สายใยแก้วนำแสงคืออะไร เอาไว้ใช้ทำอะไร
สายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) คือสายที่มีแกนผลิตด้วยใยแก้วบริสุทธิ์ มีคุณสมบัติหลักในกานำส่งลำแสงจากต้นทางไปยังปลายทาง เพื่อประโยชน์บางอย่าง หลักๆสำหรับสายงานของเรา คือการนำส่งข้อมูลเครือข่ายงคอมพิวเตอร์ (Network) เนื่องจากการนำส่งข้อมูลด้วยแสงผ่านสายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) สามารถนำส่งได้ในระยะทางที่ไม่จำกัด และสามาถส่งข้อมูลได้ในขนาดมากๆ(Bandwidth) และสาย Fiber Optic ยังไม่มีผลกระทบกับคลื่นสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าด้วยครับ ปัจจุบัน ความต้องการในการรับ-ส่งข้อมูล คอมพิวเตอร์ต้องการ Media ที่สามารถรับส่งข้อมูลได้ปริมาณที่มากขึ้น Fiber Optic จึงเป็นทางออกที่ดี และ ประกอบกับราคาค่าอุปกรณ์ และ ค่าบริการงาน Fiber Optic มีราคาที่ถูกลงมาก จึงเป็นที่นิยม ในการใช้ Media ประเภทนี้ ในการรับ-ส่งข้อมูล ปัจจุบัน นิยมเดินเป็นสาย Main หลัก (Back Bone) อยู่ยังไม่เป็นที่นิยมใช้เดินเป็นจุดย่อยๆ ภายใน ซึ่งยังเหมาะกับสาที่เป็นทองแดงอยู่ แต่ใน อนาคตอันใกล้ เราอาจจะได้เห็นสาย Fiber Optic เดินเป็นจุดย่อยภายในอาคาร กันแล้วครับ เพราะอนาคต ผมว่า ทองแดงคงจะแพงมากและหายากมากขึ้นครับ
สายใยแก้วนำแสงที่ใช้ในบ้านเรามีทั้งหมด 2 โหมดหลักๆ อันได้แก่
1. การส่งสัญญาณโหมดผสม (Multi Mode)
2. การส่งสัญญาณโหมดเดี่ยว (Single Mode)
2. การส่งสัญญาณโหมดเดี่ยว (Single Mode)
คุณสมบัติของสาย Fiber Optic ชนิด Single Mode
ออพติคเคเบิล 1 เส้น ประกอบด้วย ใยแก้วนำแสงตั้งแต่ 2 core ขึ้นไป มี 2 ชนิด คือ แบบ multi-mode (MM)และแบบ single-mod(SM)ความแตกต่างของทั้งสองชนิดนี้ คือขนาดของตัวใยแก้วใจกลางหรือที่เรียกว่า core
1. Single Mode (SM) ออพติคเคเบิลเป็นสีเหลืองมีเส้นผ่าศูนย์กลางของ Core และ Cladding 9/125 um ตามลำดับ เนื่องจากขนาด core เส้นผ่าศูนย์กลาง 9 ไมครอน ขนาดเปลือกหุ้มเส้นผ่าศูนย์กลาง 125 ไมครอน เมื่อ core มีขนาดเล็กมาก ทำให้แสงเดินทางเป็นระเบียบขึ้น ทำให้เกิดการสูญเสียน้อยลง ความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดประมาณ 2,500 ล้านบิทต่อวินาทีต่อหนึ่งความยาวคลื่นแสงที่ 1300 นาโนเมตร ด้วยระยะทางไม่เกิน 20 กม. ระยะทางในการใช้งานจริง ได้ถึง 100 กม. และความเร็วจะลดลง แต่ไม่ต่ำกว่า 1,000 ล้านบิทต่อวินาที ข้อดีของ SM อีกอันหนึ่งก็คือ มันทำงานที่ความยาวคลื่นที่ 1300 นาโนเมตร ซึ่งเป็นช่วงที่มีการลดทอนแสงน้อยที่สุดซึ่งส่วนของแกนแก้วจะมีขนาดเล็กมากและจะให้แสงออกมาเพียง Mode เดียว แสงที่ใช้จะต้องเป็น เส้นตรง ข้อดีทำให้ส่งสัญญาณได้ไกล ตามรูป
