Lý thuyết suy hao và giải pháp của sợi quang trong truyền dẫn

Đặc tính suy hao truyền dẫn của cáp quang là một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết định khoảng cách truyền dẫn, độ ổn định truyền dẫn và độ tin cậy của mạng quang.Các nguyên nhân gây ra suy hao đường truyền cáp quang là khác nhau.Trong xây dựng và bảo trì mạng thông tin cáp quang, cần lưu ý nhất là nguyên nhân gây suy hao đường truyền trong quá trình sử dụng cáp quang và cách giảm thiểu suy hao này.Suy hao truyền dẫn do sử dụng cáp quang chủ yếu bao gồm suy hao kết nối (suy hao cố hữu, suy giảm nhiệt hạch và suy hao khớp di động của sợi quang) và suy hao không kết nối (suy hao do uốn và suy hao do các yếu tố xây dựng khác và môi trường ứng dụng gây ra).
1. Mất kết nối và giải pháp của nó

1.1 mất kết nối
Suy hao kết nối của sợi quang chủ yếu bao gồm: suy hao cố hữu do các yếu tố nội tại của sợi quang, suy hao nhiệt hạch và suy hao khớp động do các yếu tố bên ngoài của sợi quang gây ra.
(1) Suy hao cố hữu của sợi quang chủ yếu đến từ sự không nhất quán của đường kính trường mode của sợi quang;Đường kính lõi sợi không phù hợp;Tiết diện của lõi sợi không tròn;Độ đồng tâm của lõi sợi và lớp phủ kém ở bốn điểm;Yếu tố quan trọng nhất là sự không nhất quán của đường kính trường mode.
(2) Sự mất hàn của các yếu tố không phải nội tại chủ yếu là do lệch trục;Độ nghiêng của trục (góc);Tách mặt cuối (giải phóng mặt bằng);Mặt cuối của sợi quang không hoàn chỉnh;Chênh lệch chiết suất;Mặt cuối của sợi quang không sạch là do các yếu tố khác gây ra, chẳng hạn như mức độ hoạt động của nhân viên nối, các bước vận hành, độ sạch của điện cực cơ hàn, cài đặt các thông số hàn, độ sạch của môi trường làm việc, v.v.
(3) Tổn thất mối nối di động do các yếu tố không bên trong chủ yếu gây ra bởi chất lượng kém, tiếp xúc kém, không sạch của đầu nối di chuyển và một số yếu tố tương tự như sự mất mát khi hàn (chẳng hạn như lệch trục, khe hở cuối mặt, góc gấp, chênh lệch chiết suất, v.v.).
1.2 giải pháp cho việc mất kết nối
(1) Các sợi quang chất lượng cao với các đặc tính nhất quán sẽ được lựa chọn trong thiết kế kỹ thuật, xây dựng và bảo trì.Cùng một lô sợi trần thương hiệu nổi tiếng chất lượng cao sẽ được sử dụng càng nhiều càng tốt trong một dòng, sao cho phù hợp với đặc tính của sợi quang nhất có thể, để giảm thiểu tác động của đường kính trường chế độ đối với sự kết hợp sợi quang thua.
(2) Việc xây dựng cáp quang phải được thực hiện theo đúng quy định và yêu cầu
Cố gắng định cấu hình toàn bộ bảng điều khiển (bảng đơn ≥ 500m) để giảm thiểu số lượng khớp nối.Trong quá trình đặt, số cuộn cáp và thứ tự kết thúc phải được tuân thủ nghiêm ngặt để giảm thiểu tổn thất.
(3) Lựa chọn những người kế nhiệm có kinh nghiệm và được đào tạo tốt để kết nối và thử nghiệm
Trình độ của nhân viên kết nối ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô của tổn thất kết nối.Nhân viên kết nối phải kết nối theo đúng quy trình hàn cáp quang và kiểm soát chặt chẽ tổn thất mối nối.Trong quá trình hàn, máy đo phản xạ miền quang học (OTDR) phải được sử dụng để giám sát mọi lúc (suy hao kết nối ≤ 0,08db / mảnh).Nếu không đạt yêu cầu thì phải hàn lại.Khi sử dụng máy đo phản xạ miền thời gian quang (OTDR), độ suy hao của mối nối phải được đo từ hai hướng và thu được giá trị trung bình của hai kết quả để loại bỏ sai số nhân tố của phép đo OTDR một chiều.
