Sự kiện “khuếch đại” trên đồ hình OTDR

Tại các sự kiện “khuếch đại” trên đồ hình OTDR, suy hao có giá trị âm và điều này có khả năng dẫn đến lỗi trong tính toán suy hao kênh sợi quang và suy giảm tốc độ dữ liệu trên các liên kết băng thông cao đòi hỏi phải giải quyết thêm các chi phí vận hành không cần thiết khác. Các sự kiện “khuếch đại” được gây ra như thế nào? Và làm thế nào chúng có thể được giảm thiểu?

Hình 1: Sự kiện “gainer” trên đồ hình OTDR

♦ Tham khảo ⇒ Máy đo cáp quang OTDR EXFO MaxTester-715B  – Lastmile OTDR

Nguyên nhân gây ra các sự kiện “khuếch đại” trên đồ hình OTDR

Hãy nhớ lại rằng OTDR sử dụng các xung laser được định thời gian chính xác và bộ tách sóng quang dải động cao để đo lượng ánh sáng cực nhỏ bị tán xạ ngược (được phản xạ ngược về phía OTDR bởi chính sợi quang) để xác định “sự kiện” dọc theo liên kết, chẳng hạn như đứt sợi, connector, macrobend, mối hàn và các phần tử thụ động có suy hao cao bao gồm bộ ghép kênh và tách kênh WDM. OTDR là thiết bị công nghệ cao và do đó, tín hiệu phản xạ được xử lý kỹ thuật số theo thuật toán và các sự kiện được phân tích, giải thích và phân loại để đơn giản hóa hoạt động trong lĩnh vực này

Sự kiện được đánh dấu màu đỏ đầu tiên trong Hình 2 được gọi là sự kiện “không phản xạ”, điển hình cho mối hàn của hai đầu sợi quang, không có đột biến trong phản xạ trở lại và suy hao chèn thấp (IL) thường là 0,1 dB. Độ dốc xuống tổng thể của dấu vết OTDR là do tính chất vật lý của sự suy hao trong sợi quang (hấp thụ và tán xạ) và thường là khoảng 0,2 dB/km ở 1550 nm đối với cáp quang đơn mode. Nếu kết thúc sợi cáp bị hở (không còn kết nối nào nữa), các chỉ số khúc xạ khác nhau của hai vật liệu (lõi sợi quang với không khí) gây ra một lượng tán xạ ngược tương đối lớn, như được hiển thị trong Hình 2. Vậy làm thế nào để chúng ta giải thích về sự kiện “khuếch đại” (hay còn được gọi là “suy hao âm”) được hiển thị trong Hình 1? Nó hiển thị một sự kiện với sự gia tăng công suất quang (như bộ khuếch đại quang) với ít hoặc không có phản xạ ngược.

Hình 2: Ví dụ về sự kiện trên máy đo OTDR

Nó chỉ ra rằng các sự kiện “khuếch đại” trên OTDR hầu như luôn được gây ra bởi sự khác biệt vật lý quan trọng trong hai sợi được ghép nối. Các loại sợi khác nhau có đường kính lõi khác nhau, ví dụ: sợi đơn mode có đường kính lõi thông thường là 9 µm và đường kính lõi đa mode thường là 50 hoặc 62,5 µm. Khái niệm liên quan về MFD (mode field diameter) được minh họa trong Hình 3.

Khái niệm MDF (Mode Field Diameter)

Hình 3: Khái niệm MFD (mode field diameter)

MFD lớn hơn một chút so với đường kính lõi do một hiện tượng vật lý gọi là trường biến thiên, trong đó ánh sáng lan truyền hầu như không xuyên qua lớp vỏ bao quanh lõi sợi quang. Thật thú vị, MFD thay đổi ngay cả giữa các loại sợi tương tự. Ví dụ: sợi G.652 SMF-28 tiêu chuẩn ở 1550 nm có MFD là 10,4 ± 0,5 µm, trong khi G.657 SMF ở 1550 nm có MFD là 9,5 ± 0,5 µm, chênh lệch gần 1 µm (hơn 1% đường kính lõi danh định). Rất phổ biến để thấy một sự kiện “khuếch đại” khi sợi đơn mode tiêu chuẩn được ghép với sợi đơn mode không nhạy cảm với uốn cong (BIF), do MFD của chúng không khớp (nghĩa là gián đoạn chỉ số khúc xạ dẫn đến phản xạ Fresnel cao hơn). Các thuật toán phân tích OTDR thường không “nhận thức” được sự không phù hợp của sợi quang này, như trong Hình 4.

Hình 4: Tính toán suy hao sai do sự ảnh hưởng của MFD

Tóm lại, tại điểm nối từ SMF tiêu chuẩn đến BIF SMF (hướng A đến B trong Hình 4), có nhiều ánh sáng phản xạ trở lại OTDR hơn so với trường hợp khi loại sợi đồng nhất, do đó có “khuếch đại” trên đồ hình OTDR. Tương tự, tại điểm nối từ BIF SMF đến SMF tiêu chuẩn (hướng từ B đến A trong Hình 4), ánh sáng phản xạ trở lại OTDR ít hơn so với trường hợp khi loại sợi đồng nhất, do đó suy hao lớn hơn trên dấu vết OTDR. Lưu ý rằng trường hợp thứ hai được người dùng xem như một sự kiện mối hàn quen thuộc, mặc dù có tổn thất cao hơn thực tế và do đó bị bỏ qua bởi những người không phải là chuyên gia.

Cũng lưu ý rằng các “khuếch đại” có thể xảy ra khi cuộn bù được sử dụng trong thiết lập thử nghiệm OTDR khác (đối với MFD) so với sợi quang được thử nghiệm, cũng như khi căn chỉnh lõi kém trong quá trình hàn nối. “Khuếch đại” rất nhỏ có thể do hàn nối các loại sợi “giống hệt nhau” từ các nhà sản xuất khác nhau hoặc thậm chí khi sử dụng các lô sợi khác nhau từ cùng một nhà sản xuất cáp. Điều quan trọng là phải hiểu các đặc tính vật lý từ đầu đến cuối của sợi được kiểm tra khi tiến hành mô tả đặc tính Tier 2 bằng OTDR.

Cách khắc phục các sự kiện “khuếch đại” trên đồ hình OTDR