Cơ bản về cáp quang
Năm 1966, Charles Kuen Kao và George Hockman, hai kỹ sư trẻ tại
Phòng thí nghiệm chuẩn viễn thông (Anh), đã công bố khám phá mới đầy hứa
hẹn về khả năng của sợi quang - những sợi thủy tinh hoặc nhựa trong suốt,
linh hoạt và mỏng hơn một sợi tóc.
Đến năm 1970,CorningGlass Works, hãng sảnxuất gốmsứ và thủy tinhcủa
Mỹ, lần đầu tiên sản xuấtthành côngsợi cáp quangthành phẩm cóthể sử dụng để
truyền dữ liệu tốc độ cao và saođó đã được cáccông ty viễn thôngtriển khaisử
dụng.
Tuy nhiên phải đến nhữngnăm 90 với sự bùng nổ của internetđã khiến
công nghệ cáp quang được ứng dụngrộng rãi và trở nên khôngthể thiếu trong việc
truyền tải dữ liện. Cápquang làcơ sở của Internetvà Wi-Fi.Hiện nay, mọi doanh
nghiệp với mạng LAN đều sử dụng nó. Mọi người cũng nhờ đến cáp quang mỗi khi
gửi e-mail, tin nhắn SMS, ảnh, video và cácfile dữ liệu khác.
1. Cấu tạo của cáp quang
Cápquang có cấu tạo gồm dây dẫntrung tâmlà sợithủy tinhhoặc plasticđã
được tinhchế nhằm cho phéptruyền đi tối đacác tín hiệu ánhsáng.Sợi quang
được trángmộtlớp lót nhằmphản chiếu tốt cáctín hiệu ánh sáng và hạn chế sự
gẫy gập của sợi cáp quang.
Cápquang baogồm cácthành phần cơ bản sau:
 Lõi sợi quang: Là trungtâm phản chiếu của sợi quangkhi truyền ánh
sáng
 Lớp phủ sợi quang: Là một lớp bên ngoài bao bọclõi sợi quangđể phản
xạ lại ánh sáng trở vào lõi
 Lớp đệm sợi quang: Là lớpvỏ bênngoài bảovệ sợi quangnhằmhạn chế
các tác độ cơ học, môitrườngtác độ lên sợi quang.
 Các thành phần chịu lực: Thànhphần này đượccác hãng sản xuất cáp
sợi quangthêmvào theo từngchủng loại cụ thể để tăngcườngsự chắc chắn của
cáp nhằm hạn chế tối đa lựccơ học có thể tác độ lên sợi cáp quang.
 Lớp vỏ cáp quang: Làlớp vỏ ngoài cùng bao bọccác sợi quangbên trong
và đượclàmtừ các loạinhựa cókhả năng chịu đựng cáclực cơ học cũngnhư tác độ

của môi trường
2. Phân loại cáp quang
Cápquang hiệnnay có hailoạichính là Multimode(Đa mode)vàSinglemode
(Đơn mode).
 Cáp quang Multimode hiện nayđược sử dụng rộng rãi trong cácứng
dụngtruyền dữ liệu với khoảngcách ≤ 5Km,thường được các doanh nghiệp, cơ
quan sử dụng trong các hệ thống mạng nội bộ,truyền thông trong côngnghiệp,

Cáp quang Singlemode là loại cáp có đường kínhlõi nhỏ (<10 Micron),
truyền đượcdữ liệu vớikhoảng cách không giớirấtxa, được các đơnvị viễnthông
sử dụng để truyền dữ liệu trong hệ thống của họ.Hiện nay các dịch vụ viễn thông
hiện nayđượcrất đông đảo người dân sử dụng nêncác nhà cungcấp dịch vụ liên
tục phải mở rộng hệ thống truyền dẫn quang củahọ để có thể đáp ứngnhu cầu của
khách hàng, dovậy đã làm cho cáp quangSinglemodetrở nên rất phổ dụng, hạ
thành hạ đi rất nhiều.
3. Ưu điểm của cáp quang
 Dung lượng lớn
 Kích thước và trọng lượng nhỏ dođó dễ dàng lắp đặt
 Không bị nhiễu bởi các tín hiện điện, điện từ hoặc thậm chí cả bức xạ
ánh sáng
 Tính cách điện dođượclàm từ thủy tinh, khôngchứavật chất dẫnđiện
nên rấtan toàn khi sử dụng trong cácmôi trường đòi hỏi tínhan toàn cao
 Tính bảo mật cao do khôngthể bị trích để lấy trộm thông tin bằng các
phươngtiện điện thông thường