(4) Đảm bảo rằng môi trường kết nối đáp ứng các yêu cầu
Nghiêm cấm hoạt động ngoài trời trong môi trường bụi và ẩm ướt.Các bộ phận, dụng cụ và vật liệu kết nối cáp quang phải được giữ sạch sẽ và không được làm ẩm đầu nối sợi quang.Sợi quang được cắt phải sạch và không có bụi bẩn.Sau khi cắt, sợi quang không được tiếp xúc với không khí quá lâu, đặc biệt là trong môi trường bụi và ẩm ướt.Khi nhiệt độ môi trường kết nối quá thấp, phải thực hiện các biện pháp gia nhiệt cần thiết.
(5) Chuẩn bị mặt cuối sợi quang hoàn hảo
Việc chuẩn bị mặt cuối của sợi quang là quá trình quan trọng nhất của kết nối sợi quang.Sự hoàn thiện của mặt đầu sợi quang là một trong những lý do quan trọng để xác định suy hao kết nối cáp quang.Mặt cuối chất lượng cao phải phẳng, không có gờ và khuyết tật và vuông góc với trục.Độ nghiêng trục của mặt đầu sợi quang phải nhỏ hơn 0,3 độ, thể hiện gương phẳng và nhẵn, và được giữ sạch để tránh ô nhiễm bụi.Dao cắt chất lượng cao phải được chọn và sử dụng đúng cách để cắt sợi quang.Việc làm sạch, cắt và hàn sợi trần phải được kết nối chặt chẽ và khoảng thời gian không được quá dài.Khi di chuyển sợi quang, hãy cầm nó nhẹ nhàng để tránh làm hỏng mặt cuối của sợi quang do va chạm với các vật khác.
(6) Sử dụng máy hàn đúng cách
Sử dụng đúng máy hàn là một đảm bảo quan trọng và là liên kết quan trọng để giảm suy hao kết nối cáp quang.
① Máy hàn phải được vận hành chính xác theo đúng hướng dẫn và quy trình vận hành của máy hàn.
② Đặt sợi quang hợp lý.Khi đặt sợi quang vào rãnh chữ V của máy hàn, thao tác phải nhẹ nhàng.Điều này là do đối với sợi đơn mode có đường kính lõi là 10 nm, nếu suy hao nhiệt hạch nhỏ hơn 0,1dB, thì độ lệch xuyên tâm của trục sợi nhỏ hơn 0,8nm.
③ Cài đặt chính xác và hợp lý các thông số hàn (dòng phóng trước, thời gian, dòng phóng chính, thời gian phóng chính, v.v.) theo loại sợi quang.
④ Bụi trong máy hàn (đặc biệt là bụi trong bộ cố định, mỗi gương và rãnh chữ V và các mảnh vụn sợi) phải được loại bỏ kịp thời trong và sau khi sử dụng.
⑤ Tuổi thọ của điện cực cơ hàn nói chung là khoảng 2000 lần.Sau một thời gian dài sử dụng, điện cực sẽ bị oxy hóa, dẫn đến dòng điện phóng lớn và tăng tổn hao khi hàn.Lúc này, có thể tháo điện cực ra, lau nhẹ bằng bông thấm y tế nhúng cồn, sau đó lắp vào máy hàn, xả để vệ sinh một lần.Nếu dòng phóng điện vẫn còn quá lớn sau nhiều lần làm sạch, điện cực phải được thay thế một lần nữa.
(7) Các đầu nối di động chất lượng cao và đủ tiêu chuẩn phải được lựa chọn càng nhiều càng tốt để đảm bảo rằng các chỉ số hoạt động của đầu nối đáp ứng các quy định liên quan.Suy hao chèn của các đầu nối di động phải được kiểm soát dưới 0,3 dB / mảnh (hoặc thậm chí thấp hơn) và suy hao bổ sung không được lớn hơn 0,2 dB / mảnh
(8) Mối nối di động phải được kết nối tốt và liên kết chặt chẽ để tránh rò rỉ ánh sáng
(9) Đảm bảo rằng đầu nối có thể di chuyển được sạch sẽ
Trong quá trình thi công và bảo dưỡng, chú ý vệ sinh phích cắm và bộ chuyển đổi (mặt bích) và đảm bảo sạch sẽ môi trường phòng máy và thiết bị, ngăn chặn nghiêm ngặt phích cắm và bộ chuyển đổi (mặt bích) khỏi bụi bẩn và giảm thiểu thất thoát tán xạ.
