Fiber Optic ตอนที่ 4 ชนิดของเส้นใยนำแสง
2.3 ชนิดของเส้นใยนำแสง
รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างสายของเส้นใยนำแสง
ชนิดของเส้นใยนำแสงแบ่งตามความสามารถในการนำแสง (Propagation Mode) ได้เป็น 2 ชนิดคือ
รูปที่ 5 แสดงเส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว
2.3.1 เส้นใยนาแสงชนิดโหมดเดี่ยว(SingleMode Optical Fibers, SM) เป็นการใช้ตัว
นำแสงที่บีบ ลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุดเหมาะสำหรับในการใช้ กับระยะทางไกลๆ การเดินสายใยแก้วนาแสงกับระยะทางที่ไกลมาก เช่น เดินทางระหว่างประเทศระหว่าง
เมืองมักใช้แบบ Single Mode
2.3.2 เส้นใยนาแสงชนิดหลายโหมด (Multimode Optical Fibers, MM)
ลักษณะเส้นใยนำแสงชนิดหลายโหมด มี 2 แบบได้แก่ Step Index และ Grade Index
รูปที่ 6 แสดงตัวอย่างการทำงานภายในของ Multimode Fiber แบบ Step Index
รูปที่ 7 แสดงตัวอย่างการทำงานภายในของ Grade Index Multimode
เส้นใยนำแสงชนิดหลายโหมดมีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ ดังนั้นจึงต้องสร้างให้มี ดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับ Cladding ให้สะท้อนกลับหมดหากการให้ดัชนี
หักเหของ แสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อยเราเรียกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ หากให้แสงสะท้อนโดยไม่ปรับ คุณสมบัติของแท่งแก้วให้แสงค่อยเลี้ยวเบนก็เรียกว่าแบบ
สเต็ปอินเดกซ์ เส้นใยแก้วนำแสงที่ใช้ในเครือข่าย แลนส่วนใหญ่ใช้แบบมัลติโหมด โดยเป็นขนาด 62.5/125 ไมโครเมตร หมายถึงเส้นผ่าศูนย์กลางของ
ท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตร และของเคลดดิงรวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตรคุณสมบัติของเส้นใยแก้ว นำแสงแบบ Step Index มีการสูญเสียสูงกว่าแบบ Grad Index
รูปที่ 8 แสดงคุณสมบัติของเส้นใยแก้วนาแสงแบบ Step Index, Grad Index, Single mode
ชนิดเส้นใยนำแสงตามดัชนีการหักเหแสงแบ่งเป็น 3 ชนิด โดยให้ชื่อของเส้นใยนำแสงตาม คุณสมบัติของดัชนีการหักเหมีโครงสร้าง ดังนี้
2.3.3 ซิงเกิลโหมดแบบสเตปอินเดกซ์ (Single-mode step-index fiber)หรือชนิด ซิงเกิล-โหมด (Single-Mode Fiber)
รูปที่ 9. ซิงเกิลโหมดแบบสเตปอินเดกซ์
เส้นใยแสงชนิดโมดเดียวนี้สามารถที่จะสร้างให้มี Index Profile ได้ทั้งแบบ step index และ Graded Index แต่เนื่องจากการสร้างเส้นใยแสงแบบโมดเดียวที่มี IndexProfile แบบ Graded Index มีราคาแพงและ คุณสมบัติที่ได้จากการมี Index Profile แบบ Graded Index ก็ไม่มีประโยชน์ต่อระบบการสื่อสารด้วยเส้นใย แสง ดังนั้นในปัจจุบันเส้นใยแสงแบบโมดเดียวที่สร้างขึ้นในเชิงพาณิชย์ก็จะมีแต่เส้นใยแสงโมดเดียว
แบบ Step Index เท่านั้น ซึ่งเหมาะสมสำหรับงานที่ต้องการแบนด์วิธกว้างและระยะทางไกล
(Long- Haul) โดยทั่วไปจะสร้างจากแก้วซิลิก้าเพื่อให้มีการลดทอนสัญญาณต่ำ