Độ tin cậy cao docáp quangđược thiết kế thích hợp có thể chịu đựng
được nhữngđiều kiện về nhiệtđộ và độ ẩm khắc nghiệtvà thậm chí cóthể hoạt
độngở dưới nước
 Tính linh hoạt do các hệ thống thôngtin quangđều khả dụngcho hầu
hết cácdạng thông tin số liệu, thoại và video. Các hệ thống này đềucó thể tương

thích vớicác chuẩn RS.232, RS422, V.35,Ethernet, Arcnet, FDDI, T1, T2,T3, Sonet,
thoại 2/4dây,tín hiệuE/M, video tổng hợp vàcòn nhiều nữa
 Dễ dàng nâng cấp khi chỉ cần thaythế thiết bị thu phát quang cònhệ
thống cáp sợi quang vẫn có thể đượcdữ nguyên
Cáp quang dùng ánh sáng truyền dẫn tín hiệu, do đó ít suy hao và
thường được dùng cho kết nối khoảng cách xa.
Ngày nay,Internetđã trở thành một nhucầu thiết yếu, giúp mọi ngườiở
khắpnơi trên thế giới có thể giao tiếp, trao đổi, học tập, mua sắm, giải trí dễ dàng,
nhanhchóng. Các ứng dụng, dịch vụ trên Internet cũng ngày càngphát triển theo,
điều này đòihỏi tốc độ, băng thông kết nối Internetcao và cáp quangtrở thành lựa
chọn số một – FTTH(FiberTo Home)là một điển hình.FTTH đáp ứng các dịch vụ
luôn đòi hỏi mạng kếtnối tốcđộ cao như IPTV, hội nghị truyềnhình, videotrực
tuyến, giám sát từ xa IP Camera…
Trướcđây, cáp quangchỉ dùngđể kết nối các đường trục chính củaquốc gia,
nhà cungcấpdịch vụ, doanhnghiệp lớnvì chi phí khácao. Nhưng hiện nay,cáp
quangđược sử dụng khá rộngrãi ở các doanh nghiệpvừa, nhỏ, các trường đại học
và người sử dụng thông thường. Bài viết giới thiệucơ bản về cáp quang vàcác đầu
nối, giúp bạnđọc hiểu được thông số kỹ thuật trêncác tài liệu, thông tin sảnphẩm
quang.
Cápquang dùngánh sáng truyền dẫntín hiệu,do đó ít suy haovà thường
được dùng chokết nối khoảng cách xa. Trongkhicáp đồngsử dụngdòng điệnđể
truyền tín hiệu, dễ bị suyhao trong quátrình truyềnvà có khoảng cáchkết nối
ngắn hơn.
Sợi cáp quang đượccấu tạotừ ba thành phần chính:lõi (core),lớp phản xạ
ánh sáng (cladding), lớpvỏ bảo vệ chính (primarycoating hay còn gọicoating,
primarybuffer). Core được làmbằng sợithủytinh hoặc plasticdùng truyền dẫn
ánh sáng. Baobọc core là cladding – lớp thủy tinh hayplastic– nhằm bảovệ và
phản xạ ánh sáng trở lại core. Primary coating là lớp vỏ nhựa PVCgiúp bảo vệ
core và claddingkhôngbị bụi, ẩm, trầy xước.Hai loại cáp quang phổ biến là GOF
(Glass OpticalFiber)– cáp quanglàmbằng thuỷ tinh và POF (PlasticOptical

