Sợi quang học

Những sợi cáp quang, dao động nhờ ánh sáng, được coi là hệ thống đường giao thông của siêu xa lộ thông tin. Bằng cách chuyển hoá hàng tỉ dữ liệu số hoá thành những tín hiệu ánh sáng, một sợi quang học siêu nhỏ có thể tải được 10 triệu cuộc điện thoại trong cùng một lúc.

Nguyên lý hoạt động của cáp quang

Thông tin được truyền dẫn qua cáp quang bắt đầu ở dạng một dòng điện mang theo một lượng dữ liệu số hoá. Một nguồn sáng, thường là nguồn laser, chuyển hoá dòng điện này thành những xung ánh sáng và đưa chúng vào những sợi cáp. Ở điểm nhận tín hiệu, một điốt ảnh (thiết bị dò ánh sáng) nhận xung ánh sáng và chuyển hoá chúng thành dòng điện và tái tạo lại thông tin gốc. Xung ánh sáng đi qua lõi của sợi quang bằng rất nhiều hướng được gọi là những đường dẫn (mode) bằng cách phản xạ qua lớp sơn bọc ngoài.

Trong một sợi cáp quang, những luồng dữ liệu khác nhau được đưa qua lõi của sợi cáp cùng lúc sử dụng những bước sóng thấp khác nhau của ánh sáng cho mỗi luồng. Ánh sáng có thể đi theo dạng zic zac đối với khi truyền tin ở khoảng cách ngắn. Với khoảng cách xa, những sợi mỏng hơn được sử dụng để truyền tín hiệu ánh sáng qua một đường đi có tính chất định vị hơn và qua thẳng tâm của sợi.

Chế tạo sợi quang học

Lõi thuỷ tinh của một sợi cáp quang ban đầu giống như một thanh vật liệu mỏng và rắn được gọi là vật liệu hình thành (preform). Hai loại khí là silicon dioxit và germani dioxit sẽ được bơm vào một ống rỗng. Đèn đốt di chuyển từ dưới lên trên chiếc ống và làm nóng nó từ phía dưới cho đến khi lõi thuỷ tinh rắn được định hình hoàn toàn bên trong.

Vật liệu hình thành được hạ nhiệt trong tháp có nhiệt độ 1.900 độ C. Khi thuỷ tinh thẳng đứng tan chảy, nó sẽ trở về trọng lượng thực. Một bộ phận máy đặc biệt có nhiệm vụ kéo thuỷ tinh thành những sợi hình trụ.

Đèn đốt đang làm nóng vật liệu hình thành

Kéo dài và định hình các sợi thuỷ tinh

Sợi quang học là những sợi mỏng như sợi tóc được làm bằng thuỷ tinh hoặc có lúc là bằng nhựa, có tác dụng truyền phát dữ liệu số với tốc độ ánh sáng; với tốc độ này có thể đi vòng quanh Trái đất 7 lần trong 1 giây đồng hồ. Loại dây cáp này có giá thành rẻ hơn lại tải được lượng tín hiệu lớn hơn dây đồng mà chúng thay thế. Những cuộc gọi quốc tế và kết nối internet tốc độ cao có giá thành cực rẻ chính là nhờ sự ra đời của cáp quang.

Kim Thành (Nguồn: How cool stuff works)