ความรู้

หลักการสื่อสารด้วยการส่งผ่านใยแก้วนำแสงทำได้โดยการสะท้อนกลับของสัญญาณแสงทั้งหมดภายในใยแก้วนำแสง

หลักการเบื้องหลังคือ เนื่องจากความเร็วการแพร่กระจายของแสงในสารต่างๆ ต่างกัน เมื่อแสงมุ่งจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง จะเกิดการหักเหและการสะท้อนที่บริเวณรอยต่อระหว่างสารทั้งสอง นอกจากนี้ มุมของแสงหักเหจะแตกต่างกันไปตามมุมของแสงตกกระทบ เมื่อมุมของแสงตกกระทบถึงหรือเกินมุมที่กำหนด แสงหักเหจะหายไปและแสงตกกระทบทั้งหมดจะสะท้อนกลับ ซึ่งเรียกว่าการสะท้อนแสงทั้งหมด

แล้วโครงสร้างของเส้นใยแก้วนำแสงเพื่อให้เกิดการสะท้อนกลับของสัญญาณแสงได้อย่างสมบูรณ์นั้นเป็นอย่างไร และสัญญาณแสงทั้งหมดสามารถสะท้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์หรือไม่ มาเรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างและประเภทของเส้นใยแก้วนำแสงกันดีกว่า

โครงสร้างและประเภทของใยแก้วนำแสง

โครงสร้างใยแก้วนำแสง: ไฟเบอร์ออปติกเปล่าโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 3 ชั้น ได้แก่ ชั้นแก้วดัชนีหักเหแสงสูงที่อยู่ตรงกลาง (โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 50 หรือ 62.5 μm) และมีแก้วซิลิคอนที่มีดัชนีหักเหแสงต่ำอยู่ตรงกลาง (โดยปกติมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 125 μm) ชั้นนอกสุดเป็นชั้นเคลือบที่ใช้ในการเสริมแรง

N.A.: แสงที่ตกกระทบบนหน้าปลายไฟเบอร์ไม่สามารถส่งผ่านโดยไฟเบอร์ได้ทั้งหมด แสงที่ตกกระทบภายในช่วงมุมที่กำหนดเท่านั้นที่สามารถส่งผ่านได้ มุมนี้เรียกว่ารูรับแสงตัวเลขของไฟเบอร์ออปติก รูรับแสงตัวเลขที่มากขึ้นของไฟเบอร์ออปติกมีประโยชน์ต่อการเชื่อมต่อไฟเบอร์ รูรับแสงตัวเลขของไฟเบอร์ออปติกที่ผลิตโดยผู้ผลิตแต่ละรายจะแตกต่างกัน

ประเภทของเส้นใยแก้วนำแสง :

A. ตามโหมดการส่งผ่านของแสงในเส้นใยแก้วนำแสงสามารถแบ่งได้เป็นเส้นใยแก้วนำแสงโหมดเดียวและเส้นใยแก้วนำแสงหลายโหมด

B. แบ่งตามหน้าต่างความถี่ในการส่งสัญญาณที่เหมาะสม: เส้นใยโหมดเดี่ยวธรรมดาและเส้นใยโหมดเดี่ยวแบบกระจายที่เปลี่ยนทิศทาง

C. ตามการกระจายของดัชนีหักเหแสงสามารถแบ่งได้เป็นเส้นใยแก้วนำแสงชนิดกลายพันธุ์และชนิดไล่ระดับ

ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวและไฟเบอร์หลายโหมดคืออะไร?

มัลติ-โหมดไฟเบอร์:แกนกลางกระจกมีความหนากว่า (50 หรือ 62.5) μ m) สามารถส่งผ่านแสงได้หลายโหมด แต่การกระจายแบบอินเตอร์โหมดค่อนข้างมาก ซึ่งจำกัดความถี่ในการส่งสัญญาณดิจิทัลและรุนแรงมากขึ้นเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์ 600MB/KM มีแบนด์วิดท์เพียง 300MB ที่ 2KM ดังนั้นระยะทางสำหรับการส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกหลายโหมดจึงค่อนข้างใกล้ โดยปกติจะเพียงไม่กี่กิโลเมตร

