1. โครงสร้างของเส้นใยนำแสง
หนึ่งใยแก้วนำแสง(OF) เป็นเส้นใยอิเล็กทริกโปร่งใสที่ใช้เป็นตัวนำแสง ใยแก้วนำแสงที่ใช้งานได้จริงประกอบด้วยสื่อโปร่งใสหลายชั้น โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามชั้น:
แกนกลาง: ตั้งอยู่ที่ศูนย์กลางของเส้นใย (เส้นผ่านศูนย์กลาง 5~80μm) ประกอบด้วยซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง- เจือด้วยสารเจือปนจำนวนเล็กน้อย (เช่น เจอร์เมเนียมไดออกไซด์ ฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์) เพื่อเพิ่มดัชนีการหักเหของแสง (n1) สำหรับเส้นใยสื่อสาร เส้นผ่านศูนย์กลางแกนคือ 5~10μm (เส้นใยโหมดเดี่ยว-) หรือ 50~80μm (เส้นใยโหมดหลาย-)
การหุ้ม: รอบๆ แกนกลาง (เส้นผ่านศูนย์กลาง ~125μm) ประกอบด้วยซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง-และมีสารเจือปนเล็กน้อย (เช่น โบรอนไตรออกไซด์) ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อลดดัชนีการหักเหของแสง (n2) ซึ่งต่ำกว่าแกนกลางเล็กน้อย) การหุ้มอาจเป็นชั้นเดียว-หรือหลาย-ก็ได้
การเคลือบผิว: ชั้นนอกสุด (ทำจากอะคริเลต ยางซิลิโคน หรือไนลอน) ทำหน้าที่ป้องกัน ประกอบด้วยการเคลือบขั้นแรกและการเคลือบขั้นที่สอง (แจ็คเก็ต) หลังจากเคลือบแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเส้นใยจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ซม.
2. การจำแนกประเภทของเส้นใยแก้วนำแสง
มีวิธีการจำแนกประเภทหลัก 4 วิธีสำหรับใยแก้วนำแสง นอกจากนี้ยังสามารถจำแนกประเภทตามองค์ประกอบ (เช่น เส้นใยซิลิกา ฟลูออไรด์-ที่มีเส้นใย เส้นใยพลาสติก ฯลฯ)
(1) การจำแนกประเภทตามโปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงของส่วนไฟเบอร์ครอส-
แบ่งออกเป็นสเต็ปอินเด็กซ์ไฟเบอร์ (SIF)และไฟเบอร์ดัชนีเกรด (GIF).
สเต็ป อินเด็กซ์ ไฟเบอร์: ดัชนีการหักเหของแกนกลางและการหุ้มมีความสม่ำเสมอ (แสดง \\(n_1\\) และ \\(n_2\\) ตามลำดับ) โดยมีการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนที่ส่วนต่อประสานระหว่างแกนกลางและการหุ้ม โปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงจะแสดงเป็น:
นี่เป็นโครงสร้างไฟเบอร์ในยุคแรกๆ ซึ่งค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยไฟเบอร์ดัชนีแบบให้คะแนนในไฟเบอร์แบบหลาย- แต่ได้รับความสนใจอีกครั้งในฐานะโครงสร้างกระแสหลักในไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยว-
ไฟเบอร์ดัชนีเกรด: ดัชนีการหักเหของแสงที่แกนแกนกลาง (n1) จะมีค่ามากที่สุด โดยค่อยๆ ลดลงตามทิศทางในแนวรัศมี (ตามกฎพาราโบลา) และตกลงไปที่ดัชนีการหักเหของแสงที่หุ้ม (n2) ที่ส่วนต่อประสานการหุ้มแกน- ดัชนีการหักเหของวัสดุหุ้มมีความสม่ำเสมอ (n2)
โปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงแสดงเป็น:
โดยที่ g คือเลขชี้กำลังโปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสง (a1) คือรัศมีแกนกลาง (เดลต้า) คือค่าความต่างของดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์
คุณลักษณะ: ลดการกระจายตัวของโมดอลในไฟเบอร์แบบหลาย- และเพิ่มความสามารถในการส่งผ่าน
(2) การจำแนกประเภทตามจำนวนโหมดการขยายพันธุ์
แบ่งออกเป็นไฟเบอร์หลายโหมด- (MMF)และไฟเบอร์โหมดเดี่ยว (SMF).
