Suy hao và các cửa sổ truyền dẫn

Ánh sáng yếu dần khi truyền qua thủy tinh, mức độ yếu đi phụ thuộc vào bước sóng — một đường cong có hai đỉnh và ba đáy, quyết định những bước sóng mà cả ngành công nghiệp sử dụng. Trang này giải thích suy hao đến từ đâu (tán xạ, hấp thụ, đỉnh hấp thụ nước), định lượng suy hao theo từng km cho mỗi loại sợi quang và mỗi cửa sổ bước sóng, cộng thêm các suy hao rời rạc của đầu nối và mối hàn, và cho thấy tổng suy hao trở thành cột “dB” trong mọi quỹ công suất tuyến như thế nào.

Suy hao đến từ đâu

Cơ chế	Vật lý	Phụ thuộc bước sóng	Tỷ trọng tại 1550 nm
Tán xạ Rayleigh	các thăng giáng mật độ bị đóng băng trong thủy tinh tán xạ ánh sáng theo mọi hướng	∝ 1/λ⁴ — chiếm ưu thế ở bước sóng ngắn	~0,15 dB/km trong tổng 0,2
Hấp thụ hồng ngoại	dao động mạng tinh thể silica	tăng mạnh trên 1 600 nm	nhỏ tại 1550, đóng cửa sổ khi vượt quá 1 700
Hấp thụ OH⁻ (nước)	ion hydroxyl sinh ra trong quá trình sản xuất	đạt đỉnh tại 1 383 nm (và 1 240, 950 nm)	bằng 0 trong sợi quang có đỉnh hấp thụ nước thấp; lên đến 1–2 dB/km trong sợi quang cũ
Hấp thụ ion kim loại	tạp chất Fe, Cu, Cr	—	không đáng kể trong sợi quang hiện đại
Uốn cong	uốn cong vĩ mô và vi mô	tăng theo bước sóng	phụ thuộc thiết kế (Ánh sáng trong sợi quang)
Hấp thụ UV	chuyển dời điện tử	nằm sâu dưới 800 nm	không liên quan đến viễn thông

Tổng suy hao đạt cực tiểu tại ≈ 1 550 nm (0,17–0,20 dB/km ở loại sợi quang tốt nhất) — đây là lý do các tuyến đường dài và DWDM hoạt động ở đó.

Các cửa sổ bước sóng

Cửa sổ	Bước sóng	Suy hao điển hình (SMF)	Suy hao điển hình (MMF)	Ứng dụng
Cửa sổ 1, 850 nm	770–910	— (chỉ đa mode)	2,5–3,5 dB/km	module quang SR dùng VCSEL, từ 1000BASE-SX đến 800G-SR8; SWDM
Cửa sổ 2, 1310 nm (băng O)	1 260–1 360	0,32–0,40 dB/km	0,6–1,5 (MMF tại 1300)	LX/LR/DR/FR, CWDM băng thấp, PON hướng lên, tán sắc bằng 0
Băng E	1 360–1 460	0,35 (chỉ sợi quang có đỉnh hấp thụ nước thấp)	—	kênh CWDM 1371–1451
Băng S	1 460–1 530	0,25	—	PON XG-PON hướng lên? không — GPON hướng xuống 1490, CWDM 1471–1511
Cửa sổ 3, 1550 nm (băng C)	1 530–1 565	0,18–0,22 dB/km	—	ER/ZR, DWDM, cửa sổ khuếch đại EDFA, PON video/1550
Băng L	1 565–1 625	0,20–0,25	—	mở rộng DWDM, PON XG-PON hướng xuống 1577, giám sát 1625
Băng U	1 625–1 675	0,3+	—	giám sát OTDR trên hệ thống đang hoạt động

Tên các băng và kế hoạch kênh: Băng bước sóng.

Suy hao theo loại sợi quang

Sợi quang	850 nm	1310 nm	1383 nm	1550 nm	1625 nm	Giá trị tối đa theo tiêu chuẩn
OM1 (62,5 µm)	3,5	1,5 (1300)	—	—	—	TIA-568
OM2–OM5 (50 µm)	3,0 (2,3 điển hình)	1,5 (0,7 điển hình)	—	—	—	TIA-568
OS1 (trong nhà, đệm chặt)	—	1,0	—	1,0	—	ISO 11801
OS2 / G.652.D (đỉnh hấp thụ nước thấp)	—	0,35 (tối đa 0,4)	≤ 0,4	0,20 (tối đa 0,3)	0,23	ITU-T G.652.D
G.652.B (thế hệ cũ, có đỉnh hấp thụ nước)	—	0,35	1–2	0,22	0,3	G.652.B
G.655 NZ-DSF	—	—	—	0,22	0,25	G.655
G.654.E suy hao siêu thấp	—	—	—	0,17	0,19	G.654
G.657 kháng uốn cong	—	0,35	—	0,20	0,23	G.657

Quy tắc hiện trường: dùng giá trị tối đa do nhà sản xuất cáp công bố khi thiết kế (0,35/0,22), dùng giá trị đo được khi xử lý sự cố.

