Bạn đã bao giờ tự hỏi điều gì làm cho Cáp quang tốt hơn dây đồng truyền thống? Nếu vậy, hãy nhớ rằng cáp quang được làm bằng lõi thủy tinh cao cấp và vỏ bảo vệ môi trường, có thể chịu được mọi thứ từ kết nối mạng dân dụng đến liên kết dưới nước. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận chi tiết về cấu trúc của cáp quang và cũng xem những thách thức mà bạn có thể gặp phải. Vì vậy, hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu lý do tại sao những loại cáp này là xương sống truyền thông của thế giới.
Hình số 1 Cấu trúc cáp quang
1) Linh kiện và vật liệu sợi quang
Cáp quang có vẻ mỏng và dễ vỡ. Tuy nhiên, chúng được cấu thành từ nhiều thành phần, mỗi thành phần được chế tạo từ vật liệu tiên tiến để đảm bảo truyền dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy. Vậy, hãy cùng phân tích nhé!
i) Lõi: Trái tim của Cáp quang
Các cốt lõi là phần chính của cáp quang. Nó chịu trách nhiệm truyền tín hiệu ánh sáng (dữ liệu) và truyền chúng ở tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Hơn nữa, chất lượng của lõi quyết định khoảng cách và tốc độ dữ liệu có thể được truyền đi với mức tổn thất tối thiểu. Có hai loại lõi chính được sử dụng trong cáp quang:
a) Thủy tinh (Lõi Silica): Các sợi thủy tinh này được tạo thành từ thủy tinh silica có độ tinh khiết cao (SiO₂), loại được sử dụng trong hầu hết các kết nối viễn thông và internet. Nó cho phép truyền dữ liệu qua hàng trăm km với mức mất tín hiệu tối thiểu.
b) Quang học nhựa (POF): Loại sợi này được làm từ nhựa giá rẻ hơn và mất tín hiệu nhanh hơn sợi thủy tinh. Tuy nhiên, nó tốt cho các ứng dụng khoảng cách ngắn, chẳng hạn như hệ thống giải trí gia đình hoặc xe cộ.
Hơn nữa, để kiểm soát tốt hơn sự truyền ánh sáng của lõi, các vật liệu chuyên dụng được thêm vào thông qua một quá trình được gọi là pha tạp. Ví dụ;
- Germani (GeO₂): Một hợp chất giúp tăng chiết suất và giữ ánh sáng ở lõi.
- Phốt pho (P₂O₅): Nó còn cải thiện thêm các tính năng của kính để tăng độ bền và hiệu suất của sợi.
Hình số 2 Các thành phần chính của sợi quang
ii) Lớp ốp
Mỗi lõi của sợi quang được bao quanh bởi một lớp vỏ bọc, lớp này rất quan trọng vì nó ngăn chặn sự mất mát ánh sáng từ lõi. Nó hoạt động nhờ một hiện tượng được gọi là phản xạ toàn phần bên trong, nghĩa là ánh sáng trong lõi sợi không thoát ra ngoài mà phản xạ ra khỏi các cạnh của lõi và tiếp tục truyền về phía trước.
Không giống như lõi, lớp phủ được làm bằng một loại thủy tinh silica khác có chiết suất thấp hơn. Sự khác biệt về chiết suất này đảm bảo rằng tín hiệu ánh sáng không thoát ra khỏi Sợi, do đó cho phép truyền đi xa mà không bị gián đoạn.
iii) Lớp phủ đệm
Lớp phủ đệm là lớp bảo vệ bên ngoài của Sợi. Nếu không có lớp này, Sợi sẽ cực kỳ mỏng manh và không chịu được lượng ứng suất trung bình. Lớp phủ đệm bảo vệ chống lại độ ẩm, hóa chất và ứng suất vật lý. Một số vật liệu thường dùng cho lớp phủ đệm là:
- Acrylat: Lớp phủ linh hoạt và nhẹ hơn; do đó, nó hữu ích trong hầu hết các ứng dụng.
- Polyimide: Được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ và các ứng dụng công nghiệp nhiệt độ cao khác do tính chất chịu nhiệt của nó.
2) Lớp gia cố và bảo vệ trong cáp quang
Mục đích | Nguyên vật liệu | Lợi ích chính | |
| Thành viên sức mạnh | Ngăn ngừa tình trạng kéo giãn và gãy | Kevlar®, Thanh thép, thủy tinh | Tăng độ bền và tính linh hoạt |
| Áo khoác ngoài | Tấm chắn khỏi lửa, tia UV và hóa chất | PVC, LSZH, Polyurethane | Tăng cường sự an toàn và tuổi thọ |
| Chống thấm | Ngăn chặn thiệt hại do độ ẩm | Gel-đầy, lõi khô | Kéo dài tuổi thọ trong điều kiện ẩm ướt |
| Giáp | Bảo vệ khỏi va đập và động vật gặm nhấm | Băng thép, Tấm chắn nhôm | Đảm bảo độ bền trong môi trường khắc nghiệt |
3) Quy trình sản xuất cáp quang
Sản xuất cáp quang giống như xây dựng siêu xa lộ lý tưởng cho tín hiệu ánh sáng. Các bước được đề cập dưới đây cần phải được thực hiện với độ chính xác cao để có thể đạt được khả năng truyền thông nhanh chóng và rõ ràng. Chúng ta hãy cùng đi vào các quy trình cụ thể.
