Cáp quang

Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu và mạng.

Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao (đây là tốc độ truyền dữ liệu, phân biệt với tốc độ tín hiệu) và truyền xa hơn.

Cấu tạo sửa

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu.

Cáp quang gồm các phần sau:

Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi
Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi.
Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt
Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket.

Nguyên lý hoạt động sửa

Cáp quang là một công nghệ truyền dẫn thông tin dựa trên việc dẫn truyền ánh sáng qua sợi quang học, được làm từ thủy tinh hoặc các polyme trong suốt. Nguyên lý hoạt động của cáp quang dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần, cho phép ánh sáng được dẫn truyền đi xa mà không bị mất mát đáng kể về năng lượng. Trong một sợi cáp quang, ánh sáng được phát từ một nguồn phát ánh sáng, thường là một LED hoặc laser, sau đó đi qua lõi của sợi quang. Lõi này được bao quanh bởi một lớp vỏ có chỉ số khúc xạ thấp hơn, tạo ra điều kiện để ánh sáng được phản xạ toàn phần tại biên giới giữa lõi và vỏ, từ đó duy trì quá trình dẫn truyền ánh sáng trong sợi quang.

Đặc tính này cho phép cáp quang truyền dẫn dữ liệu với tốc độ cao và qua khoảng cách lớn mà không bị suy hao nhiều hoặc bị nhiễu từ các nguồn ngoại vi, đặc biệt so với các phương tiện truyền dẫn truyền thống như cáp đồng. Dữ liệu được mã hóa thành chuỗi các xung ánh sáng, mỗi xung đại diện cho dữ liệu nhị phân 0 hoặc 1, cho phép truyền tải thông tin số qua các khoảng cách lớn với độ chính xác cao. Sự tiến bộ trong công nghệ cáp quang, bao gồm cả phát triển các loại sợi quang mới và các kỹ thuật đa kênh qua phân cực và bước sóng, đã mở rộng đáng kể khả năng và hiệu quả của truyền dẫn quang học, làm cơ sở cho mạng lưới truyền thông hiện đại.

Phân loại sửa

Phân loại Cáp quang: Gồm hai loại chính:

Multimode (đa mode) sửa

Multimode stepped index (chiết suất liên tục): Lõi lớn (100 micron), các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, zig-zag… tại điểm đến sẽ nhận các chùm tia riêng lẻ, vì vậy xung dễ bị méo dạng.
Multimode graded index (chiết suất bước): Lõi có chỉ số khúc xạ giảm dần từ trong ra ngoài cladding. Các tia gần trục truyền chậm hơn các tia gần cladding. Các tia theo đường cong thay vì zig-zag. Các chùm tia tại điểm hội tụ, vì vậy xung ít bị méo dạng.

Single mode (đơn mode) sửa

Lõi nhỏ (8 micron hay nhỏ hơn), hệ số thay đổi khúc xạ thay đổi từ lõi ra cladding ít hơn multimode. Các tia truyền theo phương song song trục. Xung nhận được hội tụ tốt, ít méo dạng.

Đặc điểm sửa

Một bó sợi quang học

Phát: Một điốt phát sáng (LED) hoặc laser truyền dữ liệu xung ánh sáng vào cáp quang.
Nhận: sử dụng cảm ứng quang chuyển xung ánh sáng ngược thành data.
Cáp quang chỉ truyền sóng ánh sáng (không truyền tín hiệu điện) nên nhanh, không bị nhiễu và không bị nghe trộm.
Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng trăm km.
Cài đặt đòi hỏi phải có chuyên môn nhất định
Cáp quang và các thiết bị đi kèm rất đắt tiền so với các loại cáp đồng

Ứng dụng sửa

Multimode sửa

Sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong khoảng cách ngắn, bao gồm:

Step index: dùng cho khoảng cách ngắn, phổ biến trong các đèn soi trong.
Graded index: thường dùng trong các mạng LAN.

Single mode sửa

Dùng cho khoảng cách xa hàng nghìn km, phổ biến trong các mạng điện thoại, mạng truyền hình cáp.đường kính 8um,truyền xa hàng trăm km mà không cần khuếch đại.

Xem thêm sửa

Tham khảo sửa

Liên kết ngoài sửa

Tư liệu liên quan tới Optical fibers tại Wikimedia Commons