เดี่ยว-โหมดใยแก้วนำแสง:แกนกลางแก้วค่อนข้างบาง (โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางแกนคือ 9 หรือ 10) μ m) สามารถส่งผ่านแสงได้เพียงโหมดเดียว ดังนั้นการกระจายแบบอินเตอร์โมดัลจึงมีขนาดเล็กและเหมาะสำหรับการสื่อสารระยะไกล แต่การกระจายแบบโครมาติกมีบทบาทสำคัญ ดังนั้น ไฟเบอร์โหมดเดียวจึงมีข้อกำหนดสูงสำหรับความกว้างสเปกตรัมและความเสถียรของแหล่งกำเนิดแสง นั่นคือ ความกว้างสเปกตรัมควรแคบและความเสถียรควรดี

ไฟเบอร์โหมดเดียวแบบธรรมดาและไฟเบอร์โหมดเดียวแบบกระจายแสงคืออะไร?

ประเภททั่วไป:ผู้ผลิตไฟเบอร์ออปติกเพิ่มประสิทธิภาพความถี่ในการส่งสัญญาณของไฟเบอร์ออปติกที่ความยาวคลื่นแสงเดียว เช่น 1300 นาโนเมตร

ประเภทการกระจายการเคลื่อนที่:ผู้ผลิตไฟเบอร์ออปติกปรับความถี่ในการส่งสัญญาณของไฟเบอร์ออปติกให้เหมาะสมตามความยาวคลื่นแสง 2 ความยาวคลื่น เช่น 1300 นาโนเมตรและ 1550 นาโนเมตร

เส้นใยแก้วนำแสงชนิดกลายพันธุ์และชนิดไล่ระดับคืออะไร?

ประเภทกลายพันธุ์:ดัชนีการหักเหแสงจากแกนกลางของใยแก้วนำแสงไปยังปลอกหุ้มกระจกนั้นรวดเร็วมาก ต้นทุนต่ำและการกระจายระหว่างโหมดสูง เหมาะสำหรับการสื่อสารความเร็วต่ำในระยะทางสั้น เช่น การควบคุมอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการกระจายระหว่างโหมดมีขนาดเล็ก ใยแก้วนำแสงโหมดเดียวทั้งหมดจึงใช้ประเภทกลายพันธุ์

ไฟเบอร์ชนิดไล่ระดับ:ดัชนีการหักเหแสงจากแกนกลางของไฟเบอร์ไปยังแผ่นหุ้มแก้วจะค่อยๆ ลดลง ทำให้แสงโหมดสูงสามารถแพร่กระจายได้ในลักษณะไซน์ ลดการกระจายระหว่างโหมด เพิ่มแบนด์วิดท์ของไฟเบอร์ และเพิ่มระยะการส่งสัญญาณ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนค่อนข้างสูง ปัจจุบัน ไฟเบอร์มัลติโหมดส่วนใหญ่เป็นไฟเบอร์แบบไล่ระดับ

แล้วทำไมเราจึงเลือกใช้การส่งผ่านใยแก้วนำแสงแทนการส่งผ่านสายเคเบิล มาดูข้อดีของการส่งผ่านใยแก้วนำแสงกันดีกว่า:

• แบนด์วิดท์ของเส้นใยแก้วนำแสงกว้างมาก โดยในทางทฤษฎีสามารถไปถึง 3 พันล้านเมกะเฮิรตซ์ได้
• ส่วนที่ไม่ใช่รีเลย์มีความยาวหลายสิบไปจนถึง 100 กิโลเมตร และสายทองแดงมีความยาวเพียงไม่กี่ร้อยเมตร
• ไม่ถูกกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสี
• น้ำหนักเบาและขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลคู่บิดเกลียว 900 คู่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้วและน้ำหนัก 8 ตัน/กม. สามารถเชื่อมต่อกับสาย 21,000 เส้น และสายเคเบิลออปติคอลที่มีปริมาณการสื่อสาร 10 เท่าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 นิ้วและน้ำหนัก 450P/กม.
• การสื่อสารผ่านไฟเบอร์ออปติกไม่ได้ผ่านไฟฟ้าและสามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในสถานที่ติดไฟและระเบิดได้
• ช่วงอุณหภูมิแวดล้อมที่กว้างเหมาะกับการใช้งาน
• ทนทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมี และอายุการใช้งานยาวนาน