Cáp quang là gì? Ưu điểm vượt trội của kết nối cáp quang

Bạn có tò mò về công nghệ giúp truyền tải dữ liệu với tốc độ ánh sáng? Cáp quang chính là câu trả lời. Hãy cùng khám phá những điều thú vị về công nghệ này và lý do tại sao nó lại được ưa chuộng như vậy qua bài viết dưới đây. 

Cáp quang là gì?

Cáp quang là một loại cáp truyền thông sử dụng ánh sáng để truyền tải thông tin. Hình dung đơn giản như việc bạn soi một tia laze vào một ống nước trong suốt, tia laze đó sẽ di chuyển dọc theo ống và mang theo thông tin. Cáp hoạt động theo nguyên lý tương tự, chỉ khác là thay vì ống nước, ta có những sợi thủy tinh cực kỳ tinh khiết được gọi là sợi quang.

Sợi quang này được bao bọc bởi nhiều lớp vỏ khác nhau để bảo vệ và giúp ánh sáng truyền đi hiệu quả. Nhờ vào tính chất đặc biệt của ánh sáng, thông tin được truyền đi qua cáp quang với tốc độ cực nhanh, ổn định và khó bị nhiễu. Chính vì vậy, cáp quang đã trở thành công nghệ cốt lõi trong việc truyền tải dữ liệu, hình ảnh và âm thanh trên khắp thế giới.

Cấu tạo của cáp quang

Core (lõi)

Core chính là thành phần quan trọng nhất  để truyền tín hiệu ánh sáng. Core thường được làm từ thuỷ tinh hoặc nhựa có độ tinh khiết cao, giúp ánh sáng truyền qua với ít sự suy giảm nhất. 

Kích thước của core có thể khác nhau, tùy thuộc vào loại cáp quang. Core nhỏ sẽ được sử dụng cho cáp quang đơn mode để truyền tín hiệu đi xa, trong khi core lớn sẽ phù hợp với cáp quang đa mode, dùng trong khoảng cách ngắn hơn. 

Cladding (lớp bọc core)

Cladding là lớp bọc ngoài của core, được làm từ vật liệu có chiết suất thấp hơn so với core. Cladding với vai trò phản xạ toàn phần ánh sáng bên trong core, giúp giữ tín hiệu ánh sáng đi đúng hướng và không bị thoát ra ngoài. Nhờ đó, giúp duy trì hiệu suất truyền tín hiệu và giảm thiểu tổn thất ánh sáng. 

Buffer coating (lớp phủ)

Đây là lớp phủ bảo vệ ngoài cùng của core và cladding. Thường được làm từ các vật liệu nhựa mềm như  acrylate hoặc silicone, giúp bảo vệ khỏi các tác động cơ học, môi trường và hóa chất. Lớp phủ này cũng giúp tăng độ bền và độ dẻo dai của cáp, làm giảm nguy cơ gãy hoặc hư hỏng trong quá trình lắp đặt sử dụng. 

Strength member (thành phần gia cường

Được làm từ các sợi aramid (Kevlar) hoặc thép không gỉ. Strength member được bố trí theo chiều dài của cáp. Chúng có nhiệm vụ chịu tải trọng và cung cấp độ bền cơ học cho cáp quang, giúp cáp chịu được các lực kéo, nén và uống. Thành phần gia cường đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ core và cladding khỏi các biến dạng hoặc hư hỏng. 

Jacket

Jacket là lớp vỏ bảo vệ ngoài cùng của cáp được làm từ các vật liệu như PVC, polyethylene hoặc LSZH (low smoke zero halogen). Vỏ ngoài giúp bảo vệ cáp khỏi các tác động môi trường như ẩm, nhiệt độ, hóa chất và tia UV.

Các loại cáp quang phổ biến hiện nay

Cáp quang Single mode (Đơn mốt)

Cáp Single mode (SM) có lõi rất nhỏ, đường kính chỉ khoảng 8-10 micromet. Nhờ kích thước nhỏ này, ánh sáng truyền qua chỉ theo một mode duy nhất, giúp giảm thiểu sự tán sắc và suy hao tín hiệu. 