Fiber) –cáp quang làm bằngplastic. POFcó đường kính core khá lớnkhoảng1mm,
sử dụng cho truyền dẫn tín hiệukhoảng cáchngắn, mạng tốcđộ thấp. Trên các tài
liệu kỹ thuật,bạn thường thấy cáp quang GOFghi các thông số 9/125µm,
50/125µm hay62,5/125µm,đây là đườngkính của core/cladding; còn primary
coating có đườngkính mặcđịnh là 250µm. Hình1
Hình 1
Bảo vệ sợi cáp quang là lớp vỏ ngoài gồmnhiều lớp khác nhau tùy theocấu
tạo, tính chất của mỗi loạicáp. Nhưngcó ba lớp bảo vệ chínhlà lớp chịulực kéo
(strength member), lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer) và lớp áo giáp (jacket) – tùy theo
tài liệu sẽ có tên gọi khác nhau.Strength member là lớp chịunhiệt, chịu kéocăng,
thường làm từ các sợi Kevlar.Buffer thường làmbằng nhựa PVC, bảo vệ tránh va
đập, ẩm ướt.Lớp bảo vệ ngoài cùng là Jacket.Mỗi loại cáp, tùytheoyêu cầu sử
dụngsẽ có thêm các lớp jacketkhácnhau. Jacket có khả năngchịu vađập, nhiệt và
chịu mài mòn, bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ướt và cácảnh hưởng từ môi
trường.
Có hai cách thiết kế khác nhauđể bảo vệ sợi cáp quang là ống đệm không chặt
(loose-tube) và ống đệm chặt (tight buffer).
Loose-tube thườngdùng ngoài trời (outdoor),chophép chứanhiều sợi
quangbên trong. Loose-tubegiúp sợi cáp quang “giãn nở” trướcsự thay đổinhiệt
độ, cogiãn tự nhiên, không bị căng, bẻ gập ở nhữngchỗ cong. Hình2
Hình 2
Tight-buffer thường dùng trong nhà (indoor),bao bọc khítsợi cáp quang
(như cáp điện), giúp dễ lắp đặtkhi thi công. Hình3
Hình 3
Trênmột số tài liệu, bạn sẽ gặp hai thuật ngữ viết tắt IFC,
OSP. IFC (Intrafacilityfiber cable)là loại cápdùng trong nhà, có ít lớp bảo vệ vật lý
và việc thi cônglắp đặt linh hoạt. OSP (Outsideplant cable)là loại cáp dùngngoài
trời, chịu được nhữngđiềukiện khắc nghiệt của nhiệt độ, độ ẩm, bụi… loại cáp này
có nhiều lớp bảo vệ.
Các tia sáng bên trong cáp quang có

hai kiểutruyền dẫn là đơn mốt
(Singlemode) vàđa mốt(Multimode). Cáp
quang Singlemode (SM)có đườngkính
core khá nhỏ (khoảng 9µm),sử dụng nguồn
phát lasertruyềntia sángxuyên suốtvì vậy
tín hiệu ítbị suy hao và cótốc độ khá lớn.
SM thường hoạt độngở 2 bước sóng (wavelength)1310nm, 1550nm.Cáp
quangMultimode(MM)cóđường kínhcore lớn hơnSM (khoảng 50µm,62.5µm).
MM sử dụng nguồn sángLED (LightEmittingDiode) hoặc laser để truyền tiasáng
và thường hoạt độngở 2 bước sóng 850nm,1300nm; MMcókhoảng cách kếtnối
và tốc độ truyền dẫnnhỏ hơn SM.
MM có hai kiểutruyền: chiết xuất
bước(Stepindex) và chiết xuất liêntục
(Gradedindex). Các tia sáng kiểu Step
index truyền theonhiều hướng khác
nhau vì vậy có mức suy haocao vàtốc
độ khá chậm. Step indexít phổ biến,
thường dùng cho cáp quang POF.Các tia
sáng kiểu Graded index truyền dẫn
theo đường cong vàhội tụ tại một điểm.
Do đó Graded indexít suyhao và có tốc
độ truyền dẫncao hơn Step index.
Graded indexđược sử dụng khá phổ
biến.
Truyền dẫn tínhiệu trên cáp quangcó hai dạng đơncông (simplex)và song
công (duplex).Simplex truyền tín hiệu chỉ 1 chiều. Duplexcó thể truyền nhậntín
Hình 4
Hình 5
hiệu 1 chiềubán songcông (half-Duplex) hoặc cả 2 chiều songcông toàn phần
(full-Duplex) Duplexở cùngthời điểm tùy theo cách cấu hình.

