ใยแก้วนำแสงเป็นตัวย่อของใยแก้วนำแสงซึ่งเป็นเส้นใยที่ทำจากแก้วหรือพลาสติกซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องมือส่งผ่านแสงได้ หลักการส่งผ่านคือ'แสงสะท้อนรวม'. อดีตอธิการบดีของมหาวิทยาลัยจีนแห่งฮ่องกง Gao Kun และ George A. Hockham เสนอแนวคิดแรกว่าใยแก้วนำแสงสามารถใช้สำหรับการสื่อสารได้ ด้วยเหตุนี้ เกาคุนจึงได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2552
แนะนำ
ใยแก้วนำแสงขนาดเล็กถูกห่อหุ้มไว้ในปลอกพลาสติกเพื่อให้สามารถงอได้โดยไม่แตกหัก โดยทั่วไป อุปกรณ์ส่งสัญญาณที่ปลายด้านหนึ่งของไฟเบอร์ออปติกจะใช้ไดโอดเปล่งแสง (LED) หรือลำแสงเลเซอร์เพื่อส่งพัลส์ของแสงไปยังไฟเบอร์ออปติก และอุปกรณ์รับที่ปลายอีกด้านหนึ่งของไฟเบอร์ออปติกจะใช้องค์ประกอบไวแสงเพื่อ ตรวจจับพัลส์
ในชีวิตประจำวัน เนื่องจากการสูญเสียการส่งผ่านแสงในเส้นใยแก้วนำแสงนั้นต่ำกว่ากระแสไฟฟ้าในสายไฟมาก ใยแก้วนำแสงจึงถูกใช้สำหรับการส่งข้อมูลทางไกล
โดยปกติแล้ว ไฟเบอร์ออปติกสองคำและสายเคเบิลออปติกจะสับสน ใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ต้องหุ้มด้วยโครงสร้างป้องกันหลายชั้นก่อนใช้งาน และสายเคเบิลที่หุ้มไว้เรียกว่าสายออปติคัล ชั้นป้องกันและชั้นฉนวนที่ชั้นนอกของใยแก้วนำแสงสามารถป้องกันความเสียหายต่อใยแก้วนำแสงจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ เช่น น้ำ ไฟไหม้ และไฟฟ้าช็อต สายเคเบิลออปติกแบ่งออกเป็น: ใยแก้วนำแสง ชั้นบัฟเฟอร์ และการเคลือบ ใยแก้วนำแสงคล้ายกับสายโคแอกเชียล ยกเว้นว่าไม่มีตาข่ายป้องกัน ตรงกลางคือแกนแก้วที่แสงส่องผ่าน
ในเส้นใยมัลติโหมด เส้นผ่านศูนย์กลางแกนคือ 50 ไมโครเมตร และ 62.5 ไมโครเมตร ซึ่งเทียบเท่ากับความหนาของเส้นผมมนุษย์โดยประมาณ แกนไฟเบอร์โหมดเดียวมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 µm ถึง 10 µm แกนกลางล้อมรอบด้วยซองแก้วที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าแกนกลางเพื่อให้แสงอยู่ภายในแกน ด้านนอกเป็นแจ็กเก็ตพลาสติกบาง ๆ เพื่อป้องกันซองจดหมาย ใยแก้วนำแสงมักจะถูกมัดและป้องกันโดยปลอกหุ้ม แกนไฟเบอร์มักจะเป็นทรงกระบอกที่มีศูนย์กลางสองชั้นที่มีพื้นที่หน้าตัดเล็กๆ ที่ทำจากแก้วควอทซ์ มันเปราะและแตกง่าย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีชั้นป้องกันภายนอก
หลักการ
แสงและลักษณะของมัน
1. แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ช่วงความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้คือ 390 ~ 760nm (นาโนเมตร) ส่วนที่ใหญ่กว่า 760 นาโนเมตรคือแสงอินฟราเรด และส่วนที่เล็กกว่า 390 นาโนเมตรคือแสงอัลตราไวโอเลต ใยแก้วนำแสงใช้ในสามประเภท: 850nm, 1310nm และ 1550nm
2. การหักเห การสะท้อน และการสะท้อนรวมของแสง
เนื่องจากความเร็วการแพร่กระจายของแสงในสารที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกัน เมื่อแสงถูกปล่อยออกมาจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง การหักเหและการสะท้อนจะเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานของสารทั้งสอง นอกจากนี้ มุมของแสงหักเหจะเปลี่ยนไปตามมุมของแสงตกกระทบ เมื่อมุมของแสงตกกระทบถึงหรือเกินกว่ามุมหนึ่ง แสงหักเหจะหายไป และแสงที่ตกกระทบทั้งหมดจะสะท้อนกลับมา ซึ่งเป็นการสะท้อนรวมของแสง วัสดุที่แตกต่างกันมีมุมหักเหที่แตกต่างกันสำหรับแสงที่มีความยาวคลื่นเท่ากัน (กล่าวคือ วัสดุที่แตกต่างกันมีดัชนีการหักเหของแสงต่างกัน) และวัสดุเดียวกันมีมุมหักเหที่แตกต่างกันสำหรับแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเกิดขึ้นจากหลักการข้างต้น
1. โครงสร้างใยแก้วนำแสง:
เส้นใยเปลือยของใยแก้วนำแสงโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามชั้น: แกนแก้วดัชนีการหักเหของแสงสูงตรงกลาง (เส้นผ่านศูนย์กลางแกนโดยทั่วไปคือ 50 หรือ62.5μm) ตรงกลางเป็นกระจกซิลิกาดัชนีการหักเหของแสงต่ำ (เส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไปคือ125μm) และชั้นนอกสุดเป็นการเคลือบเรซินเพื่อเสริมแรง พื้น.
