ส่วนประกอบของใยแก้วนำแสงคืออะไร
อะไรคือส่วนประกอบของใยแก้วนำแสง ใยแก้วนำแสงทั่วไปประกอบด้วยสามองค์ประกอบหลัก: แกนซึ่งถือแสง; หุ้มซึ่งล้อมรอบแกนกลางด้วยดัชนีการหักเหของแสงที่ต่ำกว่าและมีแสง; และสารเคลือบผิวซึ่งช่วยปกป้องเส้นใยที่เปราะบางภายใน
แกน
แกนกลาง ซึ่งแบกแสงเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของใยแก้วนำแสง แกนใยแก้วนำแสงมักจะทำจากแก้วแม้ว่าบางส่วนทำจากพลาสติก แก้วที่ใช้ในแกนกลางนั้นเป็นซิลิคอนไดออกไซด์บริสุทธิ์อย่างยิ่ง (SiO2) ซึ่งเป็นวัสดุที่ชัดเจนว่าคุณสามารถมองดูได้ไกลถึง 5 ไมล์ราวกับว่าคุณมองผ่านหน้าต่างบ้าน
ในกระบวนการผลิตสารเจือปนเช่นเจอร์มาเนียฟอสฟอรัสเพนท็อกไซด์หรืออลูมินาถูกใช้เพื่อเพิ่มดัชนีการหักเหของแสงภายใต้สภาวะควบคุม
แกนใยแก้วนำแสงผลิตขึ้นในเส้นผ่าศูนย์กลางที่แตกต่างกันสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน แกนแก้วทั่วไปมีขนาดตั้งแต่ 3.7um ถึง 200um ขนาดแกนที่ใช้กันทั่วไปในการสื่อสารโทรคมนาคมคือ 9um, 50um และ 62.5um แกนใยแก้วนำแสงพลาสติกมีขนาดใหญ่กว่าแก้วมาก แกนพลาสติกขนาดที่นิยมคือ 980um
cladding
ส่วน หุ้ม ล้อมรอบแกนกลางและจัดทำดัชนีการหักเหของแสงที่ต่ำกว่าเพื่อให้ใยแก้วนำแสงทำงานได้ เมื่อใช้หุ้มกระจกส่วนหุ้มและแกนผลิตร่วมกันจากวัสดุที่ใช้ซิลิกอนไดออกไซด์เดียวกันในสถานะหลอมรวมอย่างถาวร กระบวนการผลิตจะเพิ่มสารเจือปนในแกนกลางและส่วนหุ้มที่แตกต่างกันเพื่อรักษาความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงระหว่างพวกเขาประมาณ 1%
แกนกลางทั่วไปอาจมีดัชนีหักเห 1.49 ที่ 1300nm ในขณะที่การหุ้มอาจมีดัชนีหักเห 1.47 อย่างไรก็ตามตัวเลขเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น แกนกลางของเส้นใยเดียวกันจะมีดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างกันที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน
เช่นเดียวกับแกนกลางแผ่นหุ้มผลิตในขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางมาตรฐาน เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใช้กันมากที่สุดทั้งสองคือ 125um และ 140um โดยทั่วไปการหุ้ม 125um รองรับขนาดแกนของ 9um, 50um, 62.5um และ 85um โดยทั่วไปการหุ้ม 140um จะมีแกน 100um
การเคลือบผิว
เคลือบ เป็นชั้นป้องกัน ture ของใยแก้วนำแสง การเคลือบจะดูดซับแรงกระแทก, ชื่อเล่น, รอยถลอกและแม้แต่ความชื้นที่อาจสร้างความเสียหายต่อส่วนหุ้ม ใยแก้วนำแสงก็บอบบางมาก กรงขังด้วยกล้องจุลทรรศน์เดียวในการหุ้มอาจทำให้ใยแก้วนำแสงแตกเมื่อมันงอ การเคลือบผิวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเส้นใยแก้วทั้งหมดและไม่สามารถขายได้หากไม่มี