Hình 6
Để đấu nối cáp quangvào bảngđấu dây (patch panel)hoặc vào các cổng
vào/ra(input/output) trên các thiếtbị truyền nhận quang,người ta thường sử
dụngdây nối quangmột đầu cósẵn đầu nối (pigtail) hoặccả hai đầu có sẵnđầu nối
(pathcord).
Hình 7
Hình 8
Một số loại cáp quang:
Ribbon:cápquang dạng ruy-băng, chứanhiều sợi quangbêntrong.Hình9
Zipcord: hai sợi quangcó vỏ ngoài liền nhau(như dây điện). Hình 10
Hình 9
Hình 10
Bất kỳ giao tiếp quang nào cũngbaogồm 3 thành phần: nguồnphát, vật
truyền dẫntrung gian(cáp quang) và nguồn thu. Nguồn phát sẽ chuyển đổi tín
hiệu điện tử thành ánh sáng vàtruyền dẫn quacáp quang. Nguồn thuchuyển đổi
ánh sáng thànhtín hiệu điệntử. Có hailoại nguồn phát là laservà LED.Laser ít tán
sắc, cho phép truyền dẫn dữ liệu tốc độ nhanh,khoảngcách xa (trên 20km),dùng
được chocả Singlemodevà Multimode nhưng chi phí cao, khósử dụng.LED tán
sắc nhiều, truyền dẫn tốc độ chậm hơn,bù lại chi phí thấp, dễ sử dụng, thường
dùngcho cáp quang Multimode. LEDdùngcho hệ thống có khoảng cách ngắn hơn,
có thể sử dụngcho cả sợi quangthủy tinh, sợi quangplastic.
Các thông số quang cần quan tâm
Suy hao quang (Optical loss): lượng côngsuất quang(opticalpower)mất
trong suốt quá trình truyền dẫn qua cáp quang, điểm ghép nối. Ký hiệudB.
Suy hao phản xạ (Optical Return loss): ánhsáng bị phản xạ tại cácđiểm
ghépnối, đầu nối quang.
Suy hao tiếp xúc (Insertion loss): giảm côngsuất quangở hai đầughép nối.Giá
trị thông thường từ 0,2dB– 0,5dB.
Suy hao (Attenuation): mứcsuy giảm công suất quangtrong suốt quá trình
truyền dẫntrên một khoảngcách xác định. Ký hiệu dB/km.Ví dụ, vớicáp quang

