Sợi quang hoạt động như thế nào

Bạn đã bao giờ tự hỏi sợi quang hoạt động như thế nào để mang internet siêu nhanh đến nhà bạn? Những sợi thủy tinh nhỏ bé này là xương sống của truyền thông hiện đại, truyền dữ liệu qua các thành phố và thậm chí là đại dương với tốc độ ánh sáng. Cho dù bạn đang phát trực tuyến phim hay thực hiện cuộc gọi video, cáp quang có khả năng làm cho nó xảy ra. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ chia nhỏ sợi quang hoạt động như thế nào theo cách dễ hiểu—bao gồm cách chúng hoạt động, chúng được tạo thành từ gì và thậm chí giải quyết các câu hỏi phổ biến như liệu chúng có nguy hiểm hay phát ra bức xạ hay không. Với các giải pháp từ CommMesh, hãy cùng khám phá thế giới công nghệ sợi quang và xem điều gì làm cho nó hoạt động!

Cáp quang hoạt động như thế nào?

Vì thế, sợi quang hoạt động như thế nào để di chuyển dữ liệu nhanh như vậy? Về cốt lõi, một cáp quang sử dụng ánh sáng để truyền thông tin—hãy nghĩ đến việc gửi tin nhắn bằng đèn pin, nhưng tiên tiến hơn nhiều. Bên trong cáp là những sợi thủy tinh hoặc nhựa mỏng—gọi là lõi—được bao quanh bởi một lớp gọi là lớp phủ. Lõi truyền tín hiệu ánh sáng—ví dụ, xung ở 1310 nm—trong khi lớp phủ giữ ánh sáng bên trong thông qua một quá trình gọi là phản xạ toàn phần. Điều này xảy ra vì lớp phủ có chiết suất thấp hơn, phản xạ ánh sáng trở lại lõi—ví dụ, phản xạ ở góc trên 42°—ngay cả khi uốn cong.

Đây là cách nó diễn ra: một thiết bị như bộ định tuyến chuyển đổi dữ liệu của bạn—ví dụ, luồng video—thành các xung ánh sáng bằng tia laser hoặc đèn LED. Các xung đó truyền qua cáp quang—ví dụ, 20 km với mức mất mát chỉ 0,2 dB/km—cho đến khi chúng đạt đến đầu kia, nơi một thiết bị khác (như ONT, ~$100) biến ánh sáng trở lại thành dữ liệu—ví dụ, 1 Gbps cho TV của bạn. Phương pháp này cho phép công nghệ sợi quang đạt tốc độ lên đến 10 Gbps trên khoảng cách xa—ví dụ, 100 km với mức giảm tín hiệu tối thiểu—làm sợi quang hoạt động như thế nào một bước đột phá cho các dịch vụ internet, điện thoại và truyền hình.

Cáp quang có nguy hiểm không?

Một câu hỏi thường gặp về sợi quang hoạt động như thế nào là: cáp quang có nguy hiểm khôngCâu trả lời ngắn gọn là không — không phải theo cách bạn nghĩ. Cáp quang không dẫn điện, do đó không có nguy cơ bị điện giật—không giống như dây đồng, có thể gây giật điện cho bạn nếu xử lý không đúng cách—ví dụ, 120V trong mạch điện gia đình. Ánh sáng bên trong—ví dụ, hồng ngoại 1550 nm—vô hình và an toàn ở mức công suất thấp được sử dụng—ví dụ, 1 mW cho một liên kết thông thường—không gây hại cho da hoặc mắt khi sử dụng bình thường.

Tuy nhiên, có những rủi ro nhỏ trong quá trình cài đặt. Nếu bạn nhìn trực tiếp vào một cáp quang với tia laser công suất cao—ví dụ, 10 mW trong quá trình thử nghiệm—nó có thể làm hỏng mắt bạn, giống như nhìn chằm chằm vào một ánh sáng chói. Ngoài ra, những mảnh thủy tinh nhỏ từ việc cắt sợi—ví dụ, trong quá trình mối nối cáp quang—có thể gây kích ứng da hoặc mắt nếu không được xử lý cẩn thận—ví dụ, sử dụng găng tay $5 và kính an toàn $10 sẽ có ích. Nhưng đối với việc sử dụng hàng ngày, công nghệ sợi quang an toàn—CommMesh cung cấp các công cụ để xử lý công việc sợi quang một cách an toàn.

Cáp quang có dẫn điện không?

Một mảnh khác của sợi quang hoạt động như thế nào là sự hiểu biết: cáp quang có dẫn điện không? Không, nó không—và đó là một điểm cộng lớn. Không giống như cáp đồng—ví dụ, Cat6 mang 48V cho Ethernet—cáp quang được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, là chất cách điện—có nghĩa là chúng không dẫn điện chút nào—ví dụ, không có dòng điện chạy qua ngay cả ở 1000V. Đây là lý do tại sao công nghệ sợi quang hoàn hảo cho những nơi có vấn đề về nhiễu điện - ví dụ như gần đường dây điện - chạy 10 km mà không có nhiễu tín hiệu.

Bản chất không dẫn điện này cũng làm cho công việc sợi quang an toàn hơn trong bão—ví dụ, không có nguy cơ sét đánh làm cháy mạng của bạn, không giống như đồng, có thể hoạt động như một thanh thu lôi—ví dụ, bộ định tuyến $500 bị cháy trong bão. Nó cũng có nghĩa là cáp quang có thể được lắp đặt ở những khu vực nguy hiểm—ví dụ, nhà máy hóa chất—mà không có nguy cơ phát tia lửa—ví dụ, không có khả năng gây cháy khí. Vì vậy, trong sợi quang hoạt động như thế nào, khả năng không dẫn điện của chúng là một lợi thế quan trọng về mặt an toàn và độ tin cậy.