2. Multi Mode (MM) ออพติคเคเบิลมีสีส้ม จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของ Core และ Cladding 62/125 um และ 50/125 um ตามลำดับ เนื่องจากขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแกนมีขนาดใหญ่ขนาด core เส้นผ่าศูนย์กลาง 50 ไมครอน ขนาดเปลือกหุ้มเส้นผ่าศูนย์กลาง 125 ไมครอน เนื่องจากมีขนาด core ใหญ่ ทำให้แสงที่เดินทางกระจัดกระจาย ทำให้แสงเกิดการหักล้างกัน จึงมีการสูญเสียของแสงมาก จึงส่งข้อมูลได้ไม่ไกลเกิน 200 เมตร ความเร็วก็ไม่เกิน 100 ล้านบิทต่อวินาที ที่ความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร เหมาะสำหรับใช้ภายในอาคารเท่านั้น แต่มีข้อดีก็คือ ราคาถูก เพราะ core มีขนาดใหญ่ สามารถผลิตได้ง่ายกว่า
2. Multi Mode (MM) ออพติคเคเบิลมีสีส้ม จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของ Core และ Cladding 62/125 um และ 50/125 um ตามลำดับ เนื่องจากขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแกนมีขนาดใหญ่ขนาด core เส้นผ่าศูนย์กลาง 50 ไมครอน ขนาดเปลือกหุ้มเส้นผ่าศูนย์กลาง 125 ไมครอน เนื่องจากมีขนาด core ใหญ่ ทำให้แสงที่เดินทางกระจัดกระจาย ทำให้แสงเกิดการหักล้างกัน จึงมีการสูญเสียของแสงมาก จึงส่งข้อมูลได้ไม่ไกลเกิน 200 เมตร ความเร็วก็ไม่เกิน 100 ล้านบิทต่อวินาที ที่ความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร เหมาะสำหรับใช้ภายในอาคารเท่านั้น แต่มีข้อดีก็คือ ราคาถูก เพราะ core มีขนาดใหญ่ สามารถผลิตได้ง่ายกว่า
ทำให้แนวแสงเกิดขึ้นหลายโหมด โดยแต่ละ Mode จะมีระยะเวลาในการเดินทางที่แตกต่างกัน อันเป็นสาเหตุที่ทำให้
เกิดการกระจายของแสง (Mode Dispersion)
เกิดการกระจายของแสง (Mode Dispersion)
สาย Fiber Optic แบ่งตามลักษณะการใช้งาน
1. Tight Buffer เป็นสายไฟเบอร์แบบเดินภายในอาคาร (Indoor)
โดยมีการหุ้มฉนวนอีกชั้นหนึ่งให้มี ความหนา 900 um เพื่อสะดวกในการใช้งานและป้องกันสายไฟเบอร์ในการติดตั้ง ปริมาณของ
เส้นใยแก้วบรรจุอยู่ไม่มากนัก เช่น 4,6,8 Core ส่วนสายที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์จะมีขนาด 1 Core ซึ่งเรียกว่า Simplex ขนาด 2 Core เรียกว่า Zip Core
2. Loose Tube เป็นสายไฟเบอร์ที่ออกแบบมาใช้เดินภายนอกอาคาร (Outdoor) โดยการนำสายไฟ เบอร์มาไว้ในแท่งพลาสติก และใส่เยลกันน้ำเข้าไป เพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับแรงต่างๆ อีกทั้งยังกันน้ำซึมเข้าภายในสาย สายแบบ Outdoor ยังแบ่งตามลักษณะการใช้งานได้อีกดังนี้
