lớp phủ sợi quang là một lớp bên ngoài bao bọc lõi sợi quang để phản xạ lại ánh
sáng trở vào lõi, được làm từ thủy tinh hay plastic.
Vỏ bảo vệ chính (primary coating hay còn gọi coating, primary buffer)
Primary coating là lớp vỏ nhựa PVC giúp bảo vệ core và clading không bị bụi, ẩm,
trầy xước.
Các thành phần gia cường (Strength member)
Thành phần này được các hãng sản xuất cáp sợi 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
động lên sợi cáp quang.
Lớp đệm sợi quang là lớp vỏ bên ngoài bảo vệ sợi quang nhằm hạn chế các tác
động cơ học, môi trường tác độ lên sợi quang.
Lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer)
Là lớp vỏ ngoài cùng bao bọc các sợi quang bên trong và được làm từ các loại
nhựa có khả năng chịu đựng các lực cơ học cũng như tác độ của môi trường.
Lớp áo giáp( 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.

2.4 Ưu điểm cáp quang
Sợi quang đã trở thành một phương tiện thông dụng cho nhiều yêu cầu truyền
thông. Nó có những ưu điểm vượt trội hơn so với các phương pháp truyền dẫn điện thông
thường.
♦ Một số ưu điểm cáp quang :
1. Dung lượng lớn
Các sợi quang có khả năng truyền những lượng lớn thông tin. Với công nghệ

hiện nay trên hai sợi quang có thể truyền được đồng thời 60.000 cuộc đàm thoại. Một cáp
sợi quang (có đường kính ngoài 2 cm) có thể chứa được khoảng 200 sợi quang, sẽ tăng
được dung lượng đường truyền lên 6.000.000 cuộc đàm thoại.
Luận Văn Tốt Nghiệp

19

SP Vật lí – Công Nghệ K34


GVHD: ThS-GVC Hoàng Xuân Dinh

SVTH: Nguyễn Bích Tuyền

So với các phương tiện truyền dẫn bằng dây thông thường, một cáp lớn gồm
nhiều đôi dây có thể truyền được 500 cuộc đàm thoại. Một cáp đồng trục có khả năng với
10.000 cuộc đàm thoại và một tuyến viba hay vệ tinh có thể mang được 2000 cuộc gọi
đồng thời.
2. Kích thước và trọng lượng nhỏ
So với một cáp đồng có cùng dung lượng, cáp sợi quang có đường kính nhỏ
hơn và khối lượng nhẹ hơn nhiều. Do đó dễ lắp đặt chúng hơn, đặc biệt ở những vị trí có
sẵn dành cho cáp (như trong các đường ống đứng trong các tòa nhà…), ở đó khoảng
không là rất ít.
3. Có các đặc tính tốt
- Không bị nhiễu điện
Truyền dẫn bằng sợi quang không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ (EMI) hay
nhiễu tần số vô tuyến (RFI) và nó không tạo ra bất kỳ sự nhiễu nội tại nào. Sợi quang có
thể cung cấp một đường truyền “sạch" ở những môi trường khắc nghiệt nhất.
Các công ty điện lực sử dụng cáp quang, dọc theo các đường dây điện cao thế
để cung cấp đường thông tin rõ ràng giữa các trạm biến áp.

Cáp sợi quang cũng không bị xuyên âm. Thậm chí dù ánh sáng bị bức xạ ra từ
một sợi quang thì nó không thể thâm nhập vào sợi quang khác được.
- Tính cách điện
Sợi quang là một vật cách điện. Sợi thủy tinh này loại bỏ nhu cầu về các dòng
điện cho đường thông tin.Cáp sợi quang làm bằng chất điện môi thích hợp không chứa
vật dẫn điện và có thể cho phép cách điện hoàn toàn cho nhiều ứng dụng.
Sợi quang có thể loại bỏ được nhiễu gây bởi các dòng điện chạy vòng dưới đất
hay những trường hợp nguy hiểm gây bởi sự phóng điện trên các đường dây thông tin
như sét hay những trục trặc về điện. Đây thực sự là một phương tiện an toàn thường được
dùng ở nơi cần cách điện.
- Tính bảo mật
Sợi quang cung cấp độ bảo mật thông tin cao. Một sợi quang không thể bị trích
để lấy trộm thông tin bằng các phương tiện điện thông thường như sự dẫn điện trên bề
mặt hay cảm ứng điện từ, và rất khó trích để lấy thông tin ở dạng tín hiệu quang.
Các tia sáng truyền lan ở tâm sợi quang và rất ít hoặc không có tia nào thoát
khỏi sợi quang đó. Thậm chí nếu đã trích vào sợi quang được rồi thì nó có thể bị phát
Luận Văn Tốt Nghiệp

20

SP Vật lí – Công Nghệ K34