2. รูรับแสงตัวเลขใยแก้วนำแสง:
แสงตกกระทบที่ปลายด้านหนึ่งของใยแก้วนำแสงไม่สามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้ทั้งหมด แต่จะมีเพียงแสงตกกระทบภายในช่วงมุมหนึ่งเท่านั้น มุมนี้เรียกว่าช่องตัวเลขของเส้นใย รูรับแสงตัวเลขที่ใหญ่ขึ้นของไฟเบอร์ออปติกมีประโยชน์ต่อการเชื่อมต่อส่วนก้นของไฟเบอร์ออปติก เส้นใยแก้วนำแสงที่ผลิตโดยผู้ผลิตหลายรายมีรูรับแสงที่เป็นตัวเลขต่างกัน (AT&T CORNING)
3. ประเภทของใยแก้วนำแสง:
ใยแก้วนำแสงมีหลายประเภท และฟังก์ชันและประสิทธิภาพที่ต้องการจะแตกต่างกันไปตามการใช้งานที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม หลักการของการออกแบบและการผลิตใยแก้วนำแสงสำหรับเคเบิลทีวีและการสื่อสารนั้นโดยทั่วไปเหมือนกัน เช่น ① สูญเสียเล็กน้อย ② แบนด์วิธบางส่วนและการกระจายขนาดเล็ก ③เดินสายง่าย; ④ รวมง่าย; ⑤ ความน่าเชื่อถือสูง ⑥ การเปรียบเทียบการผลิต ง่าย; ⑦ราคาไม่แพงและอื่นๆ การจำแนกประเภทของไฟเบอร์ออปติกส่วนใหญ่สรุปได้จากความยาวคลื่นในการทำงาน การกระจายดัชนีการหักเหของแสง โหมดการส่งผ่าน วัตถุดิบ และวิธีการผลิต ต่อไปนี้คือตัวอย่างการจำแนกประเภทต่างๆ ดังนี้
(1) ความยาวคลื่นในการทำงาน: เส้นใยอัลตราไวโอเลต, เส้นใยที่สังเกตได้, เส้นใยอินฟราเรดใกล้, เส้นใยอินฟราเรด (0.85μm, 1.3μm, 1.55μm)
(2) การกระจายดัชนีการหักเหของแสง: ไฟเบอร์ชนิดสเต็ป (SI), ไฟเบอร์ชนิดใกล้สเต็ป, ไฟเบอร์ชนิดเกรด (GI), อื่นๆ (เช่น ชนิดสามเหลี่ยม, ชนิด W, ชนิดปิดภาคเรียน ฯลฯ)
(3) โหมดการส่ง: ไฟเบอร์โหมดเดียว (รวมถึงไฟเบอร์ที่รักษาโพลาไรซ์และไฟเบอร์ที่ไม่ได้รักษาโพลาไรเซชัน) ไฟเบอร์แบบหลายโหมด
(4) วัตถุดิบ: ใยแก้วนำแสงควอตซ์, ใยแก้วนำแสงหลายองค์ประกอบ, ใยแก้วนำแสงพลาสติก, ใยแก้วนำแสงคอมโพสิต (เช่นหุ้มพลาสติก, แกนของเหลว ฯลฯ ), วัสดุอินฟราเรด ฯลฯ ตามวัสดุเคลือบ มันสามารถ แบ่งออกเป็นวัสดุอนินทรีย์ (คาร์บอน ฯลฯ ) วัสดุโลหะ (ทองแดง นิกเกิล ฯลฯ ) และพลาสติก
(5) วิธีการผลิต: การทำให้เป็นพลาสติกก่อนการทำให้เป็นพลาสติกรวมถึงการสะสมไอเฟสตามแนวแกน (VAD) การสะสมไอเคมี (CVD) ฯลฯ และวิธีการวาดลวดรวมถึงวิธีการในท่อแบบแท่งและแบบเบ้าหลอมคู่
ใยแก้วนำแสงซิลิกา
ซิลิกาไฟเบอร์เป็นใยแก้วนำแสงที่มีซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) เป็นวัตถุดิบหลัก และการกระจายดัชนีการหักเหของแสงของแกนและเปลือกหุ้มจะถูกควบคุมตามปริมาณยาสลบที่แตกต่างกัน ใยแก้วนำแสงซีรีส์ควอตซ์ (แก้ว) มีลักษณะเฉพาะของการใช้พลังงานต่ำและบรอดแบนด์ และขณะนี้มีใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบเคเบิลทีวีและการสื่อสาร
ข้อดีของใยแก้วนำแสงควอทซ์คือการสูญเสียต่ำ เมื่อความยาวคลื่นแสงเท่ากับ 1.0～1.7μm (ประมาณ 1.4μm) การสูญเสียจะอยู่ที่ 1dB/km เท่านั้น และต่ำสุดที่ 1.55μm จะอยู่ที่ 0.2dB/km เท่านั้น
ไฟเบอร์เจือฟลูออรีน
Fluorine Doped Fiber เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ทั่วไปของเส้นใยซิลิกา โดยทั่วไป ในใยแก้วนำแสงการสื่อสารคลื่นความถี่ 1.3μm สารเจือปนที่ควบคุมแกนกลางคือเจอร์เมเนียมไดออกไซด์ (GeO2) และส่วนหุ้มทำจาก SiO2 อย่างไรก็ตาม แกนหลักของเส้นใยที่เชื่อมต่อกับฟลูออรีนส่วนใหญ่ใช้ SiO2 แต่ฟลูออรีนจะถูกเจือในเปลือกหุ้ม เนื่องจากการสูญเสียการกระเจิงของ Rayleigh เป็นปรากฏการณ์ของการกระเจิงของแสงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสง ดังนั้นจึงควรสร้างสารเจือปนของปัจจัยผันผวนของดัชนีการหักเหของแสง และน้อยกว่าจะดีกว่า ผลกระทบหลักของฟลูออรีนคือการลดดัชนีการหักเหของแสงของ SIO2 ดังนั้นจึงมักใช้สำหรับการเติมสารเคลือบ
เมื่อเทียบกับเส้นใยแก้วนำแสงของวัตถุดิบอื่นๆ ใยแก้วนำแสงควอทซ์ยังมีสเปกตรัมที่กว้างของการส่งผ่านแสงตั้งแต่แสงอัลตราไวโอเลตไปจนถึงแสงอินฟราเรดใกล้ นอกจากวัตถุประสงค์ในการสื่อสารแล้ว ยังสามารถใช้ในด้านต่างๆ เช่น แสงนำทางและการส่งภาพได้อีกด้วย
เส้นใยอินฟราเรด
เนื่องจากความยาวคลื่นในการทำงานของไฟเบอร์ออปติกซีรีส์ควอตซ์ที่พัฒนาขึ้นในด้านการสื่อสารด้วยแสง แม้ว่าจะใช้งานในระยะการส่งที่สั้นกว่า แต่ก็สามารถใช้ได้ในขนาด2μmเท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงสามารถทำงานได้ในด้านความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ยาวขึ้น และเส้นใยแก้วนำแสงที่พัฒนาขึ้นนี้เรียกว่าเส้นใยแก้วนำแสงอินฟราเรด ใยแก้วนำแสงอินฟราเรดส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการส่งผ่านพลังงานแสง ตัวอย่างเช่น การวัดอุณหภูมิ การส่งผ่านภาพความร้อน การรักษาทางการแพทย์ด้วยมีดผ่าตัดด้วยเลเซอร์ การประมวลผลพลังงานความร้อน ฯลฯ อัตราการเจาะยังคงต่ำ
