โครงสร้างพื้นฐานของใยแก้วนำแสง

ไฟเบอร์เปลือยของไฟเบอร์ออปติกมักจะแบ่งออกเป็นสามชั้น: แกนกลาง การหุ้ม และการเคลือบ

แกนไฟเบอร์และส่วนหุ้มประกอบด้วยแก้วที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน แกนกลางเป็นแกนแก้วดัชนีการหักเหของแสงสูง (ซิลิกาเจือเจอร์เมเนียม) และตรงกลางเป็นกระจกซิลิกาดัชนีการหักเหของแสงต่ำ (ซิลิกาบริสุทธิ์)แสงเข้าสู่เส้นใยในมุมอุบัติการณ์เฉพาะ และการปล่อยทั้งหมดเกิดขึ้นระหว่างเส้นใยกับส่วนหุ้ม (เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของส่วนหุ้มนั้นต่ำกว่าแกนเล็กน้อย) จึงสามารถแพร่กระจายในเส้นใยได้

หน้าที่หลักของการเคลือบคือการปกป้องใยแก้วนำแสงจากความเสียหายภายนอก ในขณะที่เพิ่มความยืดหยุ่นของใยแก้วนำแสงดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ แกนและส่วนหุ้มทำจากแก้วและไม่สามารถงอและเปราะบางได้การใช้ชั้นเคลือบปกป้องและยืดอายุของเส้นใย

ชั้นของปลอกหุ้มด้านนอกถูกเพิ่มเข้าไปในเส้นใยที่ไม่เปลือยเปล่านอกจากการปกป้องแล้ว ปลอกด้านนอกที่มีสีต่างกันยังสามารถใช้เพื่อแยกความแตกต่างของเส้นใยนำแสงต่างๆ

ใยแก้วนำแสงแบ่งออกเป็นไฟเบอร์โหมดเดี่ยว (Single Mode Fiber) และไฟเบอร์มัลติโหมด (Multi Mode Fiber) ตามโหมดการส่งสัญญาณแสงเข้าสู่เส้นใยที่มุมอุบัติการณ์เฉพาะ และเกิดการเปล่งแสงเต็มที่ระหว่างเส้นใยกับเปลือกหุ้มเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางมีขนาดเล็ก แสงจะผ่านได้เพียงทิศทางเดียว นั่นคือเส้นใยโหมดเดียวเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยมีขนาดใหญ่ อนุญาตให้แสงได้ฉีดและแพร่กระจายในหลายมุมเหตุการณ์ ครั้งนี้เรียกว่าเส้นใยมัลติโหมด

ลักษณะการส่งผ่านใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงมีลักษณะการส่งผ่านหลักสองประการ: การสูญเสียและการกระจายการสูญเสียใยแก้วนำแสงหมายถึงการลดทอนความยาวต่อหน่วยของใยแก้วนำแสงในหน่วยเดซิเบล/กม.ระดับการสูญเสียใยแก้วนำแสงส่งผลโดยตรงต่อระยะการส่งของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงหรือระยะห่างระหว่างสถานีรีเลย์การกระจายตัวของไฟเบอร์หมายถึงความจริงที่ว่าสัญญาณที่ส่งโดยไฟเบอร์นั้นดำเนินการโดยส่วนประกอบความถี่ที่แตกต่างกันและส่วนประกอบโหมดที่แตกต่างกัน และความเร็วในการส่งของส่วนประกอบความถี่ที่แตกต่างกันและส่วนประกอบโหมดที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนของสัญญาณ

การกระจายตัวของไฟเบอร์แบ่งออกเป็นการกระจายตัวของวัสดุ การกระจายตัวของท่อนำคลื่น และการกระจายแบบโมดอลการกระจายสองประเภทแรกเกิดจากสัญญาณไม่ใช่ความถี่เดียว และการกระจายประเภทหลังเกิดจากสัญญาณไม่ใช่โหมดเดียวสัญญาณที่ไม่ใช่โหมดเดียวจะทำให้เกิดการกระจายโหมด

ไฟเบอร์โหมดเดียวมีโหมดพื้นฐานเพียงโหมดเดียว ดังนั้นจึงมีเพียงการกระจายวัสดุและการกระจายท่อนำคลื่น และไม่มีการกระจายแบบโมดอลไฟเบอร์มัลติโหมดมีการกระจายระหว่างโหมดการกระจายตัวของใยแก้วนำแสงไม่เพียงส่งผลต่อความสามารถในการส่งผ่านของใยแก้วนำแสงเท่านั้น แต่ยังจำกัดระยะการถ่ายทอดของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงด้วย

ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว

ไฟเบอร์โหมดเดียว (ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว) แสงเข้าสู่เส้นใยในมุมตกกระทบที่เฉพาะเจาะจง และการปล่อยแบบเต็มเกิดขึ้นระหว่างไฟเบอร์กับส่วนหุ้มเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางสั้นลง แสงจะส่องผ่านได้เพียงทิศทางเดียว นั่นคือเส้นใยโหมดเดียวแกนแก้วกลางของเส้นใยโหมดบางมาก เส้นผ่านศูนย์กลางแกนโดยทั่วไปคือ 8.5 หรือ 9.5 ไมโครเมตร และทำงานที่ความยาวคลื่น 1310 และ 1550 นาโนเมตร

มัลติไฟเบอร์

ไฟเบอร์หลายโหมด (ไฟเบอร์มัลติโหมด) เป็นไฟเบอร์ที่ช่วยให้สามารถส่งสัญญาณในโหมดนำทางได้หลายแบบเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของเส้นใยมัลติโหมดโดยทั่วไปคือ50μm/62.5μmเนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของเส้นใยมัลติโหมดมีขนาดค่อนข้างใหญ่ จึงสามารถส่งโหมดแสงที่แตกต่างกันไปบนเส้นใยเดียวได้ความยาวคลื่นมาตรฐานของมัลติโหมดคือ 850nm และ 1300nm ตามลำดับนอกจากนี้ยังมีมาตรฐานเส้นใยมัลติโหมดใหม่ที่เรียกว่า WBMMF (Wideband Multimode Fiber) ซึ่งใช้ความยาวคลื่นระหว่าง 850nm และ 953nm

ทั้งไฟเบอร์โหมดเดี่ยวและไฟเบอร์แบบหลายโหมดมีเส้นผ่านศูนย์กลางการหุ้ม 125 μm

ไฟเบอร์โหมดเดียวหรือไฟเบอร์มัลติโหมด?

ระยะการส่ง

เส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าของไฟเบอร์โหมดเดี่ยวทำให้การสะท้อนแสงแน่นขึ้น ทำให้แสงเดินทางได้เพียงโหมดเดียว ดังนั้นสัญญาณออปติคัลจึงสามารถเดินทางได้ไกลขึ้นเมื่อแสงส่องผ่านแกนกลาง ปริมาณการสะท้อนของแสงจะลดลง ลดทอนลง และทำให้เกิดการแพร่กระจายสัญญาณต่อไปเนื่องจากไม่มีการกระจายระหว่างโหมดหรือการกระจายระหว่างโหมดขนาดเล็ก ไฟเบอร์โหมดเดียวจึงสามารถส่งสัญญาณได้ 40 กิโลเมตรขึ้นไปโดยไม่ส่งผลต่อสัญญาณดังนั้นโดยทั่วไปไฟเบอร์โหมดเดียวจึงมักใช้สำหรับการส่งข้อมูลทางไกลและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบริษัทโทรคมนาคมและผู้ให้บริการเคเบิลทีวีและมหาวิทยาลัยเป็นต้น

เส้นใยมัลติโหมดมีแกนเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่กว่าและสามารถส่งแสงได้หลายโหมดในการส่งสัญญาณแบบหลายโหมด เนื่องจากขนาดแกนที่ใหญ่ขึ้น การกระจายระหว่างโหมดจึงใหญ่ขึ้น กล่าวคือ สัญญาณออปติคัล "กระจาย" เร็วขึ้นคุณภาพสัญญาณจะลดลงในระหว่างการส่งข้อมูลทางไกล ดังนั้น ไฟเบอร์แบบมัลติโหมดจึงมักใช้สำหรับแอปพลิเคชันเสียง/วิดีโอในระยะทางสั้น และเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) และไฟเบอร์แบบหลายโหมด OM3/OM4/OM5 สามารถรองรับได้สูง - ความเร็วในการส่งข้อมูล

แบนด์วิดธ์ ความจุ

แบนด์วิดธ์ถูกกำหนดให้เป็นความสามารถในการนำข้อมูลปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความกว้างของแถบส่งใยแก้วนำแสงคือการกระจายแบบต่างๆ ซึ่งการกระจายแบบโมดอลเป็นสิ่งสำคัญที่สุดการกระจายตัวของไฟเบอร์โหมดเดี่ยวมีขนาดเล็ก จึงสามารถส่งสัญญาณแสงในย่านความถี่กว้างในระยะไกลได้เนื่องจากไฟเบอร์แบบหลายโหมดจะก่อให้เกิดการรบกวน การรบกวน และปัญหาที่ซับซ้อนอื่นๆ จึงไม่ดีเท่ากับไฟเบอร์แบบโหมดเดียวในด้านแบนด์วิดท์และความจุOM5 แบนด์วิดท์ไฟเบอร์แบบมัลติโหมดรุ่นล่าสุดถูกตั้งค่าเป็น 28000MHz/km ในขณะที่แบนด์วิดท์ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวนั้นใหญ่กว่ามาก