FIBER OPTIC

ความรู้พื้นฐานสายใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)
 

ไฟเบอร์ออฟติกหรือสายใยแก้วนำแสง คือสายนำสัญญาณที่ใช้แสงในการสื่อสาร ส่ง-รับ ข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

ซึ่งไฟเบอร์ออฟติกสามารถแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบคือ

-Glass Fiber เป็นสายไฟเบอร์ที่ทำจากแก้วบริสุทธิ์ มีการรับส่งข้อมูลที่ให้ประสิทธิภาพสูง ส่งได้ในระยะทางไกล
และมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมสูงมาก แต่จะมีข้อเสียคือ การตัด การเชื่อมต่อต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทาง และมีราคาสูง

-Plastic Fiber เป็นสายไฟเบอร์พลาสติก ข้อดีของสายประเภทนี้คือ การตัด เชื่อมต่อสายทำได้ง่าย ราคาไม่แพง
แต่ข้อสียคือจะไม่ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

สายไฟเบอร์ออฟติก ประกอบขึ้นมาจากวัสดุที่เป็น

1. แก้ว (Glass Optical Fiber)
2. พลาสติก (Plastic Optical Fiber)
3. พลาสติกผสมแก้ว (Plastic Clad Silica ,PCS)

ชนิดของสาย Fiber Optic

สามารถแบ่งสายสัญญาณนี้ออกได้เป็น 2 ชนิด ได้แก่ สายชนิด Single-mode fiber และ สายชนิด Multi-mode fiber

Single-mode fiber
 

สายใยแก้วนำแสงชนิด Single-mode fiber (SMF) เป็นสายใยแก้วชนิดที่สามารถรับส่งสัญญาณแสงเพื่อแปลงเป็นข้อมูลได้ในระดับ 1,310 นาโนเมตร และ 1,550 นาโนเมตร  โดยในการใช้งานจริง จะสามารถส่งข้อมูลได้ 200 กิโลเมตร ด้วยความเร็วที่ไม่ต่ำกว่า 1,000 ล้านบิท / วินาที สาย Single-mode fiberขนาด 9/125 µm (OS1, OS2) หมายความว่า


●           เส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นใยอยู่ที่ 8-10 ไมครอน

●           เส้นผ่าศูนย์กลางของเปลือกหุ้มสายอยู่ที่ 125 ไมครอน

LASER ใช้กับประเภท Single Mode สามารถรองรับแบนด์วิธได้มากที่สุด เพราะมีความกว้างของสเปกตรัมที่น้อยที่สุด

Multi-mode fiber


สายใยแก้วนำแสงชนิด Multi-mode fiber (MMF) เป็นสายส่งสัญญาณอีกประเภทหนึ่งที่มีช่วงรับส่งข้อมูลที่สั้นกว่าเมื่อเทียบกับชนิด Single-mode fiber โดยจะอยู่ที่ช่วง 850 นาโนเมตร และ 1,300 นาโนเมตรเท่านั้น จึงทำให้สายส่งสัญญาณชนิดนี้เหมาะสำหรับการใช้งานภายในอาคารขนาดเล็ก โดยมีความเร็วสูงสุดอยู่ที่ 100 ล้านบิท / วินาที ในระยะทางที่ไม่เกิน 200 เมตร

อย่างไรก็ตาม ด้วยจุดเด่นของสาย Fiber Optic ชนิด Multi-mode fiber ที่ทำหน้าที่รับส่งข้อมูลได้มากกว่า 1 รูปแบบภายใน 1 รอบด้วยระยะสัญญาณที่สั้นกว่า จึงทำให้รับส่งข้อมูลที่ทับซ้อนกันได้ดี โดยขนาดของแก้วแกนกลาง หรือ Core ในสายใยแก้วนำแสงแบบ Multi-mode fiber จะมีมากกว่าสายใยแก้วนำแสงแบบ Single-mode fiber

Multi mode จะมีขนาด Core ในปัจจุบันอยู่ 2 ขนาด และ 5 ประเภทคือ โดยมีรายละเอียด ดังนี้

 
 

●           ขนาด 62.5/125 µm (OM1)

○           เป็นสายสีส้ม

○           ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบ LED

○           รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณ (Bandwidth) ได้ที่ 200MHz*km

○           สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10 กิกะบิต (Gigabit)

 

●           ขนาด 50/125 µm (OM2)