เส้นใยคอมโพสิต
เส้นใยผสมทำจากวัตถุดิบ SiO2 แล้วผสมออกไซด์อย่างเหมาะสมเช่นโซเดียมออกไซด์ (Na2O) โบรอนออกไซด์ (B2O3) โพแทสเซียมออกไซด์ (K2O) และออกไซด์อื่น ๆ เพื่อให้เป็นเส้นใยแก้วที่มีหลายองค์ประกอบ -ส่วนประกอบแก้ว มีจุดอ่อนตัวต่ำกว่าแก้วควอทซ์และดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างกันมากระหว่างแกนกลางและส่วนหุ้ม กล้องเอนโดสโคปแบบไฟเบอร์ออปติกส่วนใหญ่ใช้ในบริการทางการแพทย์
เส้นใยซีเอฟซี
ฟลูออไรด์ไฟเบอร์ คลอไรด์ไฟเบอร์ (Fluoride Fiber) เป็นใยแก้วนำแสงที่ทำจากแก้วฟลูออไรด์ วัสดุใยแก้วนำแสงนี้เรียกอีกอย่างว่า ZBLAN (กล่าวคือ วัสดุแก้วฟลูออไรด์ เช่น ZrF2) แบเรียมฟลูออไรด์ (BaF2) แลนทานัมฟลูออไรด์ (LaF3) อะลูมิเนียมฟลูออไรด์ (AlF3) และโซเดียมฟลูออไรด์ (NaF) ถูกทำให้ง่ายขึ้นเป็น ตัวย่อของ ส่วนใหญ่ทำงานในบริการส่งสัญญาณแสงของความยาวคลื่น2～10μm เนื่องจาก ZBLAN มีความเป็นไปได้ของไฟเบอร์ที่มีการสูญเสียต่ำมาก การพัฒนาความเป็นไปได้สำหรับไฟเบอร์การสื่อสารทางไกลจึงกำลังดำเนินการอยู่ ตัวอย่างเช่น การสูญเสียต่ำสุดตามทฤษฎีของไฟเบอร์ สามารถสูงถึง 10-2～10-3dB/km ที่ความยาวคลื่น3μm ในขณะที่ เส้นใยควอทซ์อยู่ระหว่าง 0.15-0.16dB/Km ที่1.55μm ปัจจุบันไฟเบอร์ ZBLAN สามารถใช้ได้ที่ 2.4~2.7 เท่านั้น เนื่องจากมีปัญหาในการลดการกระจายของกระเจิง เซ็นเซอร์อุณหภูมิ µm และการส่งผ่านภาพความร้อนยังไม่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อเร็วๆ นี้ เพื่อใช้ ZBLAN สำหรับการส่งสัญญาณทางไกล ได้มีการพัฒนาเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ออปติก (PDFA) 1.3 μm praseodymium-doped
ใยแก้วนำแสงเคลือบพลาสติก
เส้นใยพลาสติกหุ้ม (Plastic Clad Fiber) เป็นเส้นใยแบบขั้นบันไดซึ่งใช้แก้วซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นแกนกลาง และใช้พลาสติกที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าซิลิกาเล็กน้อย เช่น ซิลิกาเจล เป็นตัวหุ้ม . เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยซิลิกาแล้ว เส้นใยนี้มีลักษณะพิเศษของค่าเช่าแกนกลางและค่ารูรับแสงที่มีตัวเลขสูง (NA) ดังนั้นจึงง่ายต่อการรวมกับแหล่งกำเนิดแสง LED ไดโอดเปล่งแสงและการสูญเสียมีขนาดเล็ก ดังนั้นจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) และการสื่อสารทางไกล
ใยแก้วนำแสงพลาสติก
นี่คือใยแก้วนำแสงที่ทั้งแกนและส่วนหุ้มทำจากพลาสติก (พอลิเมอร์) ผลิตภัณฑ์แรกเริ่มส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารด้วยแสงเพื่อการตกแต่งและการให้แสงนำทางและวงจรพันธะแสงระยะสั้น วัตถุดิบส่วนใหญ่เป็นแก้วอินทรีย์ (PMMA) โพลีสไตรีน (PS) และโพลีคาร์บอเนต (PC) การสูญเสียถูกจำกัดโดยโครงสร้างรวมของพลาสติก CH โดยทั่วไปแล้วจะสูงถึงสิบเดซิเบลต่อกม. เพื่อลดการสูญเสีย พลาสติกชุดฟลูออรีนจะถูกพัฒนาและนำไปใช้ เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางของใยแก้วนำแสงพลาสติกคือ 1000μm ซึ่งใหญ่กว่าเส้นใยควอตซ์แบบโหมดเดียว 100 เท่า การเชื่อมต่อจึงง่าย และงอและสร้างได้ง่าย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติโหมดที่มีดัชนีการหักเหของแสง (GI) ได้รับความสนใจจากสังคม เมื่อเร็ว ๆ นี้แอปพลิเคชันค่อนข้างเร็วในรถ&ภายใน LAN และอาจใช้ใน LAN ที่บ้านในอนาคต
ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว
ไฟเบอร์โหมดเดียว หมายถึงไฟเบอร์ที่สามารถส่งโหมดการขยายพันธุ์ได้เพียงโหมดเดียวในความยาวคลื่นทำงาน ปกติจะเรียกว่าไฟเบอร์โหมดเดียว (SMF: ไฟเบอร์โหมดเดียว) ปัจจุบันเป็นใยแก้วนำแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเคเบิลทีวีและการสื่อสารด้วยแสง เนื่องจากแกนกลางของเส้นใยมีความบางมาก (ประมาณ 10μm) และดัชนีการหักเหของแสงอยู่ในการกระจายแบบขั้นตอน เมื่อพารามิเตอร์ความถี่ V ปกติมีค่าน้อยกว่า 2.4 ในทางทฤษฎี สามารถสร้างการส่งผ่านโหมดเดียวได้เท่านั้น นอกจากนี้ SMF ไม่มีการกระจายแบบหลายโหมด ไม่เพียงแต่แถบความถี่ในการส่งข้อมูลจะกว้างกว่าเส้นใยที่มีโหมดเพิ่มเติมเท่านั้น แต่ยังเพิ่มและชดเชยการกระจายตัวของวัสดุและการกระจายโครงสร้างของ SMF และลักษณะการสังเคราะห์ของมันเกิดขึ้นเพื่อสร้างลักษณะของการกระจายตัวเป็นศูนย์ ซึ่งทำให้แถบความถี่การส่งกว้างขึ้น . ใน SMF มีหลายประเภทเนื่องจากความแตกต่างของสารเจือปนและวิธีการผลิต DePr-essed Clad Fiber (DePr-essed Clad Fiber) การหุ้มของมันเป็นโครงสร้างคู่ และการหุ้มที่อยู่ติดกับแกนกลางจะมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าการหุ้มกลับด้านด้านนอก