Suy hao rời rạc

Thành phần	Điển hình	Định mức thiết kế	Ghi chú
Cặp đầu nối, đơn mode UPC, sạch	0,1–0,3 dB	0,5 dB (TIA), 0,75 dB (thiết kế cũ)	đầu nối cấp B ≤ 0,25 dB điển hình
Cặp đầu nối, APC	0,1–0,3 dB	0,5 dB	cộng thêm suy hao phản xạ ≥ 60 dB
Cặp đầu nối, đa mode	0,1–0,5 dB	0,75 dB	—
Cặp MPO-12/16	0,2–0,5 dB (suy hao thấp ≤ 0,35)	0,5–0,75 dB	tính trên mỗi cặp ghép, toàn bộ sợi
Mối hàn nhiệt, đơn mode	0,02–0,1 dB	0,1–0,3 dB	đo bằng OTDR
Mối hàn nhiệt, đa mode	0,05–0,2 dB	0,3 dB	—
Mối nối cơ khí	0,2–0,5 dB	0,5 dB	sửa chữa tạm thời
Đầu nối bẩn	0,5–3 dB	—	nguyên nhân suy hao phổ biến nhất (Sự cố tuyến cáp)
Bộ chia quang 1:2	3,5 dB	3,9 dB	mỗi lần nhân đôi cộng thêm ≈ 3,2–3,5 dB
Bộ chia quang 1:32	17 dB	17,5–18 dB	PON (Lớp ODN)
Bộ ghép kênh CWDM (8 kênh)	1,0–2,0 dB	2,5 dB	mỗi lượt qua; ×2 cho ghép + tách kênh (Quỹ công suất CWDM)
DWDM AWG (40 kênh)	3–5 dB	5–7 dB	mỗi lượt qua
Bộ suy hao cố định	1–20 dB danh định	± 0,5 dB	để tránh quá tải bộ thu

Tổng hợp lại

Tổng suy hao = Σ(chiều dài sợi quang × dB/km) + Σ(cặp đầu nối) + Σ(mối hàn) + Σ(thiết bị thụ động).

Ví dụ tuyến	Sợi quang	Đầu nối	Mối hàn	Thiết bị	Tổng
SMF 10 km tại 1310 nm, 4 cặp đầu nối, 4 mối hàn	3,5	2,0 (thiết kế) / 0,8 (điển hình)	0,4 / 0,2	—	5,9 thiết kế / 4,5 điển hình
SMF 40 km tại 1550 nm, 4 cặp, 12 mối hàn	8,8	2,0	1,2	—	12,0
OM4 300 m tại 850 nm, 2 cặp	0,9	1,5	—	—	2,4
GPON 20 km tại 1490 nm, chia 1:32, 4 cặp, 6 mối hàn	5,0	2,0	0,6	17,5	25,1 (lớp B+ 28 dB)
CWDM 40 km tại 1550 kèm ghép/tách kênh	8,8	2,0	1,0	5,0	16,8

So sánh với quỹ công suất của module: Thiết kế quỹ công suất tuyến.

Bước sóng quan trọng theo hai cách

Suy hao trên mỗi km — module ER 1550 nm mất 0,2 dB/km, trong khi module LR 1310 nm mất 0,35; trên 40 km đó là chênh lệch 6 dB, lý do ER và ZR hoạt động ở 1550.
Độ nhạy với uốn cong — suy hao do uốn cong tăng theo bước sóng; một tuyến cáp đạt yêu cầu ở 1310 có thể không đạt ở 1550 hoặc 1577 (XG-PON), và bước sóng kiểm tra 1625 nm được dùng để tìm những chỗ uốn cong như vậy (Đo kiểm và kiểm tra).

Trong CodingBox

DDM của module cho biết hai đầu của phương trình — công suất Tx ở đầu này, công suất Rx ở đầu kia — và chênh lệch giữa chúng, đo trên bàn thử bằng dây nhảy quang đã biết là tốt rồi đo trong tủ rack, chính là suy hao của tuyến cáp; so sánh giá trị này với bảng trên cho biết tuyến cáp có đúng như thiết kế đã giả định hay không (DDM trong ứng dụng, Công suất Rx và quỹ công suất).

Ánh sáng quay ngược lại thay vì tiếp tục truyền đi — phản xạ Fresnel, hệ số phản xạ và suy hao phản xạ theo từng thành phần và từng công nghệ: Phản xạ và suy hao phản xạ; suy hao tăng theo thời gian như thế nào — hydro, nước, bức xạ, uốn cong vi mô: Độ tin cậy và lão hóa.

Nếu bạn phát hiện thông tin chưa chính xác hoặc lỗi trong bài viết này, hãy chọn đoạn liên quan và nhấn Ctrl+Enter để .