Cáp quang được làm bằng vật liệu gì?

Để nắm bắt sợi quang hoạt động như thế nào, chúng ta hãy nhìn vào cáp quang được làm bằng gì. MỘT cáp quang có một số bộ phận chính, tất cả đều hoạt động cùng nhau để truyền tín hiệu ánh sáng.

• Cốt lõi: Phần lõi—làm bằng thủy tinh siêu tinh khiết (silica) hoặc nhựa—ví dụ, 9 micron cho chế độ đơn—nơi ánh sáng truyền đi—ví dụ, xung 1310 nm.
• Lớp phủ: Một lớp kính xung quanh lõi—ví dụ, 125 micron—có chiết suất thấp hơn—ví dụ, 1,46 so với 1,48—để giữ ánh sáng bên trong thông qua phản xạ.
• Lớp phủ: Một lớp nhựa bảo vệ—ví dụ, 250 micron—để bảo vệ kính—ví dụ, khỏi trầy xước trong quá trình mối nối cáp quang.
• Áo khoác: Lớp vỏ ngoài—ví dụ, PVC hoặc polyethylene—ví dụ, dày 3 mm—để bảo vệ chống nước hoặc hư hỏng—ví dụ, được xếp hạng IP68 để sử dụng ngoài trời.
• Thành viên sức mạnh: Các sợi như sợi aramid—ví dụ như Kevlar—để tăng thêm độ bền—ví dụ, chịu được lực căng 1000N trong quá trình lắp đặt.

Chiếc kính trong công nghệ sợi quang rất tinh khiết—ví dụ, 99.999% silic—ánh sáng truyền đi gần như không bị mất mát—ví dụ, 0,2 dB/km—làm cho công việc sợi quang hiệu quả trên khoảng cách xa—ví dụ, 100 km với tín hiệu rõ ràng—không giống như độ suy giảm 10 dB/km của cáp đồng.

Cáp quang có phát ra bức xạ không?

Một mảnh cuối cùng của sợi quang hoạt động như thế nào là: cáp quang có phát ra bức xạ không? Câu trả lời là không—không theo nghĩa có hại. Cáp quang mang theo ánh sáng—ví dụ, hồng ngoại ở 1550 nm—không phải bức xạ ion hóa như tia X hoặc tia gamma, có thể gây tổn thương tế bào—ví dụ, rủi ro phơi nhiễm 1 Gy. Ánh sáng trong công nghệ sợi quang không ion hóa—tương tự như ánh sáng mặt trời hoặc đèn pin—ví dụ, công suất 1 mW—và bị giữ lại bên trong cáp—ví dụ, không bị rò rỉ trừ khi bị cắt.

Cũng không có bức xạ điện từ nào cả—không giống như cáp đồng, phát ra trường điện từ—ví dụ, 1 V/m ở 1m—làm cho công việc sợi quang miễn nhiễm với nhiễu—ví dụ, không có tiếng ồn gần đường dây 50 kV. Ngay cả khi cáp bị đứt, ánh sáng cũng không gây hại—ví dụ, 1550 nm là vô hình và năng lượng thấp—không giống như tia cực tím là 10 eV trên mỗi photon. Vì vậy, trong sợi quang hoạt động như thế nào, chúng không chứa bức xạ—an toàn cho gia đình và văn phòng—ví dụ, thả cáp quang FTTH ở độ cao 1 km mà không gây nguy cơ cho sức khỏe.

Tại sao cáp quang là tương lai

Bây giờ chúng ta đã đề cập sợi quang hoạt động như thế nào, hãy nói về lý do tại sao họ lại tiếp quản. Cáp quang cung cấp tốc độ điên rồ—ví dụ, 10 Gbps so với 1 Gbps của đồng—trên khoảng cách rất xa—ví dụ, 100 km với mức suy hao 0,2 dB/km—hoàn hảo cho cáp quang băng thông rộng giống FTTH. Chúng đáng tin cậy—ví dụ, không bị nhiễu do bão—không giống như sự cố mất điện của cáp đồng—ví dụ, mất tín hiệu 20% khi trời mưa. Thêm vào đó, chúng có khả năng chống chịu trong tương lai—ví dụ, nâng cấp từ 1G lên 10G PON không cần cáp mới—tiết kiệm $5000/km so với việc đi dây lại bằng cáp đồng.

Công nghệ sợi quang cũng cắt giảm việc sử dụng năng lượng—ví dụ, 1 W mỗi km so với 10 W của đồng—tốt cho hành tinh—ví dụ, 90% CO2 ít hơn cho một liên kết 10 km. Từ viễn thông—ví dụ, xương sống 100 km—đến các trung tâm dữ liệu—ví dụ, 500m OM4 chạy—công việc sợi quang cung cấp năng lượng cho thế giới kết nối của chúng ta—CommMesh tại CommMesh cung cấp các loại cáp để biến điều đó thành hiện thực.

Kết luận: Sự tuyệt vời của cách thức hoạt động của sợi quang

Sợi quang hoạt động như thế nào? Chúng là một kỳ quan công nghệ—sử dụng ánh sáng để nén dữ liệu qua các sợi thủy tinh, một cách an toàn và hiệu quả, giống như một lời thì thầm truyền đi khắp thế giới. Từ cách cáp quang truyền tín hiệu đến những gì chúng được tạo ra, hướng dẫn này đã chỉ ra lý do tại sao công nghệ sợi quang là xương sống của internet hiện đại—nhanh chóng, an toàn và không có bức xạ. Cho dù bạn đang thiết lập mạng hay chỉ tò mò, công việc sợi quang. Lần tới khi bạn phát trực tuyến một chương trình, bạn sẽ biết được điều kỳ diệu đằng sau nó!