มัลติไฟเบอร์
เส้นใยมัลติโหมดหมายถึงเส้นใยที่โหมดการขยายพันธุ์ที่เป็นไปได้ของเส้นใยคือโหมดหลายโหมดตามความยาวคลื่นในการทำงาน เรียกว่าเส้นใยมัลติโหมด (MMF: MULti ModeFiber) เส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางคือ 50μm และเนื่องจากโหมดการส่งสามารถเข้าถึงได้หลายร้อย เมื่อเทียบกับ SMF แบนด์วิดท์การส่งจึงถูกครอบงำโดยการกระจายแบบโมดอลเป็นหลัก ในอดีต มีการใช้สำหรับการส่งสัญญาณทางไกลในระบบเคเบิลทีวีและระบบสื่อสาร นับตั้งแต่การเกิดขึ้นของเส้นใย SMF ดูเหมือนว่าจะสร้างผลิตภัณฑ์ทางประวัติศาสตร์ แต่ในความเป็นจริง เนื่องจาก MMF มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่ใหญ่กว่า SMF และง่ายต่อการรวมกับแหล่งกำเนิดแสง เช่น LED จึงมีข้อดีมากกว่าใน LAN จำนวนมาก ดังนั้น MMF จึงยังคงได้รับความสนใจอีกครั้งในด้านการสื่อสารระยะใกล้ เมื่อจำแนกประเภท MMF ตามการกระจายดัชนีการหักเหของแสง มีสองประเภท: ประเภทการไล่ระดับสี (GI) และประเภทขั้นตอน (SI) ดัชนีการหักเหของแสงประเภท GI จะสูงที่สุดที่กึ่งกลางแกน และค่อยๆ ลดลงตามส่วนหุ้ม เนื่องจากคลื่นแสงประเภท SI สะท้อนในใยแก้วนำแสง ความแตกต่างของเวลาของเส้นทางแสงแต่ละเส้นจึงถูกสร้างขึ้น ซึ่งทำให้คลื่นแสงที่ปล่อยออกมาบิดเบี้ยวและสีช็อตมีขนาดใหญ่ ด้วยเหตุนี้ แบนด์วิดท์การรับส่งข้อมูลจึงแคบลง และปัจจุบันมีแอปพลิเคชัน MMF ประเภท SI น้อยลง
ไฟเบอร์แบบกระจายตัว
เมื่อความยาวคลื่นในการทำงานของไฟเบอร์โหมดเดียวคือ 1.3Pm เส้นผ่านศูนย์กลางของสนามโหมดจะอยู่ที่ประมาณ 9Pm และการสูญเสียในการส่งสัญญาณจะอยู่ที่ 0.3dB/km ณ เวลานี้ ความยาวคลื่นที่มีการกระจายตัวเป็นศูนย์จะอยู่ที่เวลา 13:00 น. พอดี ในบรรดาเส้นใยแก้วนำแสงควอทซ์ การสูญเสียการส่งผ่านข้อมูลในส่วนเวลา 1.55 น. นั้นน้อยที่สุด (ประมาณ 0.2dB/km) จากวัตถุดิบ เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์เจือเออร์เบียม (EDFA) ที่ใช้งานได้จริงทำงานในย่านความถี่ 1.55 น. หากย่านความถี่นี้ไม่มีการกระจายตัว ก็จะเอื้อต่อการประยุกต์ใช้การส่งสัญญาณทางไกลในย่านความถี่ 1.55 น. ดังนั้น ด้วยการใช้ลักษณะชดเชยคอมโพสิตของการกระจายของวัสดุควอตซ์ในวัสดุเส้นใยและการกระจายตัวของโครงสร้างแกนอย่างชาญฉลาด การกระจายศูนย์เดิมของส่วน 1.3Pm สามารถเปลี่ยนเป็นส่วน 1.55pm เพื่อให้เป็นศูนย์กระจาย ดังนั้นจึงมีชื่อว่า Dispersion Shifted Fiber (DSF: DispersionShifted Fiber) วิธีการเพิ่มการกระจายตัวของโครงสร้างเป็นหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายดัชนีหักเหของแกน ในการส่งสัญญาณทางไกลของการสื่อสารด้วยแสง การกระจายตัวของไฟเบอร์เป็นศูนย์มีความสำคัญ แต่ไม่ใช่เพียงอย่างเดียว คุณสมบัติอื่นๆ ได้แก่ การสูญเสียต่ำ การเชื่อมต่อที่ง่าย การสร้างสายเคเบิล หรือการเปลี่ยนแปลงลักษณะเล็กน้อยระหว่างการทำงาน (รวมถึงผลกระทบจากการดัดงอ การยืดตัว และการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม) DSF ได้รับการออกแบบเพื่อพิจารณาปัจจัยเหล่านี้อย่างครอบคลุม
ไฟเบอร์แบบกระจายตัว
Dispersion shifted fiber (DSF) เป็นไฟเบอร์โหมดเดียวที่ออกแบบโดยไม่มีการกระจายตัวในแถบความถี่ 1.55pm เส้นใยแบบกระจายตัว (DFF: Dispersion Flattened Fiber) มีช่วงความยาวคลื่นกว้างตั้งแต่ 1.3 น. ถึง 1.55 น. การกระจายตัวสามารถทำได้ต่ำมาก และเส้นใยที่มีการกระจายตัวเกือบเป็นศูนย์เรียกว่า DFF เนื่องจาก DFF ต้องลดการกระจายในช่วง 13:00 น. ถึง 1.55 น. จำเป็นต้องทำการออกแบบที่ซับซ้อนสำหรับการกระจายดัชนีการหักเหของแสงของใยแก้วนำแสง อย่างไรก็ตาม ไฟเบอร์ชนิดนี้เหมาะสำหรับสายมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) เนื่องจากกระบวนการของไฟเบอร์ DFF นั้นซับซ้อนกว่า ต้นทุนจึงแพงกว่า ในอนาคตเมื่อผลผลิตเพิ่มขึ้น ราคาก็จะลดลงด้วย
ไฟเบอร์ชดเชยการกระจาย