Bước 1: Làm phôi – Bản thiết kế
Cấu trúc cáp quang bắt đầu bằng một hình dạng tiền định hình, đó là thanh thủy tinh dày siêu tinh khiết sẽ được kéo dài thành sợi. Thanh sử dụng vật liệu và ánh sáng siêu tinh khiết, do đó ánh sáng chiếu ra sẽ không bị phân tán.
Bước 2: Vẽ – Kéo giãn nó mỏng
Bây giờ, bạn có thể đặt khuôn mẫu vào lò nung được nung nóng đến nhiệt độ hơn 2000 độ C và chuyển đổi khuôn mẫu thành kết quả mong muốn. Khi thủy tinh nóng chảy được đổ vào, nó được kéo căng cẩn thận cho đến khi đạt độ dày một trăm hai mươi lăm micron (µm), hoặc độ dày của sợi tóc người!
Để bảo vệ và linh hoạt, một lớp phủ lỏng được áp dụng ngay sau khi kéo căng. Ngoài ra, đèn UV được sử dụng để làm cứng lớp phủ ngay lập tức để đảm bảo Sợi cứng và không có bất kỳ vết nứt nào.
Hình số 3 Quy trình sản xuất sợi quang
Bước 3: Lắp ráp cáp – Thêm lớp bảo vệ
Việc thêm các lớp bổ sung làm tăng tỷ lệ sống sót và độ bền của Sợi, cho phép nó chịu được các điều kiện thực tế. Điều này có thể được thực hiện thông qua việc xếp lớp có mục đích. Ví dụ,
- Đầu tiên, các sợi được đặt bên trong các ống đệm để bảo vệ chống ẩm và uốn cong.
- Tiếp theo, Kevlar® hoặc thanh thép được sử dụng làm bộ phận chịu lực để ngăn ngừa tình trạng kéo giãn và gãy.
- Sau đó, lớp vỏ ngoài làm bằng PVC, LSZH hoặc polyurethane được sử dụng. Lớp vỏ này bảo vệ cấu trúc khỏi nước, lửa và các hư hại khác.
Cuối cùng, đối với cáp nhiều lõi, một số lớp bảo vệ được sử dụng cùng với bó cáp nhiều sợi, cho phép tùy chỉnh thêm.
Bước 4: Quy trình kiểm soát chất lượng: Các bước cuối cùng của sự hoàn hảo
Trước khi lắp đặt các loại cáp này để sử dụng, chúng phải trải qua một loạt các thử nghiệm toàn diện để đánh giá hiệu suất trong nhiều điều kiện khác nhau. Sau đây là các thử nghiệm cụ thể được thực hiện:
? Kiểm tra độ suy giảm: Bài kiểm tra này đánh giá mức độ sự suy giảm xảy ra với tín hiệu ánh sáng khi nó di chuyển dọc theo Sợi. Mục tiêu vẫn là mất tín hiệu ở mức 0,2 dB/km là giá trị tối đa, cực kỳ thấp, do đó tối đa hóa độ rõ nét và tốc độ truyền dữ liệu.
? Kiểm tra độ bền kéo: Cáp quang được kéo căng và kéo với lực lớn để kiểm tra điểm đứt của nó. Điều này đảm bảo rằng cáp có thể chịu được sự kéo căng trong quá trình lắp đặt mà không bị gãy.
Hình số 4 Kiểm tra chất lượng sợi quang
? Kiểm tra khả năng chống nghiền: Tải trọng tĩnh được áp dụng cho cáp để mô phỏng các tình huống thực tế, chẳng hạn như chôn cáp dưới lòng đất hoặc bị xe cộ chạy qua. Sợi quang phải còn nguyên vẹn và tiếp tục truyền tín hiệu không bị gián đoạn.
? Kiểm tra nhiệt độ và ứng suất môi trường: Cáp được thử nghiệm ở nhiệt độ nóng và lạnh, cùng với điều kiện ẩm ướt, để đánh giá độ giãn nở và co lại theo thời gian. Điều này đảm bảo chức năng bất kể môi trường lắp đặt dự định, chẳng hạn như sa mạc, núi hoặc dưới nước sâu.
Sau khi cáp quang hoàn tất quá trình thử nghiệm, chúng đã sẵn sàng để vận chuyển và lắp đặt, cho phép truyền dữ liệu, gọi điện thoại và internet nhanh chóng và đáng tin cậy cho hàng triệu người trên toàn cầu!