2. Mất mát liên tục và giải pháp của nó
2.1 mất mát không liên tục
Suy hao không kết nối do sử dụng cáp quang chủ yếu bao gồm suy hao do uốn và suy hao do các yếu tố xây dựng khác và môi trường ứng dụng gây ra.
(1) Suy hao bức xạ do uốn cong khi sợi quang bị uốn cong rất nhiều và bán kính uốn cong tương đương với đường kính lõi của nó, các đặc tính truyền dẫn của nó sẽ thay đổi.Một số lượng lớn các chế độ dẫn được chuyển thành các chế độ bức xạ, không tiếp tục truyền mà đi vào lớp phủ và bị lớp phủ hoặc lớp phủ hấp thụ, dẫn đến mất thêm sợi quang.Suy hao do uốn của sợi quang có hai loại: suy hao do uốn vĩ mô và suy hao do uốn vi mô.
① Suy hao do uốn vĩ mô Suy hao bổ sung do uốn (uốn vĩ mô) của sợi quang có bán kính cong lớn hơn nhiều so với đường kính của sợi quang.Những lý do chính là: chuyển tuyến và uốn cong trong quá trình đặt;Uốn gây ra bởi sự dự trữ khác nhau của cáp quang và cáp (vòng bảo vệ, uốn cong khác nhau và uốn cong tự nhiên);Cuộn cáp quang trong hộp nối, cuộn cáp quang trong phòng máy và thiết bị, v.v.
② Tổn thất do uốn vi mô tạo ra trục sợi quang μ Các lý do chính gây ra tổn hao bổ sung do uốn lớp M (uốn vi mô) là: uốn vi ngẫu nhiên gây ra bởi ứng suất không đồng đều của từng bộ phận gây ra bởi sự không đều nhỏ của bề mặt đỡ trong quá trình đi cáp quang ;Sự uốn cong siêu nhỏ được hình thành bởi giao diện không nhẵn giữa lõi và lớp phủ;Sự uốn cong vi mô do lực căng không đồng đều trong quá trình đặt cáp quang;Sự uốn cong vi mô hình thành do áp lực bên không đều trên sợi quang;Khi sợi quang gặp sự thay đổi nhiệt độ, nó tạo thành vi uốn do giãn nở nhiệt và co lạnh.
(2) Tổn thất do các yếu tố xây dựng khác và môi trường ứng dụng gây ra
① Mất do cáp quang không đạt tiêu chuẩn trên kệ.Lớp xoắn cáp quang cấu trúc ống lỏng có cấu trúc dễ bị suy hao như vậy bởi vì, thứ nhất, nhiều ống bọc lỏng ở giá trên của cáp quang bị xoắn với nhau;Thứ hai, khi ống lỏng được liên kết với lưỡi lê đĩa giữ sợi của hộp khớp bằng dây buộc, ống lỏng bị uốn cong mạnh;Thứ ba, khi cáp quang được đưa lên kệ, bộ phận gia cố bằng kim loại và ống bọc sợi quang bị lệch lên xuống.Những yếu tố này sẽ làm tăng tổn thất.
② Tổn thất do bảo vệ co nhiệt và nóng chảy kém.Những lý do chính là: một là vấn đề chất lượng của chính ống bảo vệ nóng chảy, làm biến dạng và tạo ra bong bóng sau khi nóng chảy;Thứ hai, khi gia nhiệt của máy hàn, các thông số gia nhiệt được cài đặt không đúng dẫn đến biến dạng ống bảo vệ cục nóng hoặc sinh ra bọt khí;Thứ ba là đường ống co nhiệt không sạch sẽ, có bụi hoặc sỏi đá, điểm nối bị hỏng trong quá trình nung nóng dẫn đến tổn thất tăng lên.
③ Suy hao do xây dựng cáp quang chôn trực tiếp không đúng tiêu chuẩn.Nguyên nhân như sau: thứ nhất, cáp quang không được chôn sâu và bị hư hỏng sau khi bị vật nặng cuốn vào;Thứ hai là định tuyến cáp quang không đúng quy cách khiến cáp quang chịu tác động ngoại lực vượt quá phạm vi tải trọng cho phép do thay đổi môi trường, địa hình;Thứ ba, đáy rãnh cáp quang không bằng phẳng, cáp quang bị cong và treo, có ứng suất dư sau khi lấp đất;Thứ tư, lớp bảo vệ bên ngoài của cáp quang bị hư hỏng do các nguyên nhân khác dẫn đến hiện tượng chảy nước và thất thoát hydro.