2.1 Duct Cable เป็นสาย Fiber Optic แบบร้อยท่อ โครงสร้างของสายไม่มีส่วนใดเป็นตัวนำ ไฟฟ้า ซึ่งจะไม่มีปัญหาเรื่องฟ้าผ่า แต่จะมีความแข้งแรงทนทานน้อย ในการติดตั้งจึงควร ร้อยไปในท่อ Conduit หรือ HDPE (High-Density-Polyethylene)
2.2 Direct Burial เป็นสาย Fiber Optic ที่ออกแบบมาให้สามารถใช้ฝังดินได้โดยไม่ต้องร้อยท่อ โดยโครงสร้างของสายจะมีส่วนของ Steel Armored เกราะ ช่วยป้องกัน และเพิ่ม ความแข็งแรงให้สาย
2.3 Figure - 8 เป็นสายไฟเบอร์ที่ใช้แขวนโยงระหว่างเสา โดยมีส่วนที่เป็นลวดสลิงทำหน้าที่รับ แรงดึงและประคองสาย จึงทำให้สายมีรูปร่างหน้าตัดแบบเลข 8 จึงเรียกว่า Figure - 8
2.4 ADSS (All Dielectric Self Support) เป็นสายไฟเบอร์ ที่สามารถโยงระหว่างเสาได้ โดยไม่ต้องมีลวดสลิงเพื่อประคองสาย เนื่องจากโครงสร้างของสายประเภทนี้ ได้ถูกออกแบบให้ เป็น Double Jacket จึงทำให้มีความแข็งแรงสูง
3. สายแบบ Indoor/Outdoor
เป็นสายเคเบิลใยแก้วที่สามารถเดินได้ทั้งภายนอกและภายในอาคาร เป็นสายที่มีคุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า Low Smoke Zero Halogen (LSZH)
ซึ่งเมื่อเกิดอัคคีภัย จะเกิดควันน้อยและควันไม่เป็นพิษ เมื่อเทียบกับ Jacket ของสายชนิดอื่น ที่จะลามไฟง่ายและเกิดควันพิษ
เนื่องจากการเดินสายในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะเดินภายนอกอาคาร ด้วยสาย Outdoor แล้วเข้า อาคาร ซึ่งผิดมาตรฐานสากล
ดังนั้นจึงควรใช้สายประเภทนี้เมื่อมีการเดินจากภายนอกเข้าสู่ภายใน
1. Tight Buffer เป็นสายไฟเบอร์แบบเดินภายในอาคาร (Indoor)
โดยมีการหุ้มฉนวนอีกชั้นหนึ่งให้มี ความหนา 900 um เพื่อสะดวกในการใช้งานและป้องกันสายไฟเบอร์ในการติดตั้ง ปริมาณของ
เส้นใยแก้วบรรจุอยู่ไม่มากนัก เช่น 4,6,8 Core ส่วนสายที่ใช้เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์จะมีขนาด 1 Core ซึ่งเรียกว่า Simplex ขนาด 2 Core เรียกว่า Zip Core
2. Loose Tube เป็นสายไฟเบอร์ที่ออกแบบมาใช้เดินภายนอกอาคาร (Outdoor) โดยการนำสายไฟ เบอร์มาไว้ในแท่งพลาสติก และใส่เยลกันน้ำเข้าไป เพื่อป้องกันไม่ให้สัมผัสกับแรงต่างๆ อีกทั้งยังกันน้ำซึมเข้าภายในสาย สายแบบ Outdoor ยังแบ่งตามลักษณะการใช้งานได้อีกดังนี้
2.1 Duct Cable เป็นสาย Fiber Optic แบบร้อยท่อ โครงสร้างของสายไม่มีส่วนใดเป็นตัวนำ ไฟฟ้า ซึ่งจะไม่มีปัญหาเรื่องฟ้าผ่า แต่จะมีความแข้งแรงทนทานน้อย ในการติดตั้งจึงควร ร้อยไปในท่อ Conduit หรือ HDPE (High-Density-Polyethylene)
