USBアクティブ光ケーブルの動作原理

USBアクティブ光ケーブル（AOC）は、光ファイバーと従来の電気コネクタの利点を組み合わせた技術です。ケーブルの両端に光電変換チップを内蔵することで、光ファイバーとケーブルを有機的に結合します。この設計により、AOCは従来の銅線ケーブルに比べて、特に長距離高速データ伝送において様々な利点を提供します。この記事では、主にUSBアクティブ光ケーブルの動作原理を分析します。

USBアクティブ光ファイバーケーブルの利点

USBアクティブの利点光ファイバーケーブル伝送距離の延長など、USB AOCケーブルのメリットは明らかです。従来のUSB銅線ケーブルと比較して、USB AOCケーブルは最大100メートル以上の伝送距離をサポートできるため、セキュリティカメラ、産業オートメーション、医療機器のデータ伝送など、広い物理的空間を横断する必要があるアプリケーションに最適です。さらに高速な伝送速度も実現しており、USB 3.0 AOCケーブルは最大5Gbps、USB4などの新しい規格では最大40Gbps以上の伝送速度をサポートできます。つまり、ユーザーは既存のUSBインターフェースとの互換性を維持しながら、より高速なデータ転送速度を享受できるということです。

さらに、優れた耐干渉性も備えています。光ファイバー技術を採用しているため、USB AOCは優れた電磁両立性（EMC）を備え、電磁干渉（EMI）に効果的に耐性があります。これは、病院や工場の作業場における精密機器の接続など、強力な電磁環境下でのアプリケーションにとって非常に重要です。軽量コンパクトで、同じ長さの従来の銅線と比較して、USB AOCはより軽量で柔軟性が高く、重量と体積を70%以上削減します。この機能は、モバイルデバイスや設置スペースの要件が厳しいシナリオにおいて特に有利です。ほとんどの場合、USB AOCは特別なドライバーソフトウェアをインストールすることなく、プラグアンドプレイで直接使用できます。

動作原理

USB AOC の動作原理は、4 つの主要コンポーネントに基づいています。

1. 電気信号入力：デバイスがUSBインターフェースを介してデータを送信すると、生成された電気信号がまずAOCの一端に到達します。ここでの電気信号は従来の銅線伝送で使用されるものと同じであり、既存のUSB規格との互換性が確保されています。

2. 電気から光への変換: 1 つ以上の垂直共振器面発光レーザーが AOC ケーブルの一端に埋め込まれており、受信した電気信号を光信号に変換します。

3. 光ファイバー伝送：電気信号が光信号に変換されると、これらの光パルスは光ファイバーケーブルに沿って長距離伝送されます。光ファイバーは損失が非常に少ないため、長距離でも高いデータ伝送速度を維持でき、外部からの電磁干渉の影響をほとんど受けません。

4. 光から電気への変換：情報を運ぶ光パルスがAOCケーブルの反対側に到達すると、光検出器に遭遇します。この装置は光信号を捕捉し、元の電気信号に変換します。その後、増幅などの必要な処理を経て、復元された電気信号が対象デバイスに送信され、通信プロセス全体が完了します。