Basic HTML Version
Tháng 9
–
10 2012
[ 13 ]
H
Ệ THỐNG CÁP
S
ợi quang đang được sử
dụng trong hệ thống
mạng hiện nay được
chia làm hai loại: singlemode
và multimode. Bài viết này sẽ
giúp chúng ta hiểu và phân
biệt được các loại sợi quang
dựa vào việc truyền dẫn ánh
sáng. Tuy nhiên, trước hết ta
cần hiểu rõ hai khái niệm cơ
bản sau: Mode và Dispersion
(hiện tượng tán sắc).
1. Mode
Thuật ngữ Mode dùng trong
sợi quang có nguồn gốc từ
tiếng La-tinh “path”– tạm
hiểu là tia sáng. Khi lan
truyền trong sợi quang, ánh
sáng sẽ đi theo rất nhiều
đường, mỗi đường có thể
được xem như một tia sáng.
Có ba loại tia sáng lan truyền
trong sợi quang:
• Axial Mode: tia sáng lan
truyền dọc theo trục trung
tâm của sợi quang. Thời gian
tia sáng lan truyền từ A đến B
là nhanh nhất.
• High Order Mode: những
tia sáng lan truyền trong
sợi quang có số lần phản xạ
nhiều. Thời gian tia sáng lan
truyền trong sợi quang từ A
đến B lâu hơn so với các tia
sáng Low Order Mode.
• Low Order Mode: những
tia sáng lan truyền trong sợi
quang có số lần phản xạ ít.
Thời gian tia sáng lan truyền
trong sợi quang từ A đến
B nhanh hơn tia sáng High
Order Mode (hình 1).
2. Dispersion (hiện tượng
tán sắc)
Các tia sáng Axial, High
Order và Lower Order lan
truyền trong sợi quang theo
các góc tới khác nhau nên
quãng đường đi sẽ khác
nhau. Do đó, các tia sáng
được truyền tại cùng một thời
điểm–với cùng vận tốc–sẽ lan
truyền đến cuối sợi quang ở
những thời điểm khác nhau.
Sự chênh lệch về thời gian
giữa các tia sáng này được gọi
là t. Hiện tượng này gọi là
hiện tượng tán sắc.
Hiện tượng tán sắc làm
hạn chế băng thông sợi
quang, ảnh hưởng việc truyền
dữ liệu ( t càng lớn thì mức
độ ảnh hưởng đến việc truyền
dữ liệu càng nhiều).
• Đối với tín hiệu analog:
gây méo dạng tín hiệu.
• Đối với tín hiệu digital:
gây ra sự chồng lấp giữa các
bit.
3. Phân biệt sợi quang
singlemode và multimode
• Sợi quang multimode: đặc
điểm của sợi quang mul-
timode là lan truyền đồng
thời cả ba loại tia sáng (Axial
Mode, High Order Mode và
Low Order Mode). Có hai loại
sợi quang multimode gồm:
- Sợi quang multimode chiết
suất bậc (Step Index Multi-
mode): là sợi quang với lõi
(core) đồng nhất, có chiết suất
n1 và lớp phản xạ ánh sáng
(cladding) xung quanh lõi với
chiết suất n2 (n2 < n1) (hình
2). Sợi quang multimode chiết
suất bậc dễ bị ảnh hưởng bởi
hiện tượng tán sắc, do đó
băng thông không cao và ít
được sử dụng trong các hệ
thống mạng. Để hạn chế sự
ảnh hưởng của hiện tượng
tán sắc, các nhà sản xuất đã
cho ra đời loại cáp sợi quang
multimode chiết suất biến đổi
- Sợi quang multimode chiết
suất biến đổi (Graded Index
Multimode): lõi sợi quang
được kết hợp từ nhiều lớp
thủy tinh có chiết suất n1,
n2, n3… khác nhau thay vì
chỉ có một chiết suất như
trong lõi của sợi quang Step
Index Multimode. Lớp thủy
tinh bên trong có chiết suất
cao hơn và lớp bên ngoài có
chiết suất thấp hơn, làm các
tia sáng bị “bẻ cong”, giúp
rút ngắn một cách tương ứng
quãng đường của các tia High
Order và Low Order trong lõi
sợi quang. Chính vì vậy, sợi
quang multimode chiết suất
biến đổi làm giảm độ chênh
lệch thời gian t, hạn chế
hiện tượng tán sắc, giúp tăng
băng thông sử dụng và trở
nên phổ biến trong hệ thống
mạng hiện nay (hình 3).
• Sợi quang singlemode:
là
sợi quang mà trong đó chỉ có
một tia sáng Axial được lan
truyền. Do đó, trên lý thuyết
sợi quang singlemode hoàn
toàn không có hiện tượng tán
sắc. Điều này giúp sợi quang
singlemode có băng thông lớn
hơn và truyền dữ liệu xa hơn
so với sợi quang multimode
(hình 4).
4. Kết luận
Những điểm khác biệt trên
sẽ giúp người dùng hiểu và
phân biệt được hai loại sợi
quang đang được sử dụng
trong hệ thống mạng hiện
nay. Tuy nhiên, việc lựa chọn
loại sợi quang nào còn phụ
thuộc vào nhu cầu cụ thể của
người sử dụng như ứng dụng
cần truyền, thiết bị đầu cuối,
khoảng cách cần truyền, giá
thành sản phẩm…
Nguyễn Văn Đông Minh
Tên gọi của hai loại sợi quang được đặt theo
cách truyền dẫn ánh sáng của chúng. Sợi
quang singlemode với lõi nhỏ cho phép chỉ có
một tia sáng lan truyền, trong khi sợi quang
multimode có lõi lớn hơn nên có thể truyền
nhiều loại tia sáng cùng lúc.
Cladding
Cladding
Dispersion
Cladding
Cladding
Dispersion
Cladding
Cladding
Axial Mode
High Order Mode
Low Order Mode
Hình 1
Các loại tia sáng (mode)
Hình 2
Sợi quang Step Index Multimode
Hình 3
Sợi quang Graded Index Multimode
Cladding
Cladding
Hình
4 Sợi quang Singlemode
Core
Core
Core
Core
PHÂN BIỆT SỢI QUANG
SINGLEMODE VÀ MULTIMODE