2.2 Direct Burial เป็นสาย Fiber Optic ที่ออกแบบมาให้สามารถใช้ฝังดินได้โดยไม่ต้องร้อยท่อ โดยโครงสร้างของสายจะมีส่วนของ Steel Armored เกราะ ช่วยป้องกัน และเพิ่ม ความแข็งแรงให้สาย
2.3 Figure - 8 เป็นสายไฟเบอร์ที่ใช้แขวนโยงระหว่างเสา โดยมีส่วนที่เป็นลวดสลิงทำหน้าที่รับ แรงดึงและประคองสาย จึงทำให้สายมีรูปร่างหน้าตัดแบบเลข 8 จึงเรียกว่า Figure - 8
2.4 ADSS (All Dielectric Self Support) เป็นสายไฟเบอร์ ที่สามารถโยงระหว่างเสาได้ โดยไม่ต้องมีลวดสลิงเพื่อประคองสาย เนื่องจากโครงสร้างของสายประเภทนี้ ได้ถูกออกแบบให้ เป็น Double Jacket จึงทำให้มีความแข็งแรงสูง
3. สายแบบ Indoor/Outdoor
เป็นสายเคเบิลใยแก้วที่สามารถเดินได้ทั้งภายนอกและภายในอาคาร เป็นสายที่มีคุณสมบัติพิเศษที่เรียกว่า Low Smoke Zero Halogen (LSZH)
ซึ่งเมื่อเกิดอัคคีภัย จะเกิดควันน้อยและควันไม่เป็นพิษ เมื่อเทียบกับ Jacket ของสายชนิดอื่น ที่จะลามไฟง่ายและเกิดควันพิษ
เนื่องจากการเดินสายในประเทศไทย ส่วนใหญ่จะเดินภายนอกอาคาร ด้วยสาย Outdoor แล้วเข้า อาคาร ซึ่งผิดมาตรฐานสากล
ดังนั้นจึงควรใช้สายประเภทนี้เมื่อมีการเดินจากภายนอกเข้าสู่ภายใน
โครงสร้าง
ใยแก้วนำแสงนอกจากประกอบด้วยใยแก้วที่ทำด้วยแก้วหรือพลาสติคคุณภาพสูงแล้ว ยังประกอบด้วยเปลือกหุ้มด้านในหรือ cladding ที่มีค่าดัชนีในการหักเหของแสงต่ำ มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 125 ไมครอน เคลือบด้วยสีซิลิโคนหนา 125 ไมครอนโดยรอบ สีนี้ช่วยบ่งบอกว่าสายใยแก้วนำแสงเป็นสายลำดับที่เท่าไร เพราะเนื่องจากสายแต่ละเส้นมีขนาดเล็กมาก สายใยแก้วจึงถูกมัดรวมกัน เป็นชุดๆละไม่เกิน 12 เส้น อยู่ในหลอดพลาสติคคล้ายหลอดกาแฟ เรียกว่า loose tube แต่ละเส้นจึงบอกให้รู้ว่าเส้นไหนเป็นเส้นไหน ต้นทางปลายทางจะได้ต่อเป็นเส้นเดียวกัน ตามตารางด้านล่าง ในแต่ละเส้น มี 2 สี สีหนึ่งบอกว่าเป็นชุดที่เท่าไร อีกสีหนึ่งบอกว่าเป็นเส้นที่เท่าไร เช่น ชุดที่ 1 เส้นที่ 5 จะมีสีน้ำเงิน-เทา เป็นต้นส่วนประกอบสุดท้าย จะเป็นพลาสติคหุ้มเพื่อกันกระแทก มีเส้นผ่าศูนย์กลางโดยรวมตั้งแต่ 400-900 ไมครอน
ความรู้ด้าน FIBER OPTIC หลักการทำงานและชนิดของ ไฟเบอร์ออฟติค
