สายไฟเบอร์ออปติกคืออะไร

สายไฟเบอร์ออปติกใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันสำหรับการส่งข้อมูล ในบางพื้นที่ของไอที ​​พวกเขาได้เปลี่ยนสายการสื่อสารแบบเดิมโดยสิ้นเชิงโดยใช้ตัวนำโลหะ เส้นแสงมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ต้องส่งข้อมูลจำนวนมากในระยะทางไกล

พื้นฐานทางกายภาพของใยแก้วนำแสง

หลักการทางกายภาพของการทำงานของใยแก้วนำแสงเป็นไปตามหลักการสะท้อนแสงทั้งหมด ถ้าเรานำสื่อสองตัวที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน n₁ และ n₂, และ n₂<n₁ (ตัวอย่างเช่น อากาศและแก้วหรือแก้วและพลาสติกใส) และปล่อยให้ลำแสงทำมุม α ไปยังส่วนต่อประสาน จากนั้นเหตุการณ์สองเหตุการณ์จะเกิดขึ้น

ลำแสง (แสดงเป็นสีแดงในรูป) ที่ปล่อยจากด้านบนซ้าย (ตามลูกศร) จะถูกหักเหบางส่วนและจะผ่านตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสง n₂ มุมα₁<α - ส่วนนี้ของลำแสงถูกระบุด้วยเส้นประส่วนอื่นของลำแสงจะสะท้อนจากส่วนต่อประสานในมุมเดียวกัน หากลำแสงถูกยิงในมุมที่ตื้นกว่า β (ลำแสงสีเขียวในรูป) จะเกิดสิ่งเดียวกัน - การสะท้อนบางส่วนและการหักเหบางส่วนที่มุม β₁.

หากมุมตกกระทบ α ลดลงอีก (ลำแสงสีน้ำเงินในรูป) ส่วนที่หักเหของลำแสงจะ "เลื่อน" เกือบจะขนานกับอินเทอร์เฟซของสื่อ (เส้นประสีน้ำเงิน) มุมตกกระทบที่ลดลงอีก (ลำแสงสีเขียวตกกระทบที่มุม β) จะทำให้เกิดการกระโดดเชิงคุณภาพ - ส่วนที่หักเหจะหายไป ลำแสงจะถูกสะท้อนอย่างสมบูรณ์จากส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง มุมนี้เรียกว่ามุมสะท้อนรวม และปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสะท้อนรวม จะสังเกตเช่นเดียวกันเมื่อมุมตกกระทบลดลงอีก

อุปกรณ์ใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงถูกสร้างขึ้นบนหลักการนี้ ประกอบด้วยสองชั้นโคแอกเซียลที่มีความหนาแน่นของแสงต่างกัน

หากลำแสงเข้าสู่ปลายเปิดของเส้นใยในมุมที่มากกว่ามุมสะท้อนแสง ลำแสงนั้นจะถูกสะท้อนโดยสมบูรณ์จากขอบสัมผัสของตัวกลางสองตัวที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน โดยมีการลดทอนที่ "กระโดด" แต่ละครั้งต่ำ

ส่วนด้านนอกของใยแก้วนำแสงทำจากพลาสติก ตัวชั้นในยังสามารถทำจากพลาสติกใส จากนั้นก็สามารถโค้งงอได้ในมุมที่ใหญ่พอ (ถึงแม้จะม้วนเป็นวงแหวนก็ตาม และแสงที่ส่องเข้ามาภายในจะยังคงผ่านจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งโดยมีการลดทอนตามคุณสมบัติทางแสงของ พลาสติกและความยาวของตัวนำแสง) สำหรับสายเคเบิลแกนหลักที่ความยืดหยุ่นไม่สำคัญเท่า แกนในมักจะทำจากแก้วซึ่งจะช่วยลดการลดทอน ลดต้นทุนของเส้นใย แต่จะมีความไวต่อการโค้งงอ