ถึงแม้ว่าเส้นใยแสงแบบโมดเดียวจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ Core เล็ก เพื่อให้มีโมดที่เดินทาง เพียงโมดเดียว แต่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ Clad ก็จะต้องมีขนาดใหญ่กว่าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ของ Core อย่างน้อย 10 เท่า เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียจากการเลือนหายของสนามไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ดังนั้น เมื่อรวมขนาดของ
Buffer Coating ด้วยแล้วขนาดโดยรวมของเส้นแบบโมดเดียวก็จะใกล้เคียงกับเส้นใยแสง ชนิดอื่นโครงสร้างโดยทั่วไปของเส้นใยแสงชนิดโมดเดียวแสดงให้ดูในรูปที่ 9
โครงสร้าง |
เส้นผ่านศูนย์กลางของ core |
5 ถึง 10 µm โดยปกติอยู่ที่ประมาณ 8.5 µm |
เส้นผ่านศูนย์กลางของ clad : |
โดยทั่วไปมีขนาด 125 µm |
เส้นผ่านศูนย์กลางของเปลือกหุ้ม |
250 ถึง 1000 µm |
Numerical Aperture |
0.08 ถึง 0.15 โดยทั่วไปมีค่าประมาณ 0.1 |
คุณลักษณะทางประสิทธิภาพ |
การลดทอนสัญญาณ |
2 ถึง 5 dBkm-1 โดยที่ความยาวคลื่น 850 nm จะมีการลดทอนประมาณ 1dBkm-1 และมีการลดทอนโดยเฉลี่ย 0.35 และ 0.215 dBkm-1 ที่ความยาวคลื่น 1300 nm และ 1550 nm ตามลำดับ |
แบนด์วิธ |
มากกว่า 500 MHz km ในทางทฤษฎีแบนด์วิธจะถูกจำกัดโดยความยาวคลื่นและ material dispersion โดยมีค่าประมาณ 40 GHz ที่ความยาวคลื่น 850 nm ในทางปฎิบัติแล้วแบนด์วิธที่มากกว่า 10 GHz จะต้องใช้ความยาวคลื่น 1300nm |
การใช้งาน |
เหมาะกับระบบที่ต้องการแบนด์วิธสูงและระยะทางไกลมาก โดยจะใช้ LD เป็นอุปกรณ์กำเนิดสัญญาณแสง |
ตารางที่ 2.1 แสดงคุณลักษณะของเส้นใยแสงชนิด Single Mode
2.3.4 มัลติโหมดแบบสเตปอินเดกซ์ ( Multimode Step - Index Fiber ) หรือชนิด
สเตปอิน-เดกซ์ (Step-Index Fiber)
รูปที่ 10 โครงสร้างโดยทั่วไปของเส้นใยแสงชนิด Multi Mode Step Index
เส้นใยแสงชนิดนี้อาจจะสร้างจากแก้วหลายๆชนิดปนกันหรือแก้วซิลิก้าก็ได้ โดยจะมีเส้นผ่าน ศูนย์กลาง และ NA ขนาดใหญ่เพื่อประสิทธิภาพในการคัปปลิงสัญญาณกับแหล่งกาเนิดแสงแบบ
Incoherentเช่นLED คุณลักษณะทางประสทิธิภาพของเส้นใยแสงชนิดนี้จะมีค่าเปลี่ยนแปลงโดยขึ้นอยู่กับ สารที่ใช้สร้างและกระบวนการในการเตรียมสาร ซึ่งโครงสร้างโดยทั่วไปของเส้นใยแสงชนิดนี้แสดงให้ดู
ดังรูปที่ 10
โครงสร้าง |
เส้นผ่านศูนย์กลางของ core |
50 ถึง 400 µm |
เส้นผ่านศูนย์กลางของ clad : |
125 ถึง 500 µm |
เส้นผ่านศูนย์กลางของเปลือกหุ้ม |
250 ถึง 1000 µm |
Numerical Aperture |
0.16 ถึง 0. 5 |
คุณลักษณะทางประสิทธิภาพ |
การลดทอนสัญญาณ |
2.6 ถึง 50 dBkm-1 ที่ความยาวคลื่น 850 nm ถูกจำกัดโดยการดูดกลืนและการกระจาย ส่วนการลดทอนที่ความยาวคลื่นอื่นแสดงให้ดูดังรูปที่ 2.26 |
แบนด์วิธ |
6 ถึง 50 MHz km |
การใช้งาน |
เหมาะที่สุดสำหรับใช้ในโครงข่ายแบบ short-haul ที่มีแบนด์วิธจำกัด และใช้กับงานที่ราคาไม่สูง |
ตารางที่ 2.2 แสดงคุณลักษณะของเส้นใยแสงชนิด Mulit mode step index
(a) เส้นใยแสงที่สร้างจากแก้วหลายชนิด (b) เส้นใยแสงที่สร้างจากแก้วซิลิก้า
รูปที่ 11 สเปคตรัมการลดทอนสัญญาณของเส้นใยแสงชนิด Multi mode step index
2.3.5 มัลติโหมดแบบเกรดอินเดกซ์ (Multimode Graded-Index Fiber )หรือชนิด
เกรดอินเดกซ์ (Graded-Index Fiber)
รูปที่ 12 โครงสร้างโดยทั่วไปของเส้นใยแสงชนิด Multi mode Graded Index
