Đi cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học máy tính đa dạng về quy mô, hệ điều hành và ứng dụng chính là sự phổ biến của cáp quang trong mọi mặt của đời sống. Vậy cáp quang là gì và chúng hoạt động ra sao, hôm nay BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểu nhé!
Sợi quang học là gì?
Sợi quang học là một loại sợi trong suốt, linh hoạt được làm từ thủy tinh [silica] hoặc chất dẻo thấm chất lượng cao, hơi dày hơn sợi tóc người. Nó có chức năng dẫn sóng hoặc truyền ánh sáng, giữa đầu và cuối sợi này. Chúng thường được sắp xếp trong các bó gọi là cáp quang.
Có thể nói sợi quang là một môi trường truyền thông tin nhanh hơn cáp đồng trục nhiều lần. 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. Những năm gần đây sự xuất hiện của cáp quang làm cho cáp đồng trục dần đi vào quên lãng.
Một sợi quang bao gồm 3 thành phần:
- Lõi: là sợi thủy tinh mỏng, nơi tín hiệu ảnh sáng truyền đi.
- Lớp phủ: Nhựa phủ bảo vệ các sợi.
- Lớp sơn phủ: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi.
Những sợi quang học được sắp xếp trong bó cáp quang và được bao phủ bởi lớp phủ bên ngoài jacket.
Phân loại cáp quang:
Cáp quang gồm 2 loại chính là Multimode [đa mode] và Single mode [đơn mode].
- Loại đơn mode: 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. Thường dùng cho truyền tải tín hiệu khoảng cách xa hàng nghìn km.
- Loại đa mode: Lõi lớn [100 micron], các tia tạo xung ánh sáng có thể đi theo nhiều đường khác nhau trong lõi: thẳng, cong, zig-zag… Sử dụng cho truyền tải tín hiệu trong khoảng cách ngắn
Ưu điểm của sợi quang:
- Mỏng hơn - Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp đồng
- Dung lượng tải cao hơn
- Suy giảm tín hiệu ít
- Tín hiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu, làm cho chất lượng tín hiệu tốt
- Sử dụng nguồn điện ít hơn
- Không cháy
- Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính
Một sợi quang truyền ánh sáng thế nào?
Tưởng tượng bạn muốn chiếu một chùm đèn pin vào một ngõ nhỏ. Chỉ cần chùm tia thẳng xuống ngõ và ánh sáng truyền đi theo đường thẳng. Nếu ngõ tồn tại một chỗ uốn cong, ta có thể để một cái gương tại chỗ cong để phản chiếu các chùm tia sáng xung quanh góc. Nếu có nhiều khúc uốn cong trong ngõ ta có thể đặt nhiều gương tại bức tường đặt góc chùm tia để nó phản chiếu từ bên này sang bên kia ngõ. Ví dụ trên cho ta hình dung về những gì sẽ xảy ra trong một sợi quang học.
Ánh sáng trong cáp sợi quang truyền qua lõi và va đập liên tục vào lớp sơn phủ. Bởi vì lớp sơn phủ không hấp thu bất kì ánh sáng trong lõi nên sóng ánh sáng có thể truyền đi với cự li rất xa. Tuy nhiên ánh sáng cũng có thể bị giảm sút bởi sự không tinh khiến của thủy tinh. Sự suy giảm tín hiệu phụ thuộc vào độ tinh khiến của thủy tinh.
Hệ thống chuyển tiếp của cáp quang
Bộ phận truyền: Tạo ra và mã hóa các tín hiệu ánh sáng
Ở bộ phận này sẽ nhận và hướng các thiết bị quang học bật và tắt ánh sáng theo chuỗi chính xác, do đó tạo ra một tín hiệu ánh sáng. Bộ phận truyền là bộ phận gần với sợi quang học và thậm chí có thể có một những ống kính tập trung ánh sáng vào sợi cáp quang. Các Laser có nhiều năng lượng hơn đèn LED, nhưng thay đổi tùy theo nhiệt độ và chi phí tốn kém hơn. Các bước sóng phổ biến nhất của các tín hiệu ánh sáng là 850 nm, 1.300 nm, và 1.550 nm.
