Cáp Quang Là Gì? Tìm Hiểu Về Công Nghệ Truyền Tải Dữ Liệu Tốc Độ Cao

Cáp quang là bước đột phá trong công nghệ truyền tải dữ liệu tốc độ cao, mang đến khả năng kết nối nhanh chóng và ổn định. Nhờ truyền dẫn qua sợi thủy tinh và sử dụng ánh sáng, cáp quang không chỉ vượt trội về tốc độ mà còn ít bị nhiễu và mất dữ liệu. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của công nghệ này để thấy rõ hơn tại sao cáp quang lại trở thành xương sống của internet hiện đại.

Cáp quang là gì?

Cáp quang là một loại cáp truyền dẫn dữ liệu sử dụng sợi thủy tinh hoặc sợi nhựa để truyền tín hiệu dưới dạng ánh sáng, thay vì dùng dòng điện như cáp đồng truyền thống. Cáp quang cho phép dữ liệu di chuyển ở tốc độ cực cao và có khả năng truyền tải dữ liệu qua khoảng cách xa mà vẫn giữ được chất lượng tín hiệu ổn định và ít bị nhiễu.

Tìm hiểu về cáp quang

Cáp quang bao gồm nhiều sợi quang mỏng (có đường kính nhỏ hơn sợi tóc) được bó lại với nhau và được bảo vệ bằng các lớp phủ khác nhau. Mỗi sợi quang có khả năng truyền ánh sáng bằng cách sử dụng hiện tượng phản xạ toàn phần, cho phép dữ liệu di chuyển liên tục mà không bị thoát ra ngoài sợi. Công nghệ này mang lại tốc độ kết nối nhanh, độ trễ thấp và ít mất mát tín hiệu.

Cáp quang hoạt động như thế nào?

Quang học kỹ thuật số cáp âm thanh bao gồm một bó sợi quang mỏng, trong suốt làm từ thủy tinh hoặc nhựa. Những sợi này được bó lại thành một sợi cáp và được phủ một lớp nhựa bền. Lớp đó cũng được bảo vệ bằng một lớp vỏ làm từ nhiều loại vật liệu bền, đảm bảo rằng sợi được bảo vệ tốt mà không làm mất đi các đặc tính riêng của nó. 

Giống như cáp âm thanh đồng trục, cáp quang có khả năng truyền tín hiệu âm thanh, nhưng các phương pháp được sử dụng để truyền các tín hiệu này lại khác biệt đáng kể. Đối với cáp quang, tín hiệu kỹ thuật số được truyền giữa các thiết bị âm thanh bằng các xung ánh sáng truyền qua từng sợi thủy tinh. 

Các sợi có lớp phủ khiến chúng phản xạ hoàn toàn ở bên trong, giúp ánh sáng không chỉ truyền xuống sợi bằng cách khúc xạ mà còn không thể thoát ra khỏi sợi. Khi ánh sáng đến thiết bị đích, một mô-đun thu sẽ chuyển đổi ánh sáng trở lại thành tín hiệu kỹ thuật số. Những xung ánh sáng này có thể truyền đi nhanh hơn xung điện và các phương tiện truyền dữ liệu khác mà không làm giảm chất lượng âm thanh hoặc độ rõ nét. 

Ưu điểm khi sử dụng cáp quang

• Cáp quang hỗ trợ dung lượng cao hơn. Lượng băng thông mạng mà cáp quang có thể mang theo dễ dàng vượt quá lượng băng thông của cáp đồng có cùng độ dày. Cáp quang được đánh giá ở mức 10Gbps, 40Gbps và 100Gbps là tiêu chuẩn.
• Vì ánh sáng có thể truyền đi xa hơn nhiều qua cáp quang mà không bị mất cường độ nên nhu cầu về bộ khuếch đại tín hiệu sẽ giảm đi.
• Cáp quang ít bị nhiễu hơn. Cáp mạng đồng cần được che chắn để bảo vệ khỏi nhiễu điện từ. Mặc dù việc che chắn này có ích, nhưng vẫn chưa đủ để ngăn chặn nhiễu khi nhiều cáp được xâu lại gần nhau. Các đặc tính vật lý của cáp quang tránh được hầu hết các vấn đề này.

Ưu điểm khi dùng cáp quang

Ứng dụng của cáp quang là gì?

Mạng máy tính và phát sóng

Mạng máy tính là trường hợp sử dụng cáp quang phổ biến do khả năng truyền dữ liệu và cung cấp băng thông cao của cáp quang. Tương tự như vậy, cáp quang thường được sử dụng trong phát sóng và điện tử để cung cấp kết nối và hiệu suất tốt hơn.

Internet và truyền hình cáp

Internet và truyền hình cáp là hai trường hợp sử dụng phổ biến nhất của cáp quang. Cáp quang có thể được lắp đặt để hỗ trợ kết nối đường dài giữa các mạng máy tính ở nhiều địa điểm khác nhau.

Môi trường dưới nước

Cáp quang được sử dụng ở những môi trường có nguy cơ cao hơn, như cáp ngầm dưới biển, vì chúng có thể được ngâm trong nước và không cần phải thay thế thường xuyên.

Quân sự và không gian

Các ngành công nghiệp quân sự và vũ trụ cũng sử dụng sợi quang như một phương tiện truyền thông và truyền tín hiệu ngoài khả năng cung cấp cảm biến nhiệt độ. Cáp quang có thể có lợi do trọng lượng nhẹ hơn và kích thước nhỏ hơn.

Y học

Sợi quang thường được sử dụng trong nhiều loại dụng cụ y tế để cung cấp độ chiếu sáng chính xác. Nó cũng ngày càng cho phép các cảm biến y sinh hỗ trợ các thủ thuật y tế ít xâm lấn. Vì sợi quang không bị nhiễu điện từ nên lý tưởng cho nhiều xét nghiệm khác nhau như quét MRI. Các ứng dụng y tế khác cho sợi quang bao gồm chụp X-quang, nội soi, liệu pháp ánh sáng và kính hiển vi phẫu thuật.