4) Biến thể xây dựng cho các ứng dụng khác nhau
Những sự điều chỉnh này của cáp quang khác nhau tùy theo vị trí dự định sử dụng. Chúng ta hãy cùng khám phá những thay đổi.
- Cáp quang trong nhà so với ngoài trời
- Trong nhà: Các tòa nhà đòi hỏi phải sử dụng cáp trong nhà vừa an toàn vừa linh hoạt. Do đó, để tăng khả năng chống cháy, lớp vỏ ngoài thường được làm bằng PVC hoặc LSZH (ít khói không halogen). Hơn nữa, bản chất nhẹ của chúng giúp dễ dàng lắp đặt trong những khu vực hạn chế.
- Ngoài trời: Cáp ngoài trời phải đối mặt với nhiều điều kiện khắc nghiệt hơn, vì vậy chúng cần được bảo vệ thêm. Ví dụ, vật liệu nhẹ có khả năng chống tia UV và chống thấm nước được sử dụng để mặc áo khoác. Hơn nữa, vật liệu dạng sợi bên trong một số loại cáp hoạt động như gel hoặc chặn nước giúp ngăn độ ẩm ăn mòn chúng.
Hình số 5 Cáp quang bọc thép ngoài trời
- Cáp trên không và cáp ngầm
Cáp lộ thiên được treo giữa các cột cần được hỗ trợ thêm dưới dạng dây cáp chắc chắn để giữ chúng. Dây cáp bảo vệ chống uốn cong và đứt khi có gió mạnh.
Lớp bọc thép hoặc nhôm ngầm lý tưởng để bảo vệ cáp khỏi bụi bẩn, đá và áp lực. Ngoài ra còn có lớp chống thấm dày hơn ngăn chặn độ ẩm, cho phép một số người từ bỏ vật liệu.
- Cáp Ribbon mật độ cao
Đối với loại vị trí trung tâm dữ liệu cần hàng nghìn s trong một khu vực nhỏ, cáp ruy băng bó nhiều s dưới dạng ruy băng. Chúng cho phép ghép nối nhanh chóng và đơn giản, giúp lắp đặt nhanh hơn. Chúng có thể nhỏ về kích thước, nhưng lượng dữ liệu có thể được truyền đồng thời là rất lớn!
5) Thách thức trong xây dựng cáp quang
Việc xây dựng cáp quang có vẻ dễ dàng, tuy nhiên, chúng đi kèm với những thách thức khó khăn. Sau đây là một số thách thức tuyệt vời nhất:
? Đạt được mức độ tinh khiết cao bên trong lõi: Để đảm bảo truyền tín hiệu hoàn hảo, sợi phải là thủy tinh tinh khiết 99.9999%. Bất kỳ tạp chất nào cũng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng tín hiệu, dẫn đến tốc độ internet và kết nối cuộc gọi điện thoại chậm hơn.
? Duy trì tính linh hoạt và độ cứng: Sự kết hợp của các yếu tố này cho phép hoạt động hiệu quả. Cáp phải giữ được độ linh hoạt dễ dàng khi uốn cong và độ bền độc đáo khi chịu được sự kéo giãn, nghiền nát và xoắn.
? Môi trường khắc nghiệt và kiểm soát nhiệt độ: Thường được đặt trên cáp quang, chúng có thể được tìm thấy ở nhiều nơi, từ những ngọn núi đóng băng đến sa mạc trên cao. Chúng cho phép giãn nở và co lại mà không bị nứt và ngăn ngừa hư hỏng do tiếp xúc với nước, tuyết và nhiệt. Hơn nữa, việc tiếp xúc với nhiệt độ -40C và 80C cho phép chúng duy trì độ mềm dẻo, biểu thị độ bền lớn hơn để chịu được nhiệt độ khắc nghiệt.
? Chi phí sản xuất cao và phức tạp: Xây dựng cáp quang đòi hỏi máy móc tiên tiến, chính xác và tốn kém. Sản xuất các sợi quang này được coi là toàn bộ quá trình; chỉ cần một lỗi nhỏ cũng có thể khiến tất cả các sợi quang trở nên vô dụng!
6) Kết luận
Cấu trúc của cáp quang tập trung vào tốc độ cùng với sức mạnh. Toàn bộ cấu trúc, bắt đầu từ lõi thủy tinh và kết thúc bằng lớp vỏ bảo vệ, được thiết kế để truyền tải thông tin đến người dùng một cách nhanh chóng và rõ ràng. Khi công nghệ tiến triển, cáp quang cũng sẽ tiến triển. Vì vậy, nếu bạn đang muốn nâng cấp mạng của mình, thì không cần tìm đâu xa nữa Sợi Dekam. Chúng tôi chuyên sản xuất các giải pháp sợi quang tùy chỉnh. Vì vậy, hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay!
VI 
EN 
ID 
TL 
ES 
AR 
TH 
MS 
SW 
AM 
ZH