Cáp quang
Cáp quang được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng đòi hỏi tốc độ truyền tải rất
cao, phạm vi truyền dẫn lớn hoặc trong các môi trường làm việc chịu tác động mạnh của
nhiễu. Với kỹ thuật tiên tiến hiện nay, các loại cáp quang có thể đạt tới tốc độ truyền
20Gbit/s. Các hệ thống được lắp đặt thông thường có tốc độ truyền khoảng vài Gbit/s.
Sự suy giảm tín hiệu ở đây rất nhỏ, vì vậy chiều dài cáp dẫn có thể tới hàng chục, thậm
chí hàng trăm kilomét mà không cần một bộ lặp hay một bộ khuếch đại tín hiệu.
Một ưu điểm lớn của cáp quang là tính năng kháng nhiễu cũng như tính tương thích
điện-từ. Cáp quang không chịu tác động của nhiễu ngoại cảnh như trường điện từ, sóng
vô tuyến. Ngược lại, bản thân cáp quang cũng hầu như không bức xạ nhiễu ra môi
trường xung quanh, vì thế không ảnh hưởng tới hoạt động của các thiết bị khác. Bên
cạnh đó, sử dụng cáp quang cũng nâng cao độ bảo mật của thông tin được truyền. Thực
tế rất khó có thể gắn bí mật các thiết bị nghe trộm đường truyền mà không gây ra sụt
giảm tín hiệu một cách đột ngột. Với các thiết bị kỹ thuật đặc biệt người ta có thể dễ
dàng xác định được vị trí bị can thiệp.
Nguyên tắc làm việc của cáp quang dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần của ánh
sáng tại bề mặt tiếp xúc giữa hai vật liệu có hệ số khúc xạ n1 và n2 khác nhau thỏa mãn
điều kiện:
2 Ở các tần số cao, dòng điện tập trung chủ yếu ở bề mặt của dây dẫn.
Một sợi cáp quang bao gồm một sợi lõi, một lớp bọc và một lớp vỏ bảo vệ. Sợi lõi
cũng như lớp bọc có thể được làm bằng thủy tinh hoặc chất dẻo trong suốt. Một tia ánh
sáng với góc lệch ϕ so với chiều dọc cáp dẫn - tính theo công thức sau - sẽ được nắn đi
theo một đường rích rắc đều đặn:
Tỉ lệ của các hệ số khúc xạ cũng như đường kính của sợi lõi và lớp bọc ảnh hưởng
tới đặc tính đường đi của tia ánh sáng. Người ta phân loại cáp quang sợi thủy tinh thành
hai nhóm chính sau:
• Sợi đa chế độ (Multimode Fiber, MMF): Sợi quang nhiều kiểu sóng, tín hiệu
truyền đi là các tia laser có tần số không thuần nhất. Các LED được sử dụng
trong các bộ phát. Hiện tượng tán xạ gây khó khăn trong việc nâng cao tốc độ
truyền và chiều dài cáp dẫn. Khả năng truyền hạn chế trong phạm vi Gbit/s * km.
• Sợi đơn chế độ (Single-Mode Fiber, SMF): Sợi quang một kiểu sóng, tín hiệu
truyền đi là các tia laser có tần số thuần nhất. Các điôt laze được sử dụng trong
các bộ phát. Tốc độ truyền có thể đạt tới hàng trăm Gbit/s ở khoảng cách 1km.
Nhóm thứ nhất cũng được chia tiếp thành hai loại: Sợi có hệ số bước (Step Index
Fiber) và sợi có hệ số dốc (Gradient Index Fiber). Bảng 3.2 tóm tắt một số đặc tính và
thông số tiêu biểu của ba loại cáp quang này.Bên cạnh sợi thủy tinh, một số loại sợi chất dẻo cũng được sử dụng tương đối rộng
rãi. Sợi chất dẻo cho phép truyền với tốc độ thấp (khoảng vài chục tới vài trăm Mbit/s)
và khoảng cách truyền ngắn (tối đa 80m), nhưng giá thành thấp và lắp đặt dễ dàng hơn
nhiều.