สำหรับระบบลำตัวที่ใช้เส้นใยโหมดเดียว ส่วนใหญ่สร้างโดยใช้เส้นใยที่มีการกระจายตัวเป็นศูนย์ในช่วง 1.3 น. อย่างไรก็ตาม ตอนนี้การสูญเสียน้อยที่สุดคือ 15.55 น. เนื่องจากการใช้ EDFA ในทางปฏิบัติ จะเป็นประโยชน์อย่างมากหากความยาวคลื่น 1.55 น. สามารถใช้งานได้บนเส้นใยที่มีการกระจายตัวเป็นศูนย์เวลา 1.3 น. เนื่องจากในเส้นใยกระจายตัวเป็นศูนย์ 1.3Pm การกระจายในย่านความถี่ 1.55Pm จะอยู่ที่ประมาณ 16ps/km/nm ถ้าส่วนของไฟเบอร์ที่มีเครื่องหมายตรงข้ามของการกระจายถูกแทรกเข้าไปในสายไฟเบอร์ออปติกนี้ การกระจายตัวของสายออปติคัลทั้งหมดสามารถทำให้เป็นศูนย์ได้ ไฟเบอร์ที่ใช้เพื่อการนี้เรียกว่า Dispersion Compensation Fiber (DCF: DisPersion Compe-nsation Fiber) เมื่อเทียบกับเส้นใยกระจายตัวเป็นศูนย์มาตรฐานเวลา 1.3:00 น. DCF มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่บางกว่าและดัชนีการหักเหของแสงที่ต่างกันมากกว่า DCF ยังเป็นส่วนสำคัญของเส้นออปติคัล WDM
โพลาไรเซชันรักษาไฟเบอร์
คลื่นแสงที่แพร่กระจายในใยแก้วนำแสงมีคุณสมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นนอกจากโหมดคลื่นเดียวแบบคลื่นแสงพื้นฐานแล้ว ยังมีโหมดการกระจายสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (TE, TM) ตั้งฉากสองโหมด โดยทั่วไป เนื่องจากโครงสร้างของส่วนไฟเบอร์มีความสมมาตรเป็นวงกลม ค่าคงที่การแพร่กระจายของโหมดโพลาไรซ์ทั้งสองจะเท่ากัน และไฟโพลาไรซ์ทั้งสองจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน อย่างไรก็ตาม ที่จริงแล้ว เส้นใยไม่ได้สมมาตรกันเป็นวงกลมอย่างสมบูรณ์ ปัจจัยการรวมระหว่างโหมดโพลาไรซ์มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอบนแกนออปติคัล การกระจายตัวที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของแสงโพลาไรซ์นี้เรียกว่าการกระจายโหมดโพลาไรซ์ (PMD) สำหรับเคเบิลทีวีที่จำหน่ายภาพเป็นหลัก ผลกระทบไม่มากนัก แต่สำหรับบริการบางอย่างที่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับอัลตร้าไวด์แบนด์ในอนาคต เช่น
① เมื่อใช้การตรวจจับเฮเทอโรไดน์ในการสื่อสารที่สอดคล้องกัน เมื่อโพลาไรซ์ของคลื่นแสงจำเป็นต้องมีเสถียรภาพมากขึ้น
②เมื่อลักษณะอินพุตและเอาต์พุตของอุปกรณ์ออปติคัลเกี่ยวข้องกับโพลาไรซ์
③เมื่อสร้างขั้วออปติคัลคัปเปิ้ลและโพลาไรเซอร์หรือ depolarizers เพื่อรักษาโพลาไรซ์ ฯลฯ
④ ทำเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงที่ใช้การรบกวนของแสง ฯลฯ
ในกรณีที่จำเป็นต้องรักษาโพลาไรซ์ให้คงที่ เส้นใยที่ได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อให้สถานะโพลาไรซ์ไม่เปลี่ยนแปลงจะเรียกว่าเส้นใยที่คงสภาพโพลาไรซ์ (PMF: เส้นใยคงสภาพโพลาไรซ์) หรือเส้นใยโพลาไรซ์แบบตายตัว
ใยแก้วนำแสง
ไฟเบอร์แบบไบรีฟรินเจนต์หมายถึงไฟเบอร์แบบโหมดเดียวที่สามารถส่งโหมดโพลาไรเซชันโดยธรรมชาติสองโหมดซึ่งเป็นมุมฉากซึ่งกันและกัน ปรากฏการณ์ที่ดัชนีหักเหแตกต่างกันไปตามทิศทางของการโก่งตัวเรียกว่า birefringence เรียกอีกอย่างว่าเส้นใย PANDA นั่นคือเส้นใยโพลาไรเซชันบำรุงรักษาและเส้นใยลดการดูดซึม มันถูกจัดเรียงในสองทิศทางตามขวางของแกน โดยมีส่วนแก้วที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนขนาดใหญ่และหน้าตัดเป็นวงกลม ในกระบวนการดึงเส้นใยที่อุณหภูมิสูง ชิ้นส่วนเหล่านี้จะหดตัว ซึ่งส่งผลให้เกิดการยืดตัวในทิศทาง y ของแกนกลาง และในขณะเดียวกันความเค้นอัดในทิศทาง x ส่งผลให้วัสดุไฟเบอร์เกิดเอฟเฟกต์โฟโตอีลาสติก และดัชนีการหักเหของแสงในทิศทาง X และทิศทาง y แตกต่างกัน ตามหลักการนี้ ผลของการรักษาค่าคงที่โพลาไรซ์จะบรรลุผล
ไฟเบอร์ป้องกันสิ่งแวดล้อมที่ไม่ดี
อุณหภูมิสภาพแวดล้อมการทำงานปกติของใยแก้วนำแสงสำหรับการสื่อสารอาจอยู่ระหว่าง -40 ℃ ถึง +60 ℃ และการออกแบบยังอิงตามสมมติฐานที่ว่าไม่มีรังสีปริมาณมาก ในทางตรงกันข้าม สำหรับอุณหภูมิที่ต่ำกว่าหรืออุณหภูมิที่สูงขึ้นและสภาพแวดล้อมที่รุนแรงสามารถรับแรงกดดันสูงหรือแรงภายนอกและสัมผัสกับรังสีได้ เส้นใยที่สามารถทำงานได้เรียกว่า Hard Condition Resistant Fiber (Hard Condition Resistant Fiber) โดยทั่วไป เพื่อที่จะปกป้องพื้นผิวของใยแก้วนำแสงด้วยกลไก พลาสติกอีกชั้นหนึ่งจะถูกเคลือบ อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ฟังก์ชันป้องกันของพลาสติกจะลดลง ซึ่งทำให้อุณหภูมิในการใช้งานลดลง หากคุณเปลี่ยนไปใช้พลาสติกทนความร้อน เช่น เทฟลอน (เทฟลอน) และเรซินอื่นๆ คุณสามารถทำงานที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียสได้ นอกจากนี้ยังมีโลหะเช่นนิกเกิล (Ni) และอลูมิเนียม (Al) ที่เคลือบบนพื้นผิวของแก้วควอทซ์ ไฟเบอร์ชนิดนี้เรียกว่า ไฟเบอร์ทนความร้อน (Heat Resistant Fiber) นอกจากนี้ เมื่อใยแก้วนำแสงถูกฉายรังสี การสูญเสียแสงจะเพิ่มขึ้น เนื่องจากเมื่อแก้วควอทซ์สัมผัสกับรังสี ความบกพร่องของโครงสร้าง (หรือที่เรียกว่าศูนย์สี: ศูนย์สี) จะปรากฏในแก้ว และการสูญเสียจะเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะที่ความยาวคลื่น 0.4-07.00 น. วิธีการป้องกันคือเปลี่ยนไปใช้แก้วควอทซ์เจือด้วยองค์ประกอบ OH หรือ F ซึ่งสามารถยับยั้งข้อบกพร่องการสูญเสียที่เกิดจากรังสีได้ ไฟเบอร์ชนิดนี้เรียกว่า Radiation Resistant Fiber และส่วนใหญ่จะใช้ในกระจกใยแก้วนำแสงสำหรับการตรวจสอบสถานีพลังงานนิวเคลียร์