FIBER OPTIC เส้นใยแก้วนำแสงคือ เส้นใยขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำแสง โครงสร้างของเส้นใยแสงประกอบด้วยส่วนที่แสงเดินทางผ่านเรียกว่า CORE และส่วนที่หุ้มCORE อยู่เรียกว่า CLAD ทั้ง CORE และ CLAD เป็นDIELECTRIC ใส 2 ชนิด (DIELECTRIC หมายถึงสารที่ไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า เช่น แก้ว พลาสติก) โดยการทำให้ค่าดัชนีการหักเหของ CLAD มีค่าน้อยกว่าค่าดัชนีการหักเหของCOER เล็กน้อยประมาณ 0.2 ~3% และอาศัยปรากฎการณ์สะท้อนกลับหมดของแสง สามารถทำให้แสงที่ป้อนเข้าไปใน CORE เดินทางไปได้นอกจากนั้นเนื่องกล่าวกันว่าเส้นใยแสงมีขนาดเล็กมากขนาดเท่าเส้นผมนั้นหมายถึง ขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางด้านนอกของ CLAD ซึ่งมีขนาดประมาณ 0.1 ม.ม. ส่วน CORE ที่แสงเดินทางผ่าน นั้นมีขนาดเล็กลงไปอีกคือประมาณหลาย um ~ หลายสิบ um (1 um=10-3mm) ซึ่งมีค่าหลายเท่าของความยาวคลื่นของแสงที่ใช้งาน ค่าต่างๆ เหล่านี้เป็นค่าที่กำหนดขึ้นจากคุณสมบัติการส่งและคุณสมบัติทางเมคานิกส์ที่ต้องการ เส้นใยแสงนอกจากมีคุณสมบัติการส่งดีเยี่ยมแล้วยังมีลักษณะเด่นอย่างอื่นอีกเช่น ขนาดเล็กน้ำหนักเบาอีกด้วย
Optical Fiber ประกอบขึ้นมาจากวัสดุที่เป็น
1. แก้ว (Glass Optical Fiber)
2. พลาสติก (Plastic Optical Fiber)
3. พลาสติกผสมแก้ว (Plastic Clad Silica ,PCS)
2. พลาสติก (Plastic Optical Fiber)
3. พลาสติกผสมแก้ว (Plastic Clad Silica ,PCS)
ความรู้ด้าน FIBER OPTIC
ความต้องการในการขนส่งข้อมูลที่ความเร็วสูงขึ้นและระยะทางที่ไกลขึ้น นำไปสู่การ พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ การใช้ photons แทน electrons สำหรับการรับส่งสัญญาณ ผ่านเคเบิ้ล ทำให้ได้แบนด์วิดธ์ที่สูงขึ้นแต่ราคาต่ำลงอย่าง ไรก็ตาม แนวคิดในการส่ง ข่าวสาร โดยใช้แสงไม่ใช่ของใหม่ เพียงแต่ในทศวรรษหลังสุดนี้ สามารถที่จะนำวัสดุ และอุปกรณ์ ทางแสงที่ได้สร้างและพัฒนามาให้ใช้ประโยชน์ได้ ต่อไป
ข้อดี ของ fiber optic cables ที่ สร้างจากแก้วซึ่งเป็นฉนวน คือ สนามพลังงานที่ถูก ปล่อยออกมาจะไม่ถูกรบกวนและถูกดูดซับ แก้วเป็นวัสดุที่มีผลต่อการลดทอนน้อยมาก และเป็นอิสระจากการมอดูเลตทางความ ถี่ เมื่อเปรียบเทียบกับเคเบิลชนิดทองแดงแล้ว จะมีความสามารถในการรับส่งเหมือนกัน แต่ไฟเบอร์ออฟติกมีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา กว่ามาก และสุดยอดของออฟติกก็คือมีราคาถูกแม้ว่าจะพิจารณารวมถึงต้นทุนในการติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ แล้วด้วยการพัฒนาต่อไปในอนาคตจะสามารถลดต้นทุนเครือข่ายไฟเบอร์ออฟติกได้มากกว่านี้ ไม่ว่าจะเป็นด้านการผลิต การติดตั้ง การบำรุงรักษา และที่แน่ๆ ก็คือการใช้งานเครือข่าย การส่งข้อมูลไปบนไฟเบอร์ออฟติก คุณจะต้องมีอุปกรณ์กำเนิดแสงที่ถูกมอดูเลต โดยทั่วไปแล้วจะใช้เลเซอร์ไดโอดที่ทำหน้าที่ปล่อยพัลส์แสง (light pulse) เข้าไปยังไฟเบอร์ และที่ด้านตรงปลายทาง คุณก็ต้องมีอุปกรณ์ตรวนจับแสง (photo detector) ซึ่งมักจะเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ทำงานคล้ายกับโซลาร์เซลด้วยการแปลงแสง ไปเป็นกระแสไฟฟ้าปัจจุบันไฟเบอร์ออฟติกทำงานกับแสงที่มีความยาวคลื่น ประมาณ 1µm ซึ่งตรงกับความถี่ 3·1014 Hz หรือ 300.000 GHz สำหรับเหตุผลทางเทคนิค อุปกรณ์ส่วนใหญ่ทำงานกับการการผสมของสัญญาณที่อาศัยความแรงของสัญญาณ (AM) ซึ่งจะส่งผลให้มีแบนด์วิดธ์เป็น 5 ถึง 10 GHz เมื่อเปรียบเทียบกับความถี่พาหะ (carrier frequency) แล้ว จะเห็นว่าน้อยมาก มันจะถูกจำกัดโดยเทคโนโลยีที่ใช้งานได้ การลดทอนของแสงใน glass fiber ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น มีค่าลดทอนต่ำสุดใน attenuation curve อยู่ในช่วง 1310 nm และ 1550 nm ระยะความกว้าง 100 nm โดย ประมาณบริเวณค่าดังกล่าวนี้ถูกเรียกว่า วินโดวส์ ซึ่งความถี่บริเวณในวินโดวส์นี้จะใช้สำกรับการส่งข้อมูล ไฟเบอร์ในปัจจุบันนี้ครวบคลุมหลายวินโดวส์ (1300/1400/1500/1600mm)
คุณ สามารถป้อนสัญญาณที่ความยาวคลื่นต่างกันในวินโดวเดียวกันเข้าไปในหนึ่งไฟ เบอร์ และที่ด้านปลายทางสัญญาณแสงจะถูกแยกออกได้ รูปแบบดังกล่าวนี้จะเป็นหลายช่องสัญญาณต่อวินโดว์โดยใช้ไฟเบอร์อันเดียวซึ่ง เรียกกันว่า wavelength-division multiplexing (WDM)
เทคนิค อีกวิธีหนึ่งคือการส่งสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันในลักษณะสองทิศทางโดย ผ่านไฟเบอร์อันเดียว วิธีการแบบนี้เรียกว่า bi-directional transmission ซึ่งสามารถจะลดจำนวนเคเบิลที่ต้องใช้ลง 50 % ชนิดของไฟเบอร์ปัจจุบัน นี้เคเบิลไฟเบอร์ทำจากซิลิกาเป็นส่วนใหญ่ ซิลิกาเป็นวัสดุบริสุทธิ์และยืดหยุ่นได้ และเป็นทรัพยากรที่คงจะไม่มีวันหมดไปง่าย ๆ เมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงแล้ว ไฟเบอร์บางแบบทำจากโพลีเมอร์หรือวัสดุสังเคราะห์อื่น ๆ แต่ก็จะใช้งานสำหรับระยะทางสั้นเท่านั้นเพราะมีการลดทอนสูงอันเนื่องมากจากการมีขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่จะทำให้ขนาดของแสงที่ปล่อย ออกไปมีจำนวนมาก ส่วนประกอบของไฟเบอร์ประกอบด้วย core , cladding (ทำหน้าที่เป็นส่วนหุ้มห่อ คือเป็น insulation ของแต่ละไฟเบอร์) , และบัพเฟอร์ (เป็นตัวป้องกันทางกล หรือ mechanical protection) เคเบิลจะมีการติดฉลากเป็นค่าเส้าผ่าศูนย์ของ core และ cladding ตัวอย่างเช่นเคเบิลชนิด single-mode จะเป็น 9/125 µm ซึ่ง 9 ก็เป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของ core ส่วน 125 ก็เป็นเส้นผ่าศูนย์กลางของ cladding ในส่วนของบัฟเฟอร์ก็จะหุ้มรอบไฟเบอร์ที่มีขนาด 9/125 µm ซึ่งโดยทั่วไปจะมีขนาดประมาณ 250 µm โดยพื้นฐานแล้ว ชนิดของไฟเบอร์มีดังนี้
