ระบบสื่อสารเส้นใยแก้วนำแสง

ระบบการสื่อสารเส้นใยแก้วนำแสงสว่าง

การติดต่อสื่อสารด้วยแสงสว่างได้มีการสร้างสรรค์แล้วก็ปรับปรุงขึ้นมาเป็นระยะเวลาช้านาน ซึ่งสำหรับการติดต่อโดยใช้ใยแก้วนำแสงนั้น เกิดขึ้นได้เพราะมีสาเหตุเนื่องมาจากความเจริญของเครื่องใช้ไม้สอยนำแสงสว่าง

รวมทั้งเครื่องใช้ไม้สอยรับแสงสว่างจากสารชนิดครึ่งหนึ่งตัวนำ (Semiconductor Light Source) ทำให้ตอนนี้การติดต่อสื่อสารทางแสงสว่างเป็นที่ยอมรับและก็มีการใช้งานทั่วๆไป

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบการสื่อสารโทรคมนาคม (LONG HAUL COMMUNICATIONS) ที่เห็นได้ชัดเจน เป็นการติดต่อสื่อสารระหว่างชาติทั่วทั้งโลก ได้แก่ โครงงาน Fiber Link Around the Globe (FLAG) ซึ่งเป็นแผนการที่มีโครงข่ายของเส้นใยนำแสงสว่างเชื่อมทุกทวีปในโลกเข้าด้วยกัน

ด้วยเหตุว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงสามารถเดินทางได้ไกลแล้วก็สามารถนำสัญญาณเสียงหรือสัญญาณอื่นๆอย่างเช่น ภาพ หรือข้อมูล จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งที่อยู่ไกลกันมากมายตามความอยากได้

แม้กระนั้นไม่ใช่มีแต่ว่าคลื่นวิทยุเพียงแค่นั้นคลื่นแสงสว่างหรือพลังงานแสงสว่างซึ่งจัดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็สามารถเอามาปรับใช้สำหรับในการนำสัญญาณจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งที่อยู่ไกลห่างได้ด้วยเหมือนกัน

ในกรณีของคลื่นแสงสว่างสัญญาณต่างๆที่อยากได้ส่งในลักษณะสัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นสัญญาณคลื่นแสงสว่างส่งผ่านไปเรียกตัวกึ่งกลางตลอดทางจากจุดส่งไปจนกระทั่งจุดรับที่ซึ่งสัญญาณแสงสว่างจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่เป็นสัดส่วนกับความเข้มของสัญญาณแสงสว่างเพื่อทำงานจากที่ปรารถนาถัดไป

โดยตัวกลางที่นิยมใช้เพื่อสำหรับการให้คลื่นแสงสว่างเดินทางเพื่อการติดต่อสื่อสารดังที่กล่าวถึงแล้วอย่างเช่น

ใยแก้วนำแสง (Optical Fiber) โดยหลักการทั่วๆไปของการติดต่อสื่อสารในสายไฟเบอร์ออฟว่ากล่าวกเป็นการเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้า (ข้อมูล) ให้เป็นคลื่นแสงสว่างก่อนแล้วก็เลยส่งออกไปเป็นพัลส์ของแสงสว่างผ่านสายไฟเบอร์ออฟว่ากล่าวกซึ่งทำจากแก้ว หรือพลาสติกซึ่งสามารถส่งลำแสงให้ผ่านสายได้โอกาสละหลายๆลำแสงด้วยมุมที่ไม่เหมือนกัน ลำแสงที่ส่งออกไปเป็นพัลส์นั้น จะสะท้อนกลับไปๆมาๆที่ผิวของสายชั้นในไปจนกระทั่งปลายสาย

 

การแบ่งประเภทของเส้นใยแก้วนำแสงสว่างตามปริมาณ Propagation Mode

สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 จำพวก เป็น

• Single Mode optic fiber (SM fiber) เส้นใยแก้วนำแสงสว่างแบบ SM fiber นี้มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของ Cord โดยประมาณ 5-10 ไมครอน แล้วก็ขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางของ Cladding โดยประมาณ 125 ไมครอน ซึ่งส่วนของ Core ที่มีขนาดเล็กมากมายนี้เองส่งผลทำให้แสงสว่างเดินทางออกมาเพียงแค่โหมดเดียว มีการแตกกระจายของสัญญาณเกิดขึ้นได้ยากทำให้มี Bandwidth ที่กว้าง

• Multi Mode optic fiber (MM fiber) เส้นใยแก้วนำแสงสว่างแบบ MM fiber นี้ มีขนาดของ Core ราว 50 รวมทั้ง 65 ไมครอน แล้วก็มีขนาดของ Cladding โดยประมาณ 125 ไมครอน

ซึ่งจะมีความคิดเห็นว่าขนาดของ Core มีขนาดใหญ่กว่าเส้นใยแก้วนำแสงสว่างแบบ SM fiber มากมาย ส่งผลทำให้แสงสว่างที่ตกกระทบที่ปลายอินพุตของเส้นใยแก้วนำแสงสว่างมีมุมตกกระทบที่ต่างกันหลายค่า ทำให้มีแนวลำแสงเกิดขึ้นหลายโหมดซึ่งนำมาซึ่งการก่อให้เกิดการแตกกระจัดกระจายของโหมดแสงสว่าง

 

หัวต่อ (Connectors)

หัวต่อมีบทบาทเชื่อมต่อระหว่างเส้นใยนำแสงสว่างสองเส้น หรือระหว่างเส้นใยนำแสงสว่างกับต้นกำเนิดแสงสว่าง หรือระหว่างเส้นใยนำแสงสว่างกับเครื่องจับสัญญาณ ปฏิบัติหน้าที่ต่อ หรือปลดสายออกมาจากกัน ซึ่งโดยมากใช้กับสายที่ออกมาจากเครื่องไม้เครื่องมือ สายที่เดินในจุดแยกสาย เมื่อมีหัวต่อในวงจรจะมีการสูญเสียในแต่ละจุดที่ใช้หัวต่อ แต่ว่าปริมาณหัวต่อที่จำเป็นต้องใช้นั้นอย่างน้อยที่สุดก็ควรจะมีสองจุด เป็นที่เครื่องส่ง 1 ตัว แล้วก็เครื่องรับ1 ตัว

รวมทั้งหากมีความสำคัญหากใช้สายเชื่อมต่อหรือเดินในแผงปริมาณหัวต่อก็จะมากขึ้นอีก ด้วยเหตุดังกล่าวการลดปริมาณหัวต่อให้ต่ำที่สุดก็จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานของแสงสว่างได้อย่างมีคุณภาพ หัวต่อจำนวนมากจะมีค่าสูญเสียอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 0.7 dB ทั้งหมดขึ้นกับจำพวก และก็ขนาดของเส้นใยนำแสงสว่างที่ใช้ แล้วก็กรรมวิธีต่อ