④ Suy hao do kết cấu cáp quang trên không không đạt tiêu chuẩn.Các nguyên nhân chính như sau: thứ nhất, trong quá trình thi công lắp đặt cáp quang, cáp quang tạo ra các vòng tròn nhỏ, uốn cong, xoắn và vênh lưng, giật và dâng trong quá trình kéo và lực kéo cực đại tức thời quá lớn;Thứ hai là sử dụng móc cáp quang không đúng cách, hướng kẹp không nhất quán, có những khúc cua rắn, khoảng cách quá thưa, căng cáp quang do võng quá nhiều;Thứ ba, cuộn cáp quang trên cột không được cố định chắc chắn, cáp quang bị tác động ngoại lực, tác động ngắn hạn làm hỏng cáp quang;Thứ tư, cáp quang được bố trí quá chặt chẽ và không tính đến độ giãn dài tự nhiên của cáp quang;Thứ năm, vỏ bọc bên ngoài của cáp quang bị hư hỏng do các nguyên nhân khác dẫn đến hiện tượng chảy nước và thất thoát hydro.
⑤ Tổn thất do xây dựng đường ống và cáp quang không đạt tiêu chuẩn.Nguyên nhân như sau: thứ nhất, khi triển khai cáp quang theo phương pháp lưới, tốc độ kéo không được kiểm soát tốt, cáp quang bị vênh, vênh;Thứ hai, khi luồn cáp quang qua không có ống phụ bằng nhựa bảo vệ, cáp quang bị trầy xước;Thứ ba, vỏ bọc bên ngoài của cáp quang bị hư hỏng do các nguyên nhân khác, dẫn đến hiện tượng chảy nước và thất thoát hydro.
⑥ Việc buộc và quấn dây bím và dây nhảy quang trong phòng máy và thiết bị không đúng tiêu chuẩn, xảy ra hiện tượng quấn chéo dẫn đến suy hao.
⑦ Chất lượng hộp đầu nối cáp quang kém, việc đóng gói và lắp đặt hộp đầu nối không chuẩn, hộp đầu nối bị hư hỏng do tác động bên ngoài dẫn đến thất thoát nước và hydro.
⑧ Suy hao do biến dạng kéo của cáp quang trong quá trình lắp dựng, quá nhiều áp lực để kẹp cáp quang trong hộp mối nối, kẹp quá chặt ống nóng chảy trong khay sợi và cuộn quang không đúng tiêu chuẩn sợi trong khay sợi.
2.2 giải pháp để không mất kết nối
(1) Trong quá trình khảo sát kỹ thuật, thiết kế và thi công, phải chọn tuyến và chế độ bố trí tuyến tốt nhất.
(2) Việc thành lập và lựa chọn đội thi công chất lượng cao để đảm bảo chất lượng công trình là rất quan trọng.Bất kỳ sơ suất nào trong quá trình thi công có thể làm tăng suy hao cáp quang.
(3) Trong quá trình thiết kế, thi công và bảo trì, phải tích cực thực hiện các biện pháp "bốn phòng ngừa" thiết thực và hiệu quả (chống sét, chống điện, chống ăn mòn và chống hư hỏng cơ học) để tăng cường bảo vệ.
(4) Sử dụng giá đỡ để giữ cuộn cáp lên để đặt cáp quang.Không được đặt cáp quang theo phương pháp tương tự như cách đặt từ ống chỉ sau khi cuộn cáp được đặt xuống và không để cáp quang bị xoắn.Trong quá trình đặt cáp quang, phải tăng cường chỉ huy và thông tin liên lạc thống nhất, đồng thời áp dụng các phương pháp kéo hợp lý và khoa học.Tốc độ triển khai không được quá nhanh;Thời lượng triển khai liên tục không được quá dài.Nếu cần, từ "8" đảo ngược nên được sử dụng để triển khai từ giữa đến cả hai đầu.Hãy cẩn thận và thực hiện các biện pháp bảo vệ cần thiết ở các góc và những nơi khác có thể làm hỏng cáp quang.Trong trường hợp đặt cáp quang ở các khu vực trung tâm thành phố và các tình huống khác cần đặt cáp quang tạm thời, thì phải sử dụng đĩa hình 8 để giữ cho cáp quang không bị xoắn.