เพื่อเพิ่มปริมาณงานของสายออปติคัล ไฟเบอร์ถูกผลิตในเวอร์ชันสองโหมดหรือหลายโหมด เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ภาพตัดขวางหลักจะเพิ่มขึ้นเป็น 50 ไมครอนหรือ 62.5 ไมครอน (เทียบกับ 10 ไมครอนสำหรับโหมดเดี่ยว) สามารถส่งสัญญาณตั้งแต่สองสัญญาณขึ้นไปพร้อมกันผ่านใยแก้วนำแสงดังกล่าว

การสร้างสายส่งแสงนี้มีข้อเสียบางประการ หนึ่งในนั้นคือการกระจายแสงที่เกิดจากเส้นทางที่แตกต่างกันของแต่ละสัญญาณ พวกเขาเรียนรู้ที่จะจัดการกับมันโดยการสร้างดัชนีการหักเหของแสงแกนกลาง (เปลี่ยนจากตรงกลางเป็นขอบ) ด้วยเหตุนี้จึงมีการแก้ไขเส้นทางของคานต่างๆ

สายเคเบิลที่มีเส้นใยมัลติโหมดส่วนใหญ่จะใช้สำหรับเครือข่ายท้องถิ่น (ภายในอาคารเดียวกัน องค์กรเดียว ฯลฯ) และด้วยเส้นใยโหมดเดียว - สำหรับสายหลัก

อุปกรณ์สายไฟเบอร์

FOCL ส่งสัญญาณแสงที่สร้างโดย LED หรือเลเซอร์ สัญญาณไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นในเครื่องส่งสัญญาณ อุปกรณ์ปลายทางยังต้องการสัญญาณในรูปแบบของแรงกระตุ้นไฟฟ้า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแปลงข้อมูลเดิมสองครั้ง แผนภาพแบบง่ายของสายไฟเบอร์ออปติกแสดงอยู่ในรูป

สัญญาณจากเครื่องส่งจะถูกแปลงเป็นพัลส์แสงและส่งผ่านสายออปติคัล พลังของอีซีแอลที่ด้านส่งสัญญาณมี จำกัด ดังนั้นในสายยาวในช่วงเวลาหนึ่งมีการติดตั้งอุปกรณ์ที่ชดเชยการลดทอน - แอมพลิฟายเออร์ออปติคัล รีเจนเนอเรเตอร์ หรือรีพีทเตอร์ด้านรับมีตัวแปลงอีกตัวหนึ่งที่แปลงสัญญาณออปติคัลเป็นสัญญาณไฟฟ้า

การออกแบบสายเคเบิลออปติคัล

ในการจัดระเบียบสายไฟเบอร์ออปติก เส้นใยแต่ละเส้นจะถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของสายเคเบิลออปติก การออกแบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของสายส่งและวิธีการวาง แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีเส้นใยหลายเส้นที่มีการเคลือบป้องกันส่วนบุคคล (จากรอยขีดข่วนและความเสียหายทางกล) การป้องกันดังกล่าวมักจะทำในสองชั้น - อย่างแรกคือเปลือกผสมและด้านบน - การเคลือบพลาสติกหรือสารเคลือบเงาเพิ่มเติม เส้นใยถูกหุ้มไว้ในปลอกหุ้มทั่วไป (เช่น สายไฟฟ้าทั่วไป) ซึ่งกำหนดขอบเขตของสายเคเบิลและคัดเลือกโดยคำนึงถึงอิทธิพลภายนอกที่สายจะได้รับระหว่างการใช้งาน

เมื่อวางในถาดเคเบิ้ลมีปัญหาในการป้องกันเส้นจากหนู ในกรณีนี้จำเป็นต้องเลือกสายเคเบิลที่มีปลอกหุ้มด้านนอกเสริมด้วยเทปเหล็กหรือเกราะลวด ใยแก้วยังใช้เพื่อป้องกันความเสียหาย

หากวางสายเคเบิลในท่อก็ไม่จำเป็นต้องใช้ปลอกเสริม ท่อโลหะป้องกันฟันของหนูและหนูได้อย่างน่าเชื่อถือ เปลือกนอกสามารถทำให้น้ำหนักเบา ทำให้ง่ายต่อการขันสายเคเบิลภายในท่อให้แน่น