การเคลือบป้องกัน แต่เพียงผู้เดียว มันไม่ได้ส่งผลต่อความสามารถในการบรรทุกแสงของไฟเบอร์ออปติก แต่อย่างใด เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของการเคลือบนั้นมักจะอยู่ที่ 250um หรือ 500um โดยทั่วไปการเคลือบจะไม่มีสี อย่างไรก็ตามในบางแอปพลิเคชันการเคลือบสีเพื่อให้สามารถระบุเส้นใยแก้วนำแสงในกลุ่มของเส้นใยนำแสงได้
การเคลือบที่พบบนเส้นใยนำแสงนั้นถูกเลือกสำหรับประสิทธิภาพหรือสภาพแวดล้อมเฉพาะประเภท หนึ่งในการเคลือบที่พบมากที่สุดคืออะคริเลต โดยทั่วไปจะใช้การเคลือบนี้ในสองชั้น การเคลือบหลักถูกนำไปใช้โดยตรงบนหุ้ม การเคลือบนี้จะอ่อนนุ่มและให้เบาะสำหรับใยแก้วนำแสงเมื่อมันงอ การเคลือบผิวที่สองนั้นยากกว่าการเคลือบผิวหลักและให้ผิวด้านนอกที่แข็ง อย่างไรก็ตามอะคริเลตมีข้อ จำกัด ในประสิทธิภาพของอุณหภูมิ อะคริเลตทั่วไปอาจทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 125 องศาเซลเซียส
ซิลิโคนคาร์บอนและโพลีอิไมด์เป็นสารเคลือบที่อาจพบได้ในเส้นใยนำแสงที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นที่เกี่ยวข้องกับ avionics การบินและอวกาศ พวกเขายังสามารถใช้กับเส้นใยแสงที่ออกแบบมาสำหรับการขุดหรือการขุดเจาะน้ำมันและก๊าซ
มาตรฐาน
ในขณะที่มีความเป็นไปได้หลายอย่างในการรวมกันของแกนกลางและขนาดกาบด้านมาตรฐานที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าตัวเชื่อมต่อและอุปกรณ์สามารถจับคู่ได้อย่างเหมาะสม สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กเท่ากับที่ใช้ในไฟเบอร์ออปติกซึ่งแม้แต่การเยื้องแนวเล็กน้อยอาจทำให้ระบบทั้งหมดไร้ประโยชน์
สององค์กรเผยแพร่มาตรฐานที่กำหนดประสิทธิภาพของเส้นใยนำแสงที่ใช้ในอุตสาหกรรมโทรคมนาคม พวกเขาเป็นสมาคมอุตสาหกรรมโทรคมนาคม (TIA) และสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) ในขณะที่ TIA และ ITU เผยแพร่มาตรฐานมากมายเกี่ยวกับใยแก้วนำแสงมาตรฐานสำคัญที่คุณควรคุ้นเคยกับ ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 และ ITU-T G.657
มาตรฐาน ANSI / TIA-568-C.3 ใช้งานได้กับส่วนประกอบสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในสถานที่ มาตรฐาน ITU ใช้งานได้กับสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบ Single Mode ต่อไปนี้เป็นคำอธิบาย:
> ITU-TG.652: ลักษณะของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงและโหมดเดียว
> ITU-T G.655: ลักษณะของการแพร่กระจายเลื่อนโหมดใยแก้วนำแสงและสายเคเบิล
> ITU-T G.657: ลักษณะของใยแก้วนำแสงและโหมดการกระจายแบบไม่เลื่อนศูนย์เดียว
มาตรฐานเหล่านี้มีข้อมูลสำคัญที่กำหนดการทำงานของไฟเบอร์ออฟติคัล, สายเคเบิลเครือข่ายใยแก้วนำแสงไฟเบอร์และส่วนประกอบต่าง ๆ เช่น ตัวเชื่อมต่อออปติคัล และ splices
