Bộ khuếch đại sợi quang là gì

Cảm biến sợi quang là gì? Nhiều bạn sẽ bị nhầm giữa cảm biến quang và cảm biến sợi quang do tên gọi chúng na ná với nhau. Trên thực tế thì đây là hai loại cảm biến khác biệt. 

Để giúp các bạn có thể tự mình so sánh giữa chúng, bài viết sau đây sẽ chỉ ra cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng,… của cảm biến sợi quang là gì? 

1. Cảm biến sợi quang là gì?

Cảm biến sợi quang [Fiber Optic Sensors] là một loại cảm biến gồm có một bộ khuếch đại và một sợi quang, sợi quang có thể khác nhau dựa theo từng ứng dụng cụ thể của chúng.

Hiện nay cảm biến sợi quang có 2 loại sợi quang chính, là:

• Loại thu phát.
• Loại khuếch tán.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Khi muốn sử dụng được một thiết bị hiệu quả nhất thì bạn phải hiểu được về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng. Và cảm biến sợi quang cũng không là một ngoại lệ.

Cấu tạo

Cảm biến sợi quang được tạo thành từ 3 thành phần chính như sau:

• Bộ khuếch đại: gồm bộ xử lý ánh sáng hắt lại, nguồn sáng. Có giao diện vận hành để thiết lập và cài đặt hoạt động của cảm biến và có tín hiệu đầu ra đến thiết bị xử lý khác.
• Sợi quang: có vai trò dẫn hướng ánh sáng từ bộ khuếch đại đến với vật thể và dẫn hướng luồng ánh sáng phản hồi ngược lại về bộ khuếch đại để xử lý.
• Đầu sợi quang: giúp sợi quang được lắp đặt chắc chắn về mặt cơ học, bên cạnh đó nó cũng được xem như là một phương tiện để dẫn hướng thêm.

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến sợi quang sử dụng nguyên lý hoạt động phản xạ trong toàn phần, nhằm mục đích để dẫn hướng nguồn sáng chạy dọc theo sợi quang giúp phát hiện vật thể.

Ánh sáng đi bên trong sợi quang di chuyển như dòng nước từ đầu này đến đầu kia và phản xạ với thành bên trong giúp phát hiện vật. Vật di chuyển này mất rất ít độ sáng chính vì vậy khả năng chính xác là rất cao.

3. Ưu điểm của cảm biến sợi quang là gì?

• Kích thước nhẹ, nhỏ gọn.
• Tích hợp vào một loạt các cấu trúc dễ dàng, bao gồm cả vật liệu composite,…
• Độ nhạy cao
• Không dẫn điện
• Không bị nhiễu bởi sóng điện từ và nhiễu tần số radio.
• Có khả năng chống chịu tốt ở môi trường khắc nghiệt.
• Có khả năng hình thành mạng lưới cảm biến và khả năng cảm biến ở xa tốt.
• Chức năng cảm biến đa dạng: ăn mòn, áp lực, nhiệt độ, tín hiệu âm thanh,…

4. Ứng dụng của cảm biến sợi quang

Với sự phát triển và tăng trưởng của khoa học kỹ thuật, cảm biến sợi quang ngày càng được ứng dụng thoáng đãng hơn, đa ngành đa nghề hơn.

Một số ngành nghề sử dụng cảm biến sợi quang:

• Những ngành sản xuất mà việc làm nhu yếu cần phải phát hiện vật thể trong khoảng trống số lượng giới hạn.
• Ngành xe hơi hay những ngành lắp ráp thiết bị, linh phụ kiện điện tử.
• Một số ngành sản xuất mà phải vào những thiết bị, máy móc để giải quyết và xử lý những chi tiết cụ thể rất nhỏ hay những ngành mà cần độ đúng chuẩn cực cao : dược phẩm, hàng không, thiên hà, công nghiệp bán dẫn …
• Sử dụng cho những thiết bị giải quyết và xử lý trong nhà, nhà ở

Ví dụ: Trong y học, Fiber Optic Sensors giúp con người hoàn toàn có thể khám và chữa bệnh cũng như quản lý và vận hành những thiết bị máy móc sức khỏe thể chất.

