Truyền thông sợi quang là gì vậy?
Mọi người đều biết sóng vô tuyến điện có thể truyền tải thông tin. Vậy sóng quang, tức ánh sáng, có thể truyền tải thông tin không? Có. Sóng quang có thể truyền tin qua cáp quang, và đó chính là truyền thông sợi quang. Nhưng ánh sáng thông thường có thể truyền lời nói không? Không được. Nếu dùng “điện thoại ánh sáng” theo nghĩa đơn giản, người nghe chỉ nhận được những âm thanh lẫn lộn. Nguyên nhân là ánh sáng thông thường gồm nhiều tia có bước sóng khác nhau, tính định hướng kém; nếu dùng để truyền lời nói thì giống như radio cùng lúc thu nhiều chương trình ở nhiều tần số, các âm thanh chồng lên nhau khiến ta không thể nghe rõ.
Năm 1960, nhà vật lý trẻ người Mỹ Maiman phát minh thiết bị laser dùng đá ruby, tạo ra một loại tia sáng có tính định hướng cao và tần số gần như đơn nhất, gọi là laser. Sau phát minh này, thông tin quang mới có thể thực hiện. Tuy nhiên, laser truyền trong khí quyển luôn bị ảnh hưởng bởi mưa, tuyết, sương mù và bụi. Thậm chí một tấm rèm cửa mỏng cũng có thể chặn chùm tia, làm năng lượng ánh sáng suy giảm nhanh. Vậy làm sao để laser truyền đi xa mà ít tổn thất?
Một lần, một công nhân pha lê Hy Lạp tình cờ phát hiện tia sáng không chỉ có thể truyền nhanh từ một đầu que pha lê sang đầu kia, mà còn rất “ngoan ngoãn”, không phân tán ra ngoài. Phân tích cho thấy khi tia sáng gặp bề mặt pha lê, nó sinh ra phản xạ toàn phần.
Phát hiện này gợi ý cho các nhà khoa học dùng những sợi pha lê cực mảnh, tức sợi quang, làm dây dẫn ánh sáng. Thí nghiệm cho thấy, dù sợi quang bị uốn cong, chỉ cần góc chiếu thích hợp thì tia laser vẫn phản xạ qua lại bên trong sợi và chạy dọc theo đó đến rất xa. Loại dây pha lê này gọi là sợi dẫn quang. Khi biến đổi tín hiệu điện của âm thanh, chữ viết và hình ảnh thành tín hiệu quang lúc mạnh lúc yếu tương ứng, tín hiệu có thể đi theo sợi quang đến nơi xa. Khi ta nói vào ống nói điện thoại hoặc camera ghi hình, âm thanh và hình ảnh được chuyển thành dòng điện, rồi qua thiết bị phát thành dãy tín hiệu số gồm 0 và 1; trong đó 1 biểu thị có ánh sáng, 0 biểu thị không có ánh sáng. Thiết bị đầu cuối quang phát ra chuỗi tín hiệu sáng tối khác nhau chạy qua sợi quang đến đầu nhận. Thiết bị thu sẽ khôi phục chúng thành âm thanh hoặc hình ảnh. Truyền thông sợi quang được thực hiện như vậy.
Truyền thông sợi quang làm tăng rất nhanh tốc độ truyền tải thông tin, đưa thông tin bước vào “xa lộ thông tin”. Dung lượng của sợi quang rất lớn: trên một sợi quang nhỏ hơn sợi tóc có thể đồng thời truyền hàng vạn đường điện thoại hoặc hàng nghìn chương trình truyền hình. Nếu bện cáp quang từ hàng chục hoặc hàng trăm sợi quang, thiết bị vẫn nhỏ hơn nhiều so với cáp điện nhưng dung lượng tăng lên hàng trăm, hàng nghìn lần. Cáp điện thường làm bằng đồng hoặc nhôm, giá thành cao; còn nguyên liệu của sợi quang là thạch anh, tức cát, rất phong phú. Sợi quang nhẹ, mềm dẻo, không sợ sấm sét, ẩm ướt, gỉ sét hay mục nát. Nó có tính bảo mật cao và khả năng chống nhiễu tốt, nên được sử dụng rộng rãi.
Hiện nay nhiều quốc gia đã lắp đặt mạng truyền thông sợi quang với quy mô khác nhau. Trung Quốc từng triển khai các tuyến thông tin sợi quang dài và đặt mục tiêu xây dựng mạng sợi quang nối các thành phố lớn. Khi sợi quang được kéo tới gia đình, người ta không chỉ dùng để gọi điện mà còn có thể xem truyền hình cáp, chọn chương trình truyền hình, truyền thông qua mạng máy tính, học từ xa và làm việc tại nhà. Thông tin sợi quang sẽ còn phát huy tác dụng trong rất nhiều lĩnh vực.