○           เป็นสายสีส้มหรือสีเทา

○           ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบ LED

○           รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 500MHz*km

○           สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10 กิกะบิต

 
●           ขนาด 50/125 µm (OM3)

○           เป็นสายสีฟ้า

○           ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์ (VCSEL)

○           รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 2,000MHz*km

○           สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10, 40 และ 100 กิกะบิต

 
●           ขนาด 50/125 µm (OM4)

○           เป็นสายสีฟ้า หรือสีม่วงชมพู

○           ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์

○           รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 4,700MHz*km

○           สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 10 กิกะบิต และ 100 กิกะบิต

 

●           ขนาด 50/125 µm (OM5)

 
○           เป็นสายสีเขียว

○           ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์

○           รองรับค่าความกว้างของช่องสัญญาณได้ที่ 28,000MHz*km

○           สามารถรองรับอีเธอร์เน็ตได้ 200 และ 400 กิกะบิต

 
ซึ่งขนาดของแก้วแกนกลางของสายใยแก้วนำแสงแบบ Multi-mode fiber ส่วนใหญ่ มีเส้นผ่านศูนย์กลางของสายอยู่ที่ 50 ไมครอน (50 µm) มีเพียงสายใยแก้วนำแสงชนิด OM1 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 62.5 ไมครอน (62.5 µm) ส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางของเปลือกหุ้มสายทุกชนิดมีขนาดอยู่ที่ 125 ไมครอน (125 µm)

-          LED ใช้กับประเภท MultiMode ซึ่งรองรับแบนด์วิธได้น้อยที่สุด เพราะมีความกว้างของสเปกตรัมที่ใหญ่ที่สุดนั่นเอง

-          VCSEL ใช้กับประเภท MultiMode สามารถรองรับแบนด์วิธได้มากกว่า LED จึงทำให้มีความกว้างของสเปกตรัมแคบกว่า

สายนำสัญญาณที่ใช้ลำแสงในการรับส่งข้อมูล ซึ่งแบ่งโครงสร้างได้ 3 ส่วน คือ

- Core ส่วนตรงกลางซึ่งทำจากซิลิกา เป็นพื้นที่ส่งผ่านแสงของ Fiber

- Cladding เป็นชั้นแรกที่ห่อหุ้ม core มีหน้าที่สร้างท่อนำแสง ตลอดจนแนวทางการเคลื่อนที่ของแสง

- Coating เป็นชั้นที่อยู่นอกสุด ห่อหุ้ม Cladding ทำหน้าที่คอยปกป้องไม่ให้เกิดความเสียหาย

- Tight Buffer คือ ส่วนป้องกันของสายใยแก้วที่มีวัสดุประเภทฉนวนห่อหุ้มแกนชั้นนอกอย่างแน่นหนาอยู่ มีคุณสมบัติช่วยป้องกันแสงจากภายนอกไม่ให้เข้ามารบกวนการรับส่งสัญญาณ

• Strength member วัสดุที่รองรับแรงดึงของสายไฟเบอร์
• ส่วนที่อยู่ด้านนอกสุดทำหน้าที่ป้องกันส่วนต่างๆ ที่อยู่ภายในสายใยแก้วนำแสง 
• ดังรูปด้านล่าง

การเชื่อมต่อสายไฟเบอร์โดยทั่วไปมี 2 แบบ คือ

1.Fusion Splice

วิธีนี้เป็นการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่าง core ไฟเบอร์เข้ากับ core ไฟเบอร์ โดยการ Fusion ซึ่งจะใช้เครื่องมือเชื่อมต่อเฉพาะทาง นั่นคือเครื่อง Fusion Splicer เป็นการเชื่อมต่อที่รวดเร็วที่สุด และมีค่า loss น้อยที่สุด

2. Direct Termination มี 3 แบบ

2.1 เป็นการเข้าหัวแบบใช้กาวหลอมร้อนและทำการขัดหัวคอนเน้คเตอร์ด้วยเครื่องขัดหัวไฟเบอร์ออฟติค
2.2 เป็นการเข้าหัวแบบใช้กาวแบบแห้งเร็วและทำการขัดหัวคอนเน้คเตอร์ด้วยเครื่องขัดหัวไฟเบอร์ออฟติค
2.3 เป็นการเข้าหัวแบบไม่ใช้กาวและไม่ต้องขัดหัวไฟเบอร์ออฟติค แต่จะใช้เครื่องมือแบบสำเร็จรูปแทน