4. Top 5 thương hiệu cảm biến sợi quang uy tín

Trên thị trường có nhiều thương hiệu sản xuất cảm biến sợi quang. Nhưng đủ các tiêu chí và sản xuất trên dây chuyền hiện đại, đảm bảo được thời gian sử dụng lâu dài thì dưới đây là 5 thương hiệu bạn có thể cân nhắc:

Cảm biến sợi quang autonics

Cảm biến sợi quang keyence

Cảm biến sợi quang omron

Cảm biến sợi quang panasonic

Cảm biến sợi quang FTC

Trên đây là 5 thương hiệu cảm biến sợi quang uy tín, chất lượng được mọi người tin dùng nhiều nhất. Đối với thiết bị cần độ nhạy và chính xác cao bạn nên đầu tư chất lượng ngay từ ban đầu, để tránh ảnh hưởng đến quá trình khi sử dụng.

Bộ khuếch đại quang đóng vai trò là một phần tích hợp của truyền dữ liệu đường dài. Tính năng nổi bật nhất của bộ khuếch đại quang là thiết bị có thể khuếch đại tín hiệu quang trực tiếp mà không cần phải chuyển đổi tín hiệu thành tín hiệu điện trước khi khuếch đại. EDFA [Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium] là một loại của nhiều bộ khuếch đại quang khác nhau có thể đạt được khuếch đại tín hiệu qua giao tiếp quang dài.

Khi truyền qua khoảng cách xa, tín hiệu quang phải được khuếch đại nhiều lần giữa các lần mất tín hiệu do suy giảm sợi, mất kết nối, mất kết nối sợi, v.v ... Trước khi phát hiện ra bộ khuếch đại quang, tín hiệu quang phải được chuyển đổi thành tín hiệu điện, khuếch đại, và sau đó chuyển đổi trở lại tín hiệu quang. Quá trình này rất phức tạp và tốn kém. Kể từ đó, bộ khuếch đại quang đã được phát minh có thể khuếch đại tín hiệu trực tiếp, quá trình này rẻ hơn đáng kể và bắt đầu một cuộc cách mạng sợi quang. Có ba loại bộ khuếch đại sợi quang: EDFA, bộ khuếch đại Raman và bộ khuếch đại quang bán dẫn [SOA].

EDFA, hay Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium, là bộ khuếch đại quang được triển khai nhiều nhất trong hệ thống WDM sử dụng sợi pha tạp Erbium làm môi trường khuếch đại quang để tăng cường tín hiệu trực tiếp. Môi trường khuếch đại là một sợi quang thủy tinh pha tạp với các ion erbium. Môi trường thu được sợi pha tạp erbium khuếch đại ánh sáng ở các bước sóng nằm trong vùng lân cận 1550nm, các bước sóng quang bị suy giảm tối thiểu trong các sợi quang. EDFA hoạt động tốt nhất trong phạm vi 1530 đến 1565nm và nó có độ nhiễu thấp và có thể khuếch đại đồng thời nhiều bước sóng, làm cho nó trở thành bộ khuếch đại sợi được lựa chọn cho hầu hết các ứng dụng trong truyền thông quang học.

Ba loại bộ khuếch đại EDFA cho kết nối DWDM

Theo các chức năng, EDFA có thể được chia thành ba loại: bộ khuếch đại tăng áp, bộ khuếch đại nội dòng và bộ tiền khuếch đại.

Bộ khuếch đại tăng áp hoạt động ở phía truyền của liên kết, được thiết kế để khuếch đại các kênh tín hiệu ra khỏi máy phát đến mức cần thiết để phóng vào liên kết sợi. Nó không phải luôn luôn được yêu cầu trong các liên kết kênh đơn lẻ, nhưng là một phần thiết yếu trong liên kết DWDM nơi bộ ghép kênh làm suy giảm các kênh tín hiệu. Nó có công suất đầu vào cao, công suất đầu ra cao và mức tăng quang trung bình. Các loại phổ biến là 20dBm Đầu ra C-band 40 Kênh 26dB Gain Booster EDFA, 16dBm Đầu ra C-band 40 Kênh 14dB Gain Booster EDFA, v.v.