เทคนิค อีกวิธีหนึ่งคือการส่งสัญญาณที่มีความยาวคลื่นต่างกันในลักษณะสองทิศทางโดย ผ่านไฟเบอร์อันเดียว วิธีการแบบนี้เรียกว่า bi-directional transmission ซึ่งสามารถจะลดจำนวนเคเบิลที่ต้องใช้ลง 50 % ชนิดของไฟเบอร์ปัจจุบัน นี้เคเบิลไฟเบอร์ทำจากซิลิกาเป็นส่วนใหญ่ ซิลิกาเป็นวัสดุบริสุทธิ์และยืดหยุ่นได้ และเป็นทรัพยากรที่คงจะไม่มีวันหมดไปง่าย ๆ เมื่อเปรียบเทียบกับทองแดงแล้ว ไฟเบอร์บางแบบทำจากโพลีเมอร์หรือวัสดุสังเคราะห์อื่น ๆ แต่ก็จะใช้งานสำหรับระยะทางสั้นเท่านั้นเพราะมีการลดทอนสูงอันเนื่องมากจากการมีขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่จะทำให้ขนาดของแสงที่ปล่อย ออกไปมีจำนวนมาก ส่วนประกอบของไฟเบอร์ประกอบด้วย core , cladding (ทำหน้าที่เป็นส่วนหุ้มห่อ คือเป็น insulation ของแต่ละไฟเบอร์) , และบัพเฟอร์ (เป็นตัวป้องกันทางกล หรือ mechanical protection) เคเบิลจะมีการติดฉลากเป็นค่าเส้าผ่าศูนย์ของ core และ cladding ตัวอย่างเช่นเคเบิลชนิด single-mode จะเป็น 9/125 µm ซึ่ง 9 ก็เป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของ core ส่วน 125 ก็เป็นเส้นผ่าศูนย์กลางของ cladding ในส่วนของบัฟเฟอร์ก็จะหุ้มรอบไฟเบอร์ที่มีขนาด 9/125 µm ซึ่งโดยทั่วไปจะมีขนาดประมาณ 250 µm โดยพื้นฐานแล้ว ชนิดของไฟเบอร์มีดังนี้
- Step index fiber (singlemode)
Single-Mode Fiber
ชนิด step index fiber ส่วน core และ cladding มีดัชนีการหักเหที่ต่างกัน ไฟเบอร์ชนิด single-mode มีขนาดของ core เล็กมาก ( 10 GHz·km) จึงไม่เกิดการกว้างขึ้นของพัลส์ (pulse broadening) และไม่เกิด transit time differences
ชนิด step index fiber ส่วน core และ cladding มีดัชนีการหักเหที่ต่างกัน ไฟเบอร์ชนิด single-mode มีขนาดของ core เล็กมาก ( 10 GHz·km) จึงไม่เกิดการกว้างขึ้นของพัลส์ (pulse broadening) และไม่เกิด transit time differences
ข้อดีคือใช้เดินทางได้ระยะไกล
- Step index fiber (multimode)
ขนาดที่ใช้งานกันจะเป็น 9/125 µm fibers ที่ความยาวคลื่น 1300 nm สำหรับ long distance
Multimode Fiber
ไฟเบอร์แบบมัลติโหมดมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่ (> 100 µm) ไฟเบอร์แบบนี้จะยอมให้การแพร่ของแสงแบบ multiple mode ผ่านไปได้ ทำให้มีการลดทอนที่สูงและมีแบนด์วิดธ์ที่ต่ำกว่า (< 100 MHz·km) ส่งผลให้เกิดการกว้างขึ้นของพัลส์และเกิด transit time differences