ไฟเบอร์หลายโหมด-: สำหรับความยาวคลื่นปฏิบัติการที่กำหนด มีโหมดการส่งสัญญาณหลายโหมดในไฟเบอร์ โปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงของส่วนตัดขวาง-สามารถมีความสม่ำเสมอ (โหมด-ดัชนีหลายขั้นตอน-) หรือไม่สม่ำเสมอ- (โหมดหลายค่าดัชนี-ดัชนีหลาย-) คุณลักษณะเด่น: ลักษณะการส่งข้อมูลไม่ดี แบนด์วิธแคบ ความสามารถในการรับส่งข้อมูลน้อย
ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว: สำหรับความยาวคลื่นการทำงานที่กำหนด จะมีโหมดการส่งข้อมูลเพียงโหมดเดียว (โหมดพื้นฐาน) อยู่ในไฟเบอร์ โดยไม่มีความแตกต่างระหว่างการหน่วงเวลาระหว่างโมดอล คุณลักษณะ: แบนด์วิดท์ใหญ่กว่าแบนด์วิธของไฟเบอร์โหมดหลาย-มาก เหมาะสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง-
(3) การจำแนกประเภทตามความยาวคลื่นปฏิบัติการ
แบ่งออกเป็นเส้นใยความยาวคลื่นสั้น-และยาว-เส้นใยความยาวคลื่น.
เส้นใยความยาวคลื่นสั้น-: ความยาวคลื่น 0.6~0.9μm (ค่าปกติ 0.85μm) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ในยุคแรกๆ ไม่ค่อยได้ใช้ในปัจจุบัน
ยาว-เส้นใยความยาวคลื่น: ความยาวคลื่น 1.0~2.0μm (ค่าทั่วไป 1.31μm, 1.55μm) ในย่านความถี่นี้ ซิลิกาไฟเบอร์มีการลดทอนต่ำและการกระจายตัวของวัสดุน้อย คุณลักษณะ: การลดทอนต่ำ แบนด์วิธกว้าง เหมาะสำหรับการสื่อสารทางไกล-และความจุสูง-
(4) การจำแนกประเภทตามประเภทแจ็คเก็ต
แบ่งออกเป็นเส้นใยบัฟเฟอร์-แน่นและเส้นใยท่อ-หลวม.
เส้นใยบัฟเฟอร์-แน่น: การเคลือบขั้นทุติยภูมิและตติยภูมิจะถูกยึดติดอย่างแน่นหนากับการเคลือบปฐมภูมิ แกนกลาง และการหุ้ม ข้อเสีย: คุณลักษณะของอุณหภูมิลดลงหลังจากการหุ้ม (วัสดุที่หุ้มฉนวนมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวสูง การหดตัวของอุณหภูมิต่ำ-ทำให้เกิดการดัดงอแบบไมโครของเส้นใย ส่งผลให้การลดทอนเพิ่มมากขึ้น)
เส้นใยท่อ-หลวม: เส้นใยที่เคลือบไว้ล่วงหน้า-จะถูกวางอย่างหลวมๆ ในหลอดพลาสติก โดยไม่มีการเคลือบแบบทุติยภูมิหรือตติยภูมิ ข้อดี: กระบวนการผลิตที่เรียบง่าย คุณสมบัติการลดทอนของอุณหภูมิและคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่า-ดีกว่าเส้นใยบัฟเฟอร์ที่แน่นหนา- ซึ่งมีการใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น