ไฟเบอร์เคลือบสุญญากาศ
เพื่อรักษาเสถียรภาพในระยะยาวของความแข็งแรงเชิงกลและการสูญเสียใยแก้วนำแสง พื้นผิวแก้วเคลือบด้วยวัสดุอนินทรีย์ เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ไททาเนียมคาร์ไบด์ (TiC) และคาร์บอน (C) เพื่อป้องกันน้ำ และไฮโดรเจนจากภายนอก การแพร่กระจายของใยแก้วนำแสงที่ผลิตขึ้น (HCF Hermetically Coated Fiber) ปัจจุบันนิยมใช้ในกระบวนการผลิตการสะสมไอเคมี (CVD) เพื่อใช้ชั้นคาร์บอนสะสมที่ความเร็วสูงเพื่อให้ได้ผลการปิดผนึกที่เพียงพอ ใยแก้วนำแสงเคลือบคาร์บอน (CCF) นี้สามารถตัดการบุกรุกของใยแก้วนำแสงจากโมเลกุลไฮโดรเจนภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีรายงานว่าสามารถบำรุงรักษาได้ 20 ปีโดยไม่เพิ่มการสูญเสียในสภาพแวดล้อมไฮโดรเจนที่อุณหภูมิห้อง แน่นอนว่าค่าสัมประสิทธิ์ความล้า (Fatigue Parameter) มีค่ามากกว่า 200 ในการป้องกันการบุกรุกของความชื้นและชะลอกระบวนการความล้าของความแข็งแรงทางกล ดังนั้น HCF จึงถูกใช้ในระบบที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น สายเคเบิลออปติคัลใต้น้ำ
เส้นใยเคลือบคาร์บอน
ใยแก้วนำแสงที่เคลือบด้วยฟิล์มคาร์บอนบนพื้นผิวของใยแก้วนำแสงแบบควอตซ์เรียกว่าเส้นใยเคลือบคาร์บอน (CCF: Carbon Coated Fiber) กลไกคือการใช้ฟิล์มคาร์บอนหนาแน่นเพื่อแยกพื้นผิวของใยแก้วนำแสงออกจากโลกภายนอก เพื่อปรับปรุงการสูญเสียความล้าเชิงกลของใยแก้วนำแสงและเพิ่มการสูญเสียโมเลกุลไฮโดรเจน CCF เป็นใยแก้วนำแสงเคลือบสุญญากาศชนิดหนึ่ง (HCF)
ใยแก้วนำแสงเคลือบโลหะ
เส้นใยเคลือบโลหะ (Metal Coated Fiber) เป็นใยแก้วนำแสงที่เคลือบด้วยชั้นโลหะเช่น Ni, Cu, Al เป็นต้น บนพื้นผิวของใยแก้วนำแสง นอกจากนี้ยังมีการเคลือบพลาสติกที่ด้านนอกของชั้นโลหะเพื่อเพิ่มความทนทานต่อความร้อนและพร้อมใช้งานสำหรับการเพิ่มพลังงานและการเชื่อม เป็นหนึ่งในเส้นใยแก้วนำแสงที่ป้องกันสภาพแวดล้อมที่ไม่ดี และยังสามารถใช้เป็นส่วนประกอบของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้อีกด้วย ผลิตภัณฑ์ในยุคแรก ๆ ทำด้วยการเคลือบโลหะหลอมเหลวระหว่างกระบวนการวาด เนื่องจากวิธีนี้มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวระหว่างแก้วกับโลหะมากเกินไป จะทำให้สูญเสียการดัดงอเล็กน้อย และอัตราการใช้จริงไม่สูง เมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากความสำเร็จของวิธีการเคลือบแบบไม่สูญเสียต่ำบนพื้นผิวของใยแก้วนำแสงที่สูญเสียต่ำประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุงอย่างมาก
ใยเจือดินหายาก
ในแกนไฟเบอร์นั้น ไฟเบอร์จะถูกเจือด้วยธาตุแรร์เอิร์ธ เช่น Er, Nd และ Pr. ในปี 1985 Payne แห่งมหาวิทยาลัย Southampton ในสหราชอาณาจักรได้ค้นพบครั้งแรกว่า Rare Earth DoPed Fiber (Rare Earth DoPed Fiber) มีปรากฏการณ์ของการสั่นด้วยเลเซอร์และการขยายแสง ดังนั้นตั้งแต่นั้นมา ม่านขยายแสงเช่นเหยื่อจึงถูกเปิดเผย EDFA เวลา 1.55 น. ที่ใช้งานได้จริงในขณะนี้คือการใช้ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวที่เจือด้วยเหยื่อ และใช้เลเซอร์ 1.47 น. สำหรับการกระตุ้นเพื่อให้ได้การขยายสัญญาณออปติคัล 1.55 น. นอกจากนี้ แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ฟลูออไรด์เจือข้อผิดพลาด (PDFA) ยังอยู่ระหว่างการพัฒนา
รามันไฟเบอร์
