Mất mối nối sợi quang là gì? Tìm hiểu về mối nối sợi quang

1. Mối nối sợi quang là gì?

Mối nối sợi quang là quá trình nối hai sợi cáp quang với nhau để tạo ra một liên kết cáp quang dài hơn.

Nối sợi quang chính là cách để xây dựng các đường cáp quang dài và mạng lưới cáp quang trên khắp thế giới.

Mục đích của việc nối sợi quang là kết nối điểm cuối của một đường dây cáp quang này với điểm đầu của một dây cáp quang khác sao cho các tín hiệu quang đi quang không bị phản xả trở lại. 

Do đó mối nối sợi quang chỉ thích hợp với hai sợi quang có cùng hình dạng đường kính và độ bền tương thích nhau.

2. Các phương pháp nối sợi quang chính

Nối sợi quang tổng hợp

Phương pháp này sử dụng nhiệt từ hồ quang điện để kết hợp 2 đầu cáp quang lại với nhau một cách vĩnh viễn.

Cách thực hiện của phương này bao gồm:

– Căn chỉnh và cắt 2 sợi quang rồi đặt trên giá đỡ.

– Sử dụng hồ quang điện làm tan chảy 2 đầu sợi quang và kết hợp chúng với nhau.

– Khoác lớp áo khoác bao phủ khu vực kết nối để bảo vệ lõi sợi quang.

Nối sợi quang cơ khí

Phương pháp này bao gồm 2 kỹ thuật chính: nối rãnh chữ V và nối ống đàn hồi.

– Nối rãnh chữ V: Sử dụng chất nền chữ V để giữ 2 sợi trong rãnh và liên kết chúng bằng chất kết dính hoặc gel phù hợp.

– Nối ống đàn hồi: Sử dụng với các sợi có đường kính khác được căn chỉnh bằng lực đối xứng trong vật liệu đàn hồi bằng cao su (có đường kính lỗ nhỏ hơn rất nhiều).

Ngày nay người ta thường sử dụng phương pháp nối sợi tổng hợp vì độ suy hao quang học thấp ( 0.05 – 0.1 dB) và tương thích cả sợi quang Singlemode lẫn Multimode. Các mối nối cơ học đặc biệt là kỹ thuật nối chữ V có độ suy hao lớn và làm mất nhiều mối nối.

3. Mất mối nối sợi quang là gì?

Nếu tìm hiểu về cáp quang thì chắc hẳn bạn đã quen với khái niệm suy hao hay suy hao sợi quang. Đây là hiện tượng cường độ giảm dần của chùm sợi quang truyền qua lõi của cáp quang.

Sự suy hao cáp quang bao gồm các suy hao do các mối nối hay còn gọi là mất mối nối sợi quang.

Suy hao mối nối được xác định là phần công suất quang không thể truyền qua mối nối và bị bức xạ ra khỏi sợi quang. Nó được đo bằng Decibel (dB) với công thức:

Mối nối α = 10log 10 P in /P trans

Trong đó: 

– Mối nối α = Suy hao nối sợi quang

– P in = Tổng công suất sự cố trên mối nối nhiệt hạch

– P trans = Phần công suất quang mong muốn được truyền qua mối nối nhiệt hạch

Suy hao mối nối là điều không thể tránh khỏi hay nói cách khác là độ suy hao mối nối luôn dương. Tuy nhiên với phương pháp nối sợi tổng hợp (ghép nối nhiệt hạch) độ suy hao này không đáng kể chỉ từ 0.05 – 0.1  dB.

4. Cách đo suy hao mối nối sợi quang

Để đo suy hao mối nối sợi quang người sử dụng máy đo OTDR. Nguyên lý của máy này rất đơn giản: tiến hành đưa xung quang vào sợi quang từ một đầu => Trích xuất các ánh sáng tán xạ ngược và đo cường độ.

Nếu hai sợi quang có đặc tính hình học hoặc giá trị MFD khác nhau ghép nối thì OTDR sẽ thu được lượng ánh sáng tán xạ khác nhau. Do đó mà gây ra sự sai số trong đo suy hao mối nối thực tế. Sự sai số này được xác định theo công thức sau:

α OTDR = 10.log [ ω 1 /ω 2 ]

Trong đó ω 1,  ω 2 là bán kính trường chế độ sợi tương ứng với sợi quang 1 và sợi quang 2

Tổng suy hao mối nối đo được OTDR một chiều được tính bằng phương trình sau:

α đo được = [ α other + α MFD ] suy hao mối nối + α OTDR

Trong đó:

– α đo được là Suy hao OTDR một chiều

– α other = các cơ chế bù trừ từ lõi đến lõi, độ nghiêng và các cơ chế mất mát khác

– α OTDR = Thành phần lỗi của mất mát OTDR

Để phép đo suy hao không bị lỗi OTDR sẽ đọc cả hai chiều. Với kết quả đo thực thiện tại 2 phía sợi được nối tương ứng là A1 và A2. Mức độ suy hao mối nối cuối cùng được tính bằng công thức:

Suy hao mối nối = [A1 + A2]/2 = [( Δω + δ) + (-Δω + δ)]/2 = δ

Trong đó:

–  Δω là α OTDR

– δ = [α other + α MFD ] suy hao mối nối

Để kiểm soát suy hao sợi quang bạn cần quan tâm các thông số nào?

Để kiểm soát mối nối sợi quang bạn cần quan tâm đến 2 thông số cơ bản: 

– Suy hao mối nội tại: gây ra do sự khác nhau về đặc tính quang học của 2 sợi quang chẳng hạn như khẩu độ hoặc đường kính lõi.

– Suy hao mối nối bên ngoài: gây ra do mối nối không đồng đều như 2 sợi quang bị lệch lõi, sai độ nghiêng hoặc điểm nổi bị biến dạng.

Để đảm bảo được mối nối sợi quang đạt chất lượng tốt nhất và suy hao ít nhất, ngày nay người ta sử dụng các máy hàn quang công nghệ tia laze tiên tiến cho phép thao tác với độ chính xác cao.