เส้นใยแสงชนิดนี้สร้างจากแก้วหลายชนิดปนกันหรือแก้วซิลิก้าก็ได้เช่น เดียวกับเส้นใยแสงชนิด
Multi mode step index แต่จะแตกต่างกันตรงที่สารที่นำมาใช้ จะต้องมีความบริสุทธิ์มากกว่าเพื่อลดการ สูญเสียที่จะเกิดขึ้น ดังนั้นจึงทำให้เส้นใยแสงชนิดนี้มีประสิทธิภาพดีกว่าเส้นใยแสงชนิด
Multi mode step index โครงสร้างโดยทั่วไปของเส้นใยแสงชนิดนี้แสดงให้ดูดังรูปที่ 12
โครงสร้าง |
เส้นผ่านศูนย์กลางของ core |
30 ถึง100 µm |
เส้นผ่านศูนย์กลางของ clad : |
100 ถึง 150 µm |
เส้นผ่านศูนย์กลางของเปลือกหุ้ม |
250 ถึง 1000 µm |
Numerical Aperture |
0.2 ถึง 0. 3 |
คุณลักษณะทางประสิทธิภาพ |
การลดทอนสัญญาณ |
2 ถึง 10 dBkm-1 ที่ความยาวคลื่น 850 nm ถูกจำกัดโดยการดูดกลืนและการกระจาย ส่วนการลดทอนสัญญาณโดยเฉลี่ยที่ความยาวคลื่น 1300 nm มีค่าเท่ากับ 0.4 และ 0.25 dBkm-1 ตามลำดับ |
แบนด์วิธ |
300 MHz km ถึง 3 MHz km |
การใช้งาน |
เหมาะที่สุดสำหรับใช้ในโครงข่ายแบบ medium – haul ที่มีแบนด์วิธปานกลางถึงสูง ซึ่งใช้ LED หรือ LD เป็นอุปกรณ์กำเนิดสัญญาณแสง |
ตารางที่ 2.3 แสดงคุณลักษณะของเส้นใยแสงชนิด Multi Mode Graded Index
เส้นใยแสงชนิดนี้สามารถที่จะจัดเป็นกลุ่มหลักๆได้ตามขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลางของ Core-Clad
ดังนี้
1) เส้นใยแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของ core-clad เท่ากับ 50 μm /125 μm ซึ่งมีค่า NA โดยปกติ ระหว่าง0.20และ0.24เส้นใยแสงชนิดนี้พัฒนาและกำหนดเป็นมาตรฐาน โดยCCITT (Recommendation G.651) ใช้สำหรับงานด้านโทรคมนาคมที่ความยาวคลื่น 850 nm และ 1300 nm แต่ในปัจจุบันนิยมนำไปใช้ ในงานด้านการสื่อสารข้อมูลและระบบ LAN
2) เส้นใยแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของ core – clad เท่ากับ 62.5 μm /125 μm ซึ่งมีค่า NA โดยปกติระหว่าง 0.26 และ 0.29 ถึงแม้ว่าเส้นใยแสงชนิดนี้จะพัฒนามาเพื่อการใช้งานใน subscriberloop ที่มี ระยะทางไกลที่ความยาวคลื่น 850 nm แต่ในปัจจุบันการใช้งานส่วนใหญ่จะนาใช้กับระบบ LAN
3) เส้นใยแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของ core-clad เท่ากับ 85 μm ซึ่งมีค่า NA โดยปกติระหว่าง 0.26 และ 0.30 เส้นใยแสงชนิดนี้พัฒนามาเพื่อการใช้งานที่ความยาวคลื่น 850 nm 130 nm ในระบบ Short- Haul และ LAN
4) เส้นใยแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของ core-clad เท่ากับ100μm/125μm ซึ่งมีค่า NAโดยปกติ ระหว่าง 0.29 เส้นใยแสงชนิดนี้พัฒนาให้มีประสิทธิภาพในการคัปปลิงสัญญาณกับ LED ที่ความยาวคลื่น 850 nm เพื่อการใช้งานในระบบที่มีราคาถูกและระยะทางสั้น
| - "กล้องวงจรปิด" ดวงตาที่สาม สำหรับการบันทึก...read more |
- ค้นหาข้อมูล Panorama Search ของกล้องวงจรปิด(kohub 2-12-53)...read more
|
- การเลือกตั้งและกล้องวงจรปิด...read more
|
| - ตารางการบันทึกข้อมูลกล้องวงจรปิด สำคัญอย่างไร(kohub 15-12-53)...read more |
| - ของถูกและดีมีถมไป(kohub 4-1-54)...read more |
| - กล้องวงจรปิด กับ คอมพิวเตอร์หนีกันไม่พ้น (kohub 7-1-54)...read more |
| |
|