ซึ่งจะเหมาะสมสำหรับการใช้งานกับระบบ LAN (>300 m)
ซึ่งจะเหมาะสมสำหรับการใช้งานกับระบบ LAN (>300 m)
- Graded index fiber (multimode)
Graded Index Fiber
ไฟเบอร์แบบ graded index fiber ดัชนีการหักเหจะเปลี่ยนแปลงแบบค่อย ๆ เป็นจาก core ไปยัง cladding ไฟเบอร์ชนิดนี้จึงมี transit time differences น้อย และการกว้างขึ้นของพัลส์ (pulse broadening) น้อย ทำให้มีค่าลดทอนต่ำ แบนด์วิดธ์ < 1 GHz·km
ขนาดที่ใช้กันก็เป็น 50/125 µm หรือ 62.5/125 µm ใช้สำหรับระยะทางสั้น ๆ (< 500 m).
ขนาดที่ใช้กันก็เป็น 50/125 µm หรือ 62.5/125 µm ใช้สำหรับระยะทางสั้น ๆ (< 500 m).
หลักการของสายไฟเบอร์ออพติก
อธิบายโดยใช้หลักการของแสง (geomerrical optic) ได้ดังนี้
ให้จุดกำเนิดแสงอยู่ที่ S จะมีแสงออกจากจุด S นี้ไปยังจุดต่าง ๆ ของผิวแก้ว ดังรูป ที่จุด A แสงจะพุ่งออกจากแก้วไปยังอากาศโดยไม่มีการหักเห ที่จุด B จะมีการหักเหเล็กน้อย และมีบางส่วนสะท้อนกลับมาในแก้ว ที่จุด C จะมีการหักเหมากขึ้นเล็กน้อย และมีบางส่วนสะท้อนกลับมาในแก้ว ที่จุด D จะไม่มีการหักเห แสงจากจุด S ทั้งหมดจะสะท้อนกลับมาในแก้ว ณ. จุดนี้จะเรียกมุมว่า มุมวิกฤต (Critical angle) ทำให้เกิดปรากฏการณ์ การสะท้อนกลับหมด (Total reflection) หาค่ามุม ได้จากสมการ
เส้นทางของแสงในสายไฟเบอร์ออพติก
เมื่อแสงผ่านเข้ามาในสายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง)ที่ทำจากแก้ว จะเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวแก้ว (บริเวณที่เป็นรอยต่อของแก้วกับอากาศ) แสงที่สะท้อนนี้จะกลับเข้ามาในสายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง) และเกิดการสะท้อนที่ผิวแก้วอีกด้านหนึ่ง การสะท้อนนี้จะเกิดภายในแก้ว โดยไม่มีการทะลุผ่านผิวแก้วออกไปยังอากาศ ทำให้สายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง) สามารถนำแสงจากจุด A ไปยังจุด B ได้ โดยเส้นทางของ AB เป็นเส้นโค้ง จากสมบัติข้อนี้จึงได้มีการสร้างเครื่องมือตรวจดูอวัยวะภายในร่างกายมนุษย์โดยการนำแสงจากภายนอกผ่านสายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง) ไปยังกระเพาะอาหาร และนำภาพกระเพาะอาหารกลับมายังภายนอกให้ผู้ทำการตรวจได้มองเห็น
การใช้งานสายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง) จะมี 2 ลักษณะ คือ
1 นำภาพของวัตถุผ่านสายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง) เช่น กล้องตรวจอวัยวะภายในของมนุษย์
2 นำสัญญาณแสงผ่านสายไฟเบอร์ออพติก(เส้นใยแก้วนำแสง)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น