เอฟเฟกต์รามันหมายความว่าเมื่อฉายแสงความถี่เดียวแบบเอกรงค์เข้าไปในสสาร แสงที่กระจัดกระจายของความถี่ f±fR และ f±2fR อื่นที่ไม่ใช่ความถี่ f จะปรากฏในแสงที่กระจัดกระจาย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่ารามันเอฟเฟค . เพราะมันเกิดจากการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของสารกับการเคลื่อนที่ของโครงตาข่าย เมื่อสารดูดซับพลังงาน จำนวนการสั่นของแสงจะน้อยลง และแสงที่กระจัดกระจายเรียกว่าเส้นสโตกส์ ในทางกลับกัน แสงที่กระจัดกระจายซึ่งได้รับพลังงานจากสสารและเพิ่มจำนวนการสั่นสะท้านเรียกว่าเส้นต่อต้านสโตกส์ ดังนั้นค่าเบี่ยงเบน FR ของจำนวนการสั่นสะเทือนจึงสะท้อนถึงระดับพลังงานและสามารถแสดงค่าที่มีอยู่ในสารได้ เส้นใยที่ทำโดยใช้สื่อไม่เชิงเส้นนี้เรียกว่า รามันไฟเบอร์ (RF: Raman Fiber) เพื่อจำกัดแสงในแกนไฟเบอร์ขนาดเล็กสำหรับการขยายพันธุ์ทางไกล ผลกระทบจากปฏิกิริยาระหว่างแสงและสสารจะปรากฏขึ้น ซึ่งจะทำให้รูปคลื่นสัญญาณไม่บิดเบือนและรับรู้การส่งสัญญาณทางไกล เมื่อแสงอินพุตได้รับการปรับปรุง จะได้รับแสงกระจัดกระจายที่เหนี่ยวนำที่สอดคล้องกัน เลเซอร์ไฟเบอร์รามันใช้สำหรับตรวจจับแสงกระเจิงของรามัน ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับการวัดทางสเปกโตรสโกปีและการทดสอบการกระจายตัวของไฟเบอร์ นอกจากนี้ การเหนี่ยวนำให้เกิดการกระเจิงของรามันในการสื่อสารทางไกลของใยแก้วนำแสง กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาในฐานะเครื่องขยายสัญญาณแสง
เส้นใยนอกรีต
แกนกลางของใยแก้วนำแสงมาตรฐานตั้งอยู่ตรงกลางของส่วนหุ้ม และรูปร่างหน้าตัดของแกนและส่วนหุ้มมีศูนย์กลาง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการใช้งานที่แตกต่างกัน จึงมีบางกรณีที่ตำแหน่งแกน รูปทรงแกน และรูปร่างหุ้มถูกสร้างในสถานะต่างๆ กัน หรือการหุ้มหุ้มมีรูพรุนเพื่อสร้างโครงสร้างรูปทรงพิเศษ เมื่อเทียบกับเส้นใยแก้วนำแสงมาตรฐาน เส้นใยนำแสงเหล่านี้เรียกว่าเส้นใยแก้วนำแสงรูปทรงพิเศษ Excentric Core Fiber (Excentric Core Fiber) เป็นเส้นใยรูปทรงพิเศษชนิดหนึ่ง แกนกลางตั้งอยู่นอกศูนย์และใกล้กับตำแหน่งนอกรีตของเส้นด้านนอกของการหุ้ม เนื่องจากแกนกลางอยู่ใกล้กับพื้นผิว ส่วนหนึ่งของสนามแสงจะแผ่กระจายไปทั่วเปลือกหุ้ม (เรียกว่าคลื่น Evanescent) เมื่อใช้ปรากฏการณ์นี้ จะสามารถตรวจพบว่ามีหรือไม่มีสารติดอยู่และการเปลี่ยนแปลงของดัชนีการหักเหของแสง ไฟเบอร์นอกรีต (ECF) ส่วนใหญ่จะใช้เป็นเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงสำหรับตรวจจับสาร เมื่อรวมกับวิธีทดสอบออปติคัลโดเมนรีเฟลกโตมิเตอร์ (OTDR) แล้ว ยังสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์การกระจายได้อีกด้วย
เส้นใยเรืองแสง
ใช้ใยแก้วนำแสงที่ทำจากวัสดุเรืองแสง เป็นส่วนหนึ่งของการเรืองแสงที่เกิดขึ้นเมื่อมีการฉายรังสีด้วยคลื่นแสง เช่น การแผ่รังสี รังสีอัลตราไวโอเลต เป็นต้น ซึ่งสามารถส่งผ่านใยแก้วนำแสงได้โดยการปิดใยแก้วนำแสง เส้นใยเรืองแสง (Luminescent Fiber) สามารถใช้ตรวจจับการแผ่รังสีและรังสีอัลตราไวโอเลต ตลอดจนการแปลงความยาวคลื่น หรือเป็นเซ็นเซอร์อุณหภูมิ เซ็นเซอร์เคมี เรียกอีกอย่างว่า Scintillation Fiber ในการตรวจจับรังสี จากมุมมองของวัสดุเรืองแสงและยาสลบ เส้นใยแก้วนำแสงพลาสติกกำลังได้รับการพัฒนา
ไฟเบอร์มัลติคอร์
ใยแก้วนำแสงปกติประกอบด้วยบริเวณแกนกลางและส่วนหุ้มโดยรอบ อย่างไรก็ตาม Multi Core Fiber มีหลายคอร์ในพื้นที่หุ้มทั่วไป เนื่องจากความใกล้ชิดของแกนกลางซึ่งกันและกันจึงมีสองหน้าที่ หนึ่งคือระยะห่างแกนกลางมีขนาดใหญ่ กล่าวคือไม่มีโครงสร้างการมีเพศสัมพันธ์ทางแสง ใยแก้วนำแสงชนิดนี้สามารถเพิ่มความหนาแน่นของการรวมต่อหน่วยพื้นที่ของสายส่ง ในการสื่อสารแบบออปติคัล สายแพที่มีหลายคอร์สามารถสร้างขึ้นได้ ในขณะที่ในสาขาที่ไม่ใช่การสื่อสาร เนื่องจากมีการสร้างคอร์หลายพันคอร์ไว้เป็นพันๆ คอร์ อย่างที่สองคือการทำให้ระยะห่างระหว่างแกนใกล้กัน ซึ่งสามารถทำให้เกิดการมีเพศสัมพันธ์ของคลื่นแสงได้ โดยใช้หลักการนี้ เซ็นเซอร์แบบดูอัลคอร์หรืออุปกรณ์วงจรออปติคัลกำลังได้รับการพัฒนา
เส้นใยกลวง
ใยแก้วนำแสงทำเป็นแกนกลวงเพื่อสร้างช่องว่างทรงกระบอก ใยแก้วนำแสงที่ใช้สำหรับการส่งผ่านแสงเรียกว่าเส้นใยกลวง (Hollow Fiber) ใยแก้วนำแสงแบบฮอลโลว์ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการส่งพลังงาน และสามารถใช้สำหรับการส่งพลังงานแสงเอ็กซ์เรย์ อัลตราไวโอเลต และอินฟราเรดไกล โครงสร้างเส้นใยกลวงมีสองประเภท: แบบแรกคือทำให้แก้วเป็นทรงกระบอก และแกนกลางและหลักการหุ้มจะเหมือนกับแบบขั้นบันได ใช้แสงสะท้อนทั้งหมดระหว่างอากาศกับกระจกเพื่อกระจาย เนื่องจากแสงส่วนใหญ่สามารถส่งผ่านในอากาศได้โดยไม่สูญเสียแสง จึงมีหน้าที่ในการกระจายแสงในระยะทางที่กำหนด ประการที่สองคือการทำให้การสะท้อนของพื้นผิวด้านในของทรงกระบอกใกล้เคียงกับ 1 เพื่อลดการสูญเสียการสะท้อน เพื่อปรับปรุงการสะท้อนแสง มีการตั้งค่าไดอิเล็กทริกในหลอดไฟเพื่อลดการสูญเสียในช่วงความยาวคลื่นในการทำงาน ตัวอย่างเช่น การสูญเสียความยาวคลื่น 22.00 น. อาจสูงถึงหลายเดซิเบล/ม.