Multimode ở bước sóng 850nm suy giảm 3dB/km,trong khi ở bướcsóng 1300nm
chỉ suy giảm 1dB/km. Cáp quangSinglemode:suygiảm 0,4dB/kmở 1310nm,
0,3dB/kmở 1550nm. Đầu nối (connector) suygiảm 0,5dB/cặp đấu nối. Điểm ghép
nối (splice) suy giảm 0,2dB/điểm.
Bước sóng (Wavelength): là chu kỳ di chuyển củasóng điện từ. Ký hiệu nm
(nanometer). Ánhsángchúng ta nhìnthấy được có wavelength từ 400nm đến
700nm(màu tímđến màu đỏ). Cáp quang sử dụng ánhsángnằm trongvùnghồng
ngoại có wavelength lớnhơn wavelength mà ta nhìn thấy – trongkhoảng 850nm,
1300nmvà 1550nm. Các bướcsóng truyền dẫn quangđược xác địnhdựa trên hai
yếu tố nhằm khắc phục tìnhtrạng suyhao donăng lượng và vật liệu truyền dẫn:
các bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại và cácbước sóng không nằm trong
vùng hấp thu,cản trở năng lượngánhsáng truyền dẫn (absorption)do tạpchất lẫn
trong cáp quang từ quá trình sản xuất
Hình 11
Vậy vì saochúngta không sử dụng cácbước sóng dài hơn? Bước sóng hồng
ngoại là sự chuyển tiếp giữa ánh sáng và nhiệt. Bước sóng dài hơn,nhiệtxung
quangcàng nóng hơn, tínhiệu nhiễu loạn nhiều hơn. Do đó, thường POF có bước
sóng 650nm,850nm.GOFvới Multimodehoạt độngở 850nmvà 1300nm,
Singlemodeở 1310nm,1550nm.Giữahai bước sóng 1300nmvà 1310nm không
khác biệt nhau,chỉ là cách quiước để phân biệt sử dụng cáp quang Singlemode
hay Multimode.
Đầu nối quang: gồm nhiềuthành phần kết hợp lạivới nhau, chúngcó nhiều
kiểu như SC/PC, ST/UPC, FC/APC… Nhưng cóhai thành phầnbạn cần quan tâm, đó
là kiểu đầu nối SC,ST, FC…và điểm tiếp xúcPC, UPC,APC.
SC (subscriber connector),ST(straight tip), FC(fiber connector)là các kiểu
đầu nối quang có dạng hìnhvuông,hình tròn…
Hình 12
Bên trongđầu nối là ferrule, giúp bảo vệ và giữ thẳng sợi cáp quang. Ferrule
được làm bằngthủy tinh, kimloại, plastichoặc gốm(ceramic) –trong đó chất liệu
gốm là tốt nhất.

Hình 13
Đỉnhcủa ferrule đượclàm nhẵn (polish)với ba dạngđiểm tiếp xúc chính PC
(Physical Contact), UPC(Ultra Physical Contact) vàAPC (AngledPhysical Contact),
giúpđảm bảo chỗ ghép nối cóít ánh sángbị mất hoặc bị phản xạ nhất.
Dạng PCđược vạt cong, sử dụng
với các kiểuđầu nối FC,SC, ST.PC, có
giá trị suy hao phản xạ (opticalreturn
loss) là 40dB.Vì giá trị này khácao,nên
đã thúc đẩy các nhà sản xuấttiếp tục
tìm kiếm cácgiải pháptốt hơn.UPC là
giảipháp tiếptheo, nó cũng được vạt cong như PC nhưng giảmreturnloss hơn.
UPCcó giá trị returnloss 50dB.UPC dùngvớicác đầu nối FC, SC, ST, DIN, E2000.
APC được vạtchéo 8 độ, loại bỏ hầu hết sự phản xạ ở điểm ghép nối vàcó giátrị
return loss 60dB.Bạnnên lưu ýlà khiđọc các thông số kỹ thuật quangđề cập mức
Hình 14
suy haocó thể làm bạn dễ hiểusai về dấu “+” và“-“. Chẳng hạn, với kết quả tính
toán,đo đạc mức độ suy hao là -40dB.Trên thôngsố kỹ thuật có thể viết giá trị suy
hao (lossvalues)là 40dBhoặc số đo mức phản xạ là -40dB hay độ lợi (gain)là -
40dB. Tất cả đều như nhau, do đó bạn cần chúý cách viết để tránh hiểu sai.
Hiện nay,giáthành cáp quangvà các phụ kiệnquangđã thấp hơn so với cách
nay vài năm.Cùng với việc ứngdụng nhiềugiải phápnhư IP Camera, VoIP, Hội
nghị truyền hìnhqua mạng,kết nối mạng gigabitgiữa các tòanhà,văn phòng,
xưởngsản xuất; cáp quang dần trở thành lựa chọn số một cho việctriển khaihạ
tầng mạng đòihỏi nhiều băng thông và tốc độ cao.