(5) Trong quá trình đặt cáp quang, phải chú ý đến lực căng danh định cho phép và giới hạn của bán kính uốn.Trong quá trình đặt cáp quang, nghiêm cấm làm các vòng tròn nhỏ, uốn cong và xoắn cáp quang để tránh bị vênh và tăng đột biến.Lực kéo không được vượt quá 80% cho phép của cáp quang và lực kéo tối đa tức thời không được vượt quá 100%.Lực kéo phải được bổ sung vào phần gia cố của cáp quang và đặc biệt chú ý không được giật và gấp khúc.Khi cáp quang quay, bán kính uốn cong không được nhỏ hơn 15 ~ 20 lần đường kính ngoài của cáp quang.
(6) Không sử dụng ống tay áo co nhiệt kém hơn, đặc biệt là những ống tay áo đã bị cong và biến dạng.Các ống bọc như vậy sẽ tạo ra ứng suất bên trong trong quá trình co nhiệt, áp suất này sẽ được áp dụng cho sợi quang làm tăng suy hao.Khi mang và cất giữ vỏ, hãy chú ý làm sạch và tránh để các chất lạ xâm nhập vào vỏ.
(7) Trong quá trình hoạt động kết nối, chiều dài dải phải được xác định theo kích thước của đĩa nhận và chiều dài dải phải càng dài càng tốt, để sợi quang có thể được quấn trong quá trình đóng một cách bình tĩnh ( chiều dài của đĩa là 60 ~ 100cm).Cần chú ý đến việc bảo quản sợi quang sau khi hợp nhất (cuộn sợi và cố định sợi quang).Trong quá trình quấn sợi, bán kính của cuộn dây càng lớn thì radian càng lớn và tổn hao trên toàn đường dây càng nhỏ.Vì vậy, cần duy trì bán kính nhất định (R ≥ 40mm) để tránh tổn thất không đáng có.Chìa khóa cho kết nối của cáp quang lõi lớn là lưu trữ.Trong quá trình hoạt động kết nối, độ sâu của dao cắt cáp cắt vào cáp quang phải được kiểm soát tốt và ống bọc lỏng không được làm phẳng để ép sợi quang.Sử dụng vật liệu mối nối đủ tiêu chuẩn và đóng gói và lắp đặt hộp nối một cách chính xác theo thông số kỹ thuật và yêu cầu vận hành.
(8) Phòng máy phải sạch nhất có thể.Sợi đuôi phải được bảo vệ bằng đai quấn hoặc dây phải được sử dụng riêng cho sợi đuôi để tránh quấn chéo giữa sợi đuôi hoặc với các đường kết nối khác, và không được đặt sợi đuôi (ngay cả để sử dụng tạm thời) nơi chân có thể bước lên.Khi kết thúc cáp quang, chú ý tránh để dây nhảy vào góc vuông trong định tuyến, đặc biệt không buộc dây nhảy vào một góc vuông bằng băng nhựa, nếu không sẽ làm suy hao cáp quang do căng thẳng lâu ngày.Cầu nhảy phải theo đường cong khi quay và bán kính uốn không được nhỏ hơn 40mm.Trong khi đặt, đảm bảo rằng cầu nhảy không bị căng thẳng và áp lực, để tránh căng thẳng mệt mỏi lâu dài cho cầu nhảy.Không bó các bím tóc quá chặt trong ODF.
(9) Tăng cường công tác duy tu, bảo dưỡng kỹ thuật các tuyến cáp quang hàng ngày.
Cáp quang là sự phát triển tất yếu của thời đại thông tin, và kết nối mạng quang là ngày mai của trái đất kỹ thuật số.Với việc xây dựng và vận hành các mạng thông tin cáp quang khác nhau ở mọi cấp độ, việc đối mặt và giải quyết vấn đề suy hao truyền dẫn do sử dụng cáp quang sẽ cải thiện đáng kể và tối ưu hóa hiệu suất truyền dẫn của mạng thông tin cáp quang trong thiết kế, xây dựng và bảo trì cáp quang kỹ thuật thông tin liên lạc bằng sợi quang.