Nguyên lý hoạt động của cáp quang chủ động USB

Cáp quang chủ động USB (AOC) là công nghệ kết hợp ưu điểm của cáp quang và đầu nối điện truyền thống. Công nghệ này sử dụng chip chuyển đổi quang điện tích hợp ở cả hai đầu cáp để kết hợp hữu cơ cáp quang và cáp. Thiết kế này cho phép AOC mang lại nhiều ưu điểm so với cáp đồng truyền thống, đặc biệt là trong việc truyền dữ liệu tốc độ cao, khoảng cách xa. Bài viết này chủ yếu phân tích nguyên lý hoạt động của cáp quang chủ động USB.

Ưu điểm của cáp quang chủ động USB

Ưu điểm của USB activecáp quangrất rõ ràng, bao gồm cả khoảng cách truyền dẫn xa hơn. So với cáp đồng USB truyền thống, USB AOC có thể hỗ trợ khoảng cách truyền dẫn tối đa hơn 100 mét, rất phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi phải truyền dữ liệu qua không gian vật lý rộng lớn, chẳng hạn như camera an ninh, tự động hóa công nghiệp và truyền dữ liệu trong thiết bị y tế. Tốc độ truyền dẫn thậm chí còn cao hơn, với cáp USB 3.0 AOC có khả năng lên đến 5 Gbps, trong khi các tiêu chuẩn mới hơn như USB4 có thể hỗ trợ tốc độ truyền dẫn lên đến 40 Gbps hoặc thậm chí cao hơn. Điều này có nghĩa là người dùng có thể tận hưởng tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn trong khi vẫn duy trì khả năng tương thích với các giao diện USB hiện có.

Ngoài ra, nó còn có khả năng chống nhiễu tốt hơn. Nhờ sử dụng công nghệ cáp quang, USB AOC có khả năng tương thích điện từ (EMC) tuyệt vời, có thể chống nhiễu điện từ (EMI) hiệu quả. Điều này rất quan trọng cho các ứng dụng trong môi trường điện từ mạnh, chẳng hạn như kết nối dụng cụ đo lường chính xác trong bệnh viện hoặc xưởng sản xuất. Nhẹ và nhỏ gọn, so với cáp đồng truyền thống cùng chiều dài, USB AOC nhẹ và linh hoạt hơn, giảm hơn 70% trọng lượng và thể tích. Tính năng này đặc biệt hữu ích cho các thiết bị di động hoặc các trường hợp lắp đặt có yêu cầu không gian hạn chế. Trong hầu hết các trường hợp, USB AOC có thể cắm và chạy trực tiếp mà không cần cài đặt bất kỳ phần mềm trình điều khiển đặc biệt nào.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của USB AOC dựa trên bốn thành phần chính.

1. Đầu vào tín hiệu điện: Khi một thiết bị gửi dữ liệu qua giao diện USB, tín hiệu điện được tạo ra trước tiên sẽ đến một đầu của AOC. Tín hiệu điện ở đây giống với tín hiệu được sử dụng trong truyền dẫn cáp đồng truyền thống, đảm bảo khả năng tương thích với các tiêu chuẩn USB hiện có.

2. Chuyển đổi điện sang quang: Một hoặc nhiều laser phát xạ bề mặt khoang thẳng đứng được nhúng vào một đầu của cáp AOC, có chức năng chuyển đổi tín hiệu điện nhận được thành tín hiệu quang.

3. Truyền dẫn cáp quang: Sau khi tín hiệu điện được chuyển đổi thành tín hiệu quang, các xung quang này sẽ được truyền đi xa dọc theo cáp quang. Nhờ đặc tính suy hao rất thấp, cáp quang có thể duy trì tốc độ truyền dữ liệu cao ngay cả trên khoảng cách xa và hầu như không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ bên ngoài.

4. Chuyển đổi ánh sáng thành điện: Khi xung ánh sáng mang thông tin đến đầu kia của cáp AOC, nó sẽ gặp một bộ tách sóng quang. Thiết bị này có khả năng thu tín hiệu quang và chuyển đổi chúng trở lại dạng tín hiệu điện ban đầu. Sau đó, thông qua quá trình khuếch đại và các bước xử lý cần thiết khác, tín hiệu điện thu được sẽ được truyền đến thiết bị đích, hoàn tất toàn bộ quá trình truyền thông.