Bộ phận tái tạo ánh sáng: Có thể cần thiết để tăng tín hiệu ánh sáng
Các bộ phận tái tạo ánh sáng được ghép dọc theo cáp để tăng tín hiệu ánh sáng. Bởi lẽ trong một số trường hợp xảy ra tình trạng bị mất tín hiệu khi ánh sáng được truyền qua sợi quang, đặc biệt trên khoảng cách dài. Một bộ phận tái tạo quang học bao gồm các sợi quang học với một lớp phủ đặc biệt được kích lên bằng Laser. Khi tín hiệu suy hao đi vào lớp phủ này năng lượng từ Laser cho phép kích các phân tử tín hiệu trở nên mạnh hơn để phát ra một tín hiệu ánh sáng mới và mạnh hơn, với đặc điểm tương tự như tín hiệu ánh đầu vào.
Bộ thu ánh sáng: Nhận và giải mã các tín hiệu ánh sáng
Bộ phận này lấy tín hiệu của ánh sáng kỹ thuật số được truyền đến, giải mã chúng và gửi các tín hiệu điện tử cho máy tính, truyền hình, hoặc điện thoại của người sử dụng. Người nhận sử dụng một photocell hoặc photodiode để tách ánh sáng.
Xem thêm:
Hi vọng với một vài thông tin trên sẽ giúp các bạn hiểu thêm về cáp sợi quang. Cần thêm thông tin các bạn cứ liên hệ BKAII nhé!
"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"
Cáp quang là gì? Cấu tạo cơ bản của sợi cáp quang ra sao?
3.5 [69.09%] 11 votesNgày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin, cùng với đó là sự xuất hiện của các loại hình dịch vụ như: internet tốc độ cao, truyền hình HD Tivi… làm gia tăng không ngừng như cầu về băng thông mạng, chúng ta đã nghe rất nhiều về mạng cáp quang, internet cáp quang, công nghệ truyền dẫn bằng cáp quang… vậy cáp quang là gì? cáp quang có cấu tạo như thế nào? Chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết sau đây:
Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu.
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
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.
Phân loại
Multimode [đa mode]
- 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]
- 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
- 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 bị nghe trộm.
- Độ suy dần thấp hơn các loại cáp đồng nên có thể tải các tín hiệu đi xa hàng ngàn 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
Multimode
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
- 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
Ưu điểm
- Mỏng hơn – Cáp quang được thiết kế có đường kính nhỏ hơn cáp đồng.
- Dung lượng tải cao hơn – Bởi vì sợi quang mỏng hơn cáp đồng, nhiều sợi quang có thể được bó vào với đường kính đã cho hơn cáp đồng. Điều này cho phép nhiều kênh đi qua cáp của bạn.
- Suy giảm tín hiệu ít – Tín hiệu bị mất trong cáp quang ít hơn trong cáp đồng.
- Tín hiệu ánh sáng – Không giống tín hiệu điện trong cáp đồng, tín hiệu ánh sáng từ sợi quang không bị nhiễu với những sợi khác trong cùng cáp. Điều này làm cho chất lượng tín hiệu tốt hơn.
- Sử dụng điện nguồn ít hơn – Bởi vì tín hiệu trong cáp quang giảm ít, máy phát có thể sử dụng nguồn thấp hơn thay vì máy phát với điện thế cao được dùng trong cáp đồng.
- Tín hiệu số – Cáp quang lý tưởng thích hợp để tải thông tin dạng số mà đặc biệt hữu dụng trong mạng máy tính.
- Không cháy – Vì không có điện xuyên qua Cáp quang, vì vậy không có nguy cơ hỏa hoạn xảy ra.
Nhược điểm
- Nối cáp khó khăn, yêu cầu cáp phải càng thẳng càng tốt, không gập.
- Chi phí – Chi phí hàn nối và thiết bị đầu cuối cao hơn so với cáp đồng. Hiện nay có công nghệ bấm rệp nên tiết kiệm được chi phí và thời gian bảo dưỡng cũng nhanh hơn.