Bộ khuếch đại nội dòng thường được đặt tại các điểm trung gian dọc theo liên kết truyền trong liên kết DWDM để khắc phục truyền dẫn sợi và các tổn thất phân phối khác. Bộ khuếch đại dòng quang được thiết kế để khuếch đại quang giữa hai nút mạng trên liên kết quang chính. Bộ khuếch đại nội tuyến được đặt sau mỗi 80 - 100 km để đảm bảo mức tín hiệu quang vẫn ở trên mức nhiễu. Nó có công suất đầu vào trung bình đến thấp, công suất đầu ra cao, mức tăng quang cao và độ nhiễu thấp.

Bộ tiền khuếch đại hoạt động ở đầu nhận của liên kết DWDM. Bộ tiền khuếch đại được sử dụng để bù cho tổn thất trong bộ khử kênh gần máy thu quang. Được đặt trước đầu thu của liên kết DWDM, bộ tiền khuếch đại hoạt động để tăng cường mức tín hiệu trước khi phát hiện ảnh diễn ra trong một hệ thống đường cực dài, do đó cải thiện độ nhạy thu. Nó có công suất đầu vào tương đối thấp, công suất đầu ra trung bình và mức tăng trung bình.

Về cơ bản, EDFA bao gồm chiều dài của EDF [sợi pha tạp Erbium], laser bơm và bộ kết hợp WDM. Bộ kết hợp WDM là để kết hợp tín hiệu và bước sóng bơm, để chúng có thể truyền đồng thời thông qua EDF. Hình dưới cho thấy một sơ đồ chi tiết hơn về EDFA.

Tín hiệu quang, như tín hiệu 1550nm, đi vào bộ khuếch đại EDFA từ đầu vào. Tín hiệu 1550nm được kết hợp với laser bơm 980nm với thiết bị WDM. Tín hiệu và laser bơm đi qua một chiều dài sợi pha tạp với các ion Erbium. Tín hiệu 1550nm được khuếch đại thông qua tương tác với các ion Erbium pha tạp. Hành động này khuếch đại tín hiệu quang yếu thành công suất cao hơn, tạo ra sự tăng cường độ tín hiệu.

Ngày nay, bộ khuếch đại quang EDFA tăng lên như một lựa chọn thích hợp hơn cho phương pháp khuếch đại tín hiệu cho các hệ thống DWDM, do độ nhiễu thấp và không nhạy với phân cực tín hiệu. Bên cạnh đó, việc triển khai EDFA tương đối dễ nhận ra và giá cả phải chăng hơn so với các phương pháp khuếch đại tín hiệu khác.

EDFA có mức sử dụng công suất bơm cao [> 50%] Khuếch đại trực tiếp và đồng thời một dải bước sóng rộng [> 80nm] trong vùng 1550nm, với mức tăng tương đối bằng phẳng. Độ phẳng có thể được cải thiện bằng các bộ lọc quang khuếch đại. Đạt được vượt quá 50 dB. Con số tiếng ồn thấp thích hợp cho các ứng dụng đường dài.

Bộ khuếch đại sợi FOCC DWDM EDFA là một bộ khuếch đại sợi quang pha tạp erbium dải C được điều chỉnh độ nhiễu thấp, được thiết kế để mở rộng khoảng cách trong cơ sở hạ tầng quang DWDM. Nó cung cấp cho khách hàng khả năng mở rộng lên tới 40 kênh, cơ sở hạ tầng quang 2,5Gbps hoặc 10Gbps trên khoảng cách lớn hơn. FS cung cấp ba loại Bộ khuếch đại tăng áp DWDM EDFA, Bộ khuếch đại nội tuyến, Bộ khuếch đại trước với một số tùy chọn đầu ra [12dBm-35dBm].

Bên cạnh EDFA, hệ thống Vận chuyển đa dịch vụ [FMT] cũng bao gồm các thiết bị khác như OEO, DCM và OLP để cùng nhau xây dựng một mạng DWDM đường dài. Hơn nữa, chúng tôi sẽ đích thân thiết kế giải pháp ONT của mỗi khách hàng phù hợp hoàn hảo với các nhu cầu cụ thể.