พอลิเมอร์
ตามวัสดุมีใยแก้วนำแสงอนินทรีย์และใยแก้วนำแสงโพลีเมอร์ อดีตใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม วัสดุใยแก้วนำแสงอนินทรีย์แบ่งออกเป็นสองประเภท: ส่วนประกอบเดียวและหลายองค์ประกอบ ส่วนประกอบเดียวคือควอตซ์ และวัตถุดิบหลักคือ ซิลิกอนเตตระคลอไรด์ ฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์ และโบรอนไตรโบรไมด์ ความบริสุทธิ์ของมันต้องการให้เนื้อหาที่ไม่บริสุทธิ์ของไอออนโลหะทรานซิชัน เช่น ทองแดง เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล แมงกานีส โครเมียม และวานาเดียมน้อยกว่า 10ppb นอกจากนี้ ความต้องการ OH-ion ยังน้อยกว่า 10ppb เส้นใยควอตซ์มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย มีวัตถุดิบหลายองค์ประกอบ ส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนไดออกไซด์ โบรอนไตรออกไซด์ โซเดียมไนเตรต แทลเลียมออกไซด์และอื่น ๆ วัสดุนี้ยังไม่เป็นที่นิยม ใยแก้วนำแสงโพลีเมอร์เป็นใยแก้วนำแสงที่ทำจากโพลีเมอร์โปร่งใส ซึ่งประกอบด้วยวัสดุแกนเส้นใยและวัสดุปลอก วัสดุหลักคือเส้นใยที่ทำจากพอลิเมทิลเมทาคริเลตหรือพอลิสไตรีนที่มีความบริสุทธิ์สูงและส่งสัญญาณได้สูง และชั้นนอกเป็นพอลิเมอร์ที่มีฟลูออรีนหรือโพลีเมอร์ซิลิกอนอินทรีย์
การสูญเสียแสงของใยแก้วนำแสงพอลิเมอร์ค่อนข้างสูง ในปี 1982 บริษัท Japan Telegraph and Telegraph ใช้เส้นใยโพลีเมอร์เมทิลเมทาคริเลตดิวเทอเรตเป็นวัสดุหลัก และอัตราการสูญเสียแสงลดลงเหลือ 20dB/km อย่างไรก็ตาม ลักษณะเฉพาะของใยแก้วนำแสงโพลีเมอร์คือ สามารถทำใยแก้วนำแสงขนาดใหญ่ รูรับแสงตัวเลขขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพการมีเพศสัมพันธ์สูงของแหล่งกำเนิดแสง ความยืดหยุ่นที่ดี การโค้งงอเล็กน้อยไม่ส่งผลต่อความสามารถในการนำทางแสง การจัดเรียงและการยึดติดที่ง่าย ใช้งานง่าย และต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม การสูญเสียการมองเห็นมีขนาดใหญ่ และสามารถใช้ได้ในระยะทางสั้น ๆ เท่านั้น ใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียแสง 10 ~ 100dB / km สามารถส่งได้หลายร้อยเมตร
โพลาไรเซชันรักษาไฟเบอร์
เส้นใยที่คงสภาพโพลาไรซ์: เส้นใยที่คงสภาพโพลาไรซ์ไว้จะส่งแสงโพลาไรซ์เชิงเส้น ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ เช่น การบินและอวกาศ การบิน การนำทาง เทคโนโลยีการผลิตทางอุตสาหกรรม และการสื่อสาร ในเซ็นเซอร์ไฟเบอร์อินเตอร์เฟอโรเมตริกตามการตรวจจับแบบออปติคัลที่เชื่อมโยงกัน การใช้ไฟเบอร์ที่รักษาโพลาไรซ์สามารถมั่นใจได้ว่าทิศทางโพลาไรซ์เชิงเส้นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สอดคล้องกัน และบรรลุการวัดปริมาณทางกายภาพที่มีความแม่นยำสูง เนื่องจากไฟเบอร์ออปติกชนิดพิเศษ ไฟเบอร์ที่คงสภาพโพลาไรซ์ส่วนใหญ่จะใช้ในเซนเซอร์ เช่น ไจโรสโคปใยแก้วนำแสง ไฮโดรโฟนไฟเบอร์ออปติก และระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง เช่น DWDM และ EDFA เนื่องจากไจโรสโคปใยแก้วนำแสงและไฮโดรโฟนใยแก้วนำแสงสามารถใช้ในการนำทางเฉื่อยของทหารและโซนาร์ พวกมันจึงเป็นผลิตภัณฑ์ไฮเทค และไฟเบอร์ที่คงสภาพโพลาไรเซชันเป็นส่วนประกอบหลัก ไฟเบอร์ที่คงสภาพโพลาไรซ์จึงรวมอยู่ในรายการของการคว่ำบาตรต่อจีน โดยประเทศพัฒนาแล้วตะวันตก ในขั้นตอนการวาดภาพของเส้นใยที่รักษาโพลาไรซ์ เนื่องจากข้อบกพร่องของโครงสร้างที่เกิดขึ้นภายในเส้นใย ประสิทธิภาพการรักษาโพลาไรซ์จะลดลง นั่นคือเมื่อแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นถูกส่งไปตามแกนลักษณะเฉพาะของไฟเบอร์ ส่วนหนึ่งของสัญญาณออปติคัลจะถูกรวมเข้าด้วยกัน แกนลักษณะเฉพาะในท้ายที่สุดส่งผลให้อัตราส่วนการสูญเสียโพลาไรซ์ของสัญญาณแสงโพลาไรซ์เอาท์พุตลดลง ข้อบกพร่องนี้ส่งผลต่อผลกระทบ birefringence ในเส้นใย ในการคงสภาพโพลาไรเซชันของไฟเบอร์ ยิ่งเอฟเฟกต์การหักเหของแสงคู่และความยาวคลื่นสั้นลงเท่าใด การรักษาสถานะโพลาไรซ์ของแสงที่ส่องผ่านก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
การประยุกต์ใช้และทิศทางการพัฒนาในอนาคตของโพลาไรซ์ที่รักษาเส้นใย
ใยแก้วนำแสงที่รักษาโพลาไรซ์จะมีความต้องการของตลาดมากขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในโลกและการพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่อย่างต่อเนื่อง เส้นใยแก้วนำแสงที่รักษาโพลาไรซ์จะพัฒนาในทิศทางต่อไปนี้:
(1) ใช้เทคโนโลยีใหม่ของเส้นใยคริสตัลโฟโตนิกเพื่อผลิตเส้นใยโพลาไรซ์ที่มีประสิทธิภาพสูงชนิดใหม่
(2) พัฒนาใยแก้วนำแสงที่รักษาโพลาไรซ์แบบปรับอุณหภูมิได้เพื่อตอบสนองความต้องการของการบินและอวกาศและสาขาอื่น ๆ
(3) พัฒนาเส้นใยบำรุงรักษาโพลาไรซ์เจือดินที่หายากหลายชนิดเพื่อตอบสนองความต้องการของเครื่องขยายสัญญาณแสงและการใช้งานอุปกรณ์อื่น ๆ
(4) พัฒนาเส้นใยรักษาโพลาไรด์ฟลูออไรด์เพื่อส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีการรบกวนใยแก้วนำแสงในด้านเทคโนโลยีดาราศาสตร์อินฟราเรด
(5) ไฟเบอร์รักษาโพลาไรซ์แบบลดทอนต่ำ: ด้วยการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีไฟเบอร์โหมดเดียว การสูญเสีย การกระจายตัวของวัสดุ และการกระจายตัวของท่อนำคลื่นจะไม่เป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการสื่อสารไฟเบอร์อีกต่อไป และการกระจายโหมดโพลาไรซ์ (PMD) ของ single- ใยแก้วนำแสงได้กลายเป็นข้อ จำกัด อย่างค่อยเป็นค่อยไป ปัญหาคอขวดที่ร้ายแรงที่สุดของคุณภาพการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงมีความโดดเด่นเป็นพิเศษในระบบการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงความเร็วสูงที่ 10 Gbit/s ขึ้นไป
(6) ใช้เอฟเฟกต์ Kerr และเอฟเฟกต์การหมุนของฟาราเดย์เพื่อผลิตอุปกรณ์แสงโพลาไรซ์
นอกจากนี้ตามหัวไฟเบอร์ต่างๆ ยังมี C-Lens จี-เลนส์. เลนส์สีเขียว
ข้อกำหนดใยแก้วนำแสงทั่วไปแบบพับได้
โหมดเดี่ยว: 8/125μm, 9/125μm, 10/125μm
มัลติโหมด: 50/125μm, มาตรฐานยุโรป
62.5/125μm, อเมริกันสแตนดาร์ด
เครือข่ายอุตสาหกรรม การแพทย์ และความเร็วต่ำ: 100/140μm, 200/230μm
พลาสติก: 98/1000μm ใช้สำหรับควบคุมรถยนต์