Độ suy hao của cáp quang SM thường vào khoảng 0,4 dB/km ở bước sóng 1310 nm và 0,3 dB/km ở bước sóng 1550 nm. Với những con số ấn tượng này, cáp SM thường được sử dụng trong các hệ thống mạng đường trục quốc gia, các tuyến cáp quang biển và các mạng lưới viễn thông lớn.

Cáp quang Multimode (đa mốt)

Cáp Multimode (MM) có lõi lớn hơn, đường kính từ 50 đến 62,5 micromet, cho phép ánh sáng truyền qua theo nhiều mode khác nhau. Điều này dẫn đến tán sắc lớn hơn và khoảng cách truyền dẫn ngắn hơn so với cáp Single mode.  Tuy nhiên, cáp quang MM có khả năng truyền tải dữ liệu với băng thông cao, rất phù hợp cho các ứng dụng mạng nội bộ.

Độ suy hao của cáp quang MM thường là 2,6 dB/km ở bước sóng 850 nm và 0,8 dB/km ở bước sóng 1300 nm. Những con số này cho thấy cáp quang MM rất thích hợp cho các ứng dụng trong tòa nhà và mạng LAN.

Ưu điểm vượt trội của kết nối cáp 

Cáp quang đã trở thành công nghệ không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. So với các loại kết nối cáp khác, cáp quang sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, giúp nó trở thành lựa chọn hàng đầu: 

• Tốc độ truyền tải dữ liệu cực nhanh, với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng trong chân không. Giúp cho các ứng dụng đòi hỏi bằng thông lớn như truyền tải video tốc độ cao, chơi game online, làm việc từ xa,… diễn ra nhanh chóng và không bị gián đoạn. 
• Khả năng truyền tải lượng dữ liệu lớn cùng một lúc. Vì thế bạn có thể thực hiện nhiều tác vụ cùng lúc mà không gặp phải tình trạng giật lag. 
• Tín hiệu truyền qua cáp ít bị nhiễu, đảm bảo kết nối ổn định và liên tục. 
• Việc nghe lén thông tin là rất khó. Điều này giúp bảo vệ dữ liệu của bạn an toàn hơn.

Cách thức hoạt động của cáp quang

Cáp quang hoạt động dựa trên nguyên lý phản xạ toàn phần của ánh sáng. Khi ánh sáng được truyền vào lõi (core) của cáp, nó sẽ di chuyển qua lõi này và phản xạ liên tục giữa lõi và lớp vỏ bọc (cladding). Lớp cladding có chiết suất thấp hơn so với lõi, giúp giữ ánh sáng bên trong lõi và ngăn nó thoát ra ngoài. Quá trình này cho phép ánh sáng di chuyển qua cáp với ít suy hao và tán sắc.

Quá trình truyền dữ liệu: 

• Dữ liệu số như tín hiệu điện từ máy tính hoặc thiết bị mạng, được chuyển đổi thành tín hiệu ánh sáng bằng cách sử dụng bộ phát quang (laser hoặc diode phát sáng LED).

• Tín hiệu ánh sáng sau đó được truyền vào lõi của cáp. Ánh sáng di chuyển qua lõi với tốc độ cao, nhờ vào nguyên lý phản xạ toàn phần và tiếp tục di chuyển trong khoảng cách rất xa mà không bị suy giảm nhiều.

• Ở đầu nhận, tín hiệu ánh sáng được chuyển đổi lại thành tín hiệu điện bằng bộ thu quang (photodetector). Tín hiệu điện này sau đó được xử lý và truyền tới thiết bị đầu cuối như máy tính, điện thoại hoặc thiết bị mạng khác.

Trên đây là toàn bộ những thông tin chi tiết về cáp quang và những ưu điểm vượt trội của chúng. Hy vọng bài viết này sẽ đem đến nhiều thông tin hữu ích cho bạn.