วัสดุ
โดยทั่วไปแล้วใยแก้วนำแสงมักทำด้วยแกนแก้วและหุ้มด้วยใยแก้ว แต่วัสดุอื่น ๆ อาจนำมาใช้หากประสิทธิภาพของไฟเบอร์นั้นต้องมีความสมดุลกับค่าใช้จ่ายในการติดตั้งไฟเบอร์ติดตั้งกับตัวเชื่อมต่อและมั่นใจได้ว่าจะได้รับการป้องกัน ในหลายกรณีเส้นใยจะต้องวิ่งไปในระยะทางสั้น ๆ และประโยชน์ของเส้นใยแก้วคุณภาพสูงนั้นมีความสำคัญน้อยกว่าการประหยัดเงิน นอกจากนี้ยังมีสถานการณ์ที่เส้นใยสัมผัสกับสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเช่นการสั่นสะเทือนอุณหภูมิสูงการจับซ้ำหรือการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง การจำแนกประเภทของเส้นใยที่แตกต่างกันได้มีการพัฒนาเพื่อให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมปัจจัยต้นทุนและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
การจำแนกประเภทเส้นใยที่สำคัญโดยวัสดุคือ :
ใยแก้ว : สิ่งเหล่านี้มีแกนแก้วและหุ้มแก้ว พวกเขาจะใช้เมื่ออัตราข้อมูลสูงระยะการส่งยาวหรือการรวมกันของทั้งสองจะต้อง ใยแก้วเป็นประเภทที่เปราะบางที่สุดและเป็นผลให้ต้องติดตั้งในสภาพแวดล้อมที่จะไม่ถูกทารุณกรรมมากหรือต้องได้รับการปกป้องจากสายเคเบิลพิเศษหรือเปลือกเพื่อให้แน่ใจว่า ไม่เสียหาย
ใยแก้วพบได้ทั่วไปในข้อมูลทางไกลและแอพพลิเคชั่นเครือข่าย interbuilding และ interoffice
Plastic clad silica (PCS) : เส้นใยเหล่านี้มีแกนแก้วและหุ้มพลาสติก แกนมีขนาดใหญ่กว่าใยแก้วทั้งหมด โดยทั่วไปแล้ว 200µm ที่มีความหนาหุ้ม 50µm เช่นเดียวกับใยแก้วนำแสงซิลิคอนเคลือบพลาสติกเคลือบของใยแก้วนำแสง PCS มักจะใช้กับบัฟเฟอร์พลาสติกเทอร์โมที่ล้อมรอบหุ้มพลาสติก ข้อมูลจำเพาะของเส้นใย PCS ทั่วไปจะอยู่ที่ 200/300µm การหุ้มพลาสติกยังทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันสำหรับแกนแก้วดังนั้นการเคลือบตามปกติที่พบในเส้นใยแก้วทั้งหมดไม่รวมอยู่ในเส้นใย PCS โดยปกติแล้วเส้นใย PCS จะใช้สำหรับการตรวจวัดเชิงอุตสาหกรรมและการแพทย์ / ทันตกรรม
Hard-clad silica (HCS) : เส้นใยเหล่านี้คล้ายกับเส้นใย PCS แต่มีแกนแก้วที่หุ้มด้วยวัสดุโพลีเมอร์แข็งหรือวัสดุอื่น ๆ ซึ่งโดยทั่วไปจะแข็งแรงกว่าวัสดุหุ้มชนิดอื่น โดยทั่วไปมักใช้เส้นใยซิลิกาชนิดแข็งในสถานที่ที่มีการพิจารณาที่สำคัญเช่นการผลิตระบบอัตโนมัติในโรงงานและพื้นที่อื่น ๆ ที่การกระแทกและการสั่นสะเทือนจะทำให้เส้นใยแก้วมาตรฐานไม่น่าเชื่อถือ โดยปกติแล้วใยแก้วนำแสง HCS มักจะมีขนาดใหญ่กว่าใยแก้วนำแสงมาก ขนาดที่นิยมมากคือ 200/230µm
เส้นใยพลาสติก : เส้นใยเหล่านี้มีแกนพลาสติกและหุ้มพลาสติก พวกเขาจะถูกเลือกสำหรับค่าใช้จ่ายต่ำความทนทานและความสะดวกในการใช้งานและมีการติดตั้งโดยไม่จำเป็นต้องใช