Kiến thức cơ bản về cáp quang

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 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

Phân loại Cáp quang: Gồm hai loại chính:

Multimode (đa mode)

• Multimode stepped index (chiết xuất bước): 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 xuất liên tục): 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 (10 micromét 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.

Ưu điểm và hạn chế của cáp quang

Ưu điểm

• Chi phí - Chi phí thấp hơn so với cáp đồng
• 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 hạn xảy ra.

Nhược điểm

• Nối cáp khó khăn, dây cáp dẫn càng thẳng càng tốt.