หากจะวางแนวเส้นบนพื้น การป้องกันจะดำเนินการในรูปแบบของเกราะลวดป้องกันการกัดกร่อนหรือแท่งไฟเบอร์กลาส มันให้ความต้านทานสูงไม่เพียงต่อการบีบอัด แต่ยังรวมถึงการยืดตัวด้วย

หากจะวางสายเคเบิลในพื้นที่ทะเล ข้ามแม่น้ำและแนวกั้นน้ำอื่นๆ บนดินแอ่งน้ำ ฯลฯ จะมีการป้องกันเพิ่มเติมจากเทปอะลูมิเนียมโพลีเมอร์ นี่คือวิธีป้องกันไม่ให้น้ำเข้า

นอกจากนี้ สายเคเบิลจำนวนมากภายในปลอกทั่วไปยังประกอบด้วย:

• แท่งเสริมแรงที่ทำหน้าที่ให้โครงสร้างมีความแข็งแรงมากขึ้นภายใต้อิทธิพลทางกลภายนอกและระหว่างการยืดตัวด้วยความร้อนของเส้น
• ฟิลเลอร์ - เกลียวพลาสติกที่เติมพื้นที่ว่างระหว่างเส้นใยและองค์ประกอบอื่น ๆ
• แท่งไฟ (จุดประสงค์คือเพื่อเพิ่มโหลดแรงดึง)

ในช่วงกว้าง สายจะถูกแขวนไว้บนสายเคเบิล แต่มีสายเคเบิลที่รองรับตัวเอง สายเคเบิลโลหะที่รองรับอยู่ในเปลือกโดยตรง

สายไฟเบอร์ออปติกแยกประเภท ควรกล่าวถึงสายแพทช์ออปติก สายเคเบิลนี้มีเส้นใยหนึ่งหรือสองเส้น (โหมดเดียวหรือโหมดคู่) อยู่ในปลอกทั่วไป ทั้งสองด้าน สายไฟมีขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อ สายเคเบิลดังกล่าวมีความยาวสั้นและมีไว้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ในระยะทางสั้น ๆ หรือสำหรับวางการสื่อสารภายในตู้

ข้อดีและข้อเสียของสายออปติคัล

ข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของสายเคเบิลออปติคัล ซึ่งกำหนดการกระจายสายการสื่อสารดังกล่าวในวงกว้าง ได้แก่:

• ภูมิคุ้มกันเสียงสูง - สัญญาณแสงไม่ได้รับผลกระทบจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในครัวเรือนและอุตสาหกรรมและสายไม่ปล่อย (ทำให้ยากสำหรับการเข้าถึงข้อมูลที่ส่งโดยไม่ได้รับอนุญาตและไม่สร้างปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า)
• การแยกทางไฟฟ้าเต็มรูปแบบระหว่างด้านรับและส่งสัญญาณ
• ระดับการลดทอนต่ำ - น้อยกว่าแบบมีสายมาก
• อายุการใช้งานยาวนาน
• ปริมาณงานมาก

ในความเป็นจริงสมัยใหม่ สายเคเบิลไม่ดึงดูดขโมยโลหะ

เลนส์ไม่ได้มีข้อบกพร่อง ประการแรก นี่คือความซับซ้อนของการติดตั้งและการเชื่อมต่อ ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ เครื่องมือ และวัสดุพิเศษ และยังกำหนดข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับคุณสมบัติของบุคลากรที่เกี่ยวข้องในการติดตั้งและบำรุงรักษาสายการผลิต ข้อผิดพลาดส่วนใหญ่ใน FOCL เกี่ยวข้องกับข้อผิดพลาดในการติดตั้ง ซึ่งอาจไม่ปรากฏขึ้นทันที ในขั้นต้น ต้นทุนของสายการผลิตเองก็สูงเช่นกัน แต่การพัฒนาเทคโนโลยีทำให้สามารถยกระดับข้อเสียนี้ให้อยู่ในระดับการแข่งขันได้

สายการสื่อสารด้วยแสงได้ครอบครองภาคส่วนที่สำคัญในตลาดวัสดุสื่อสาร ในอนาคตอันใกล้ พวกเขาไม่เห็นทางเลือกอื่นที่ร้ายแรง เว้นแต่จะมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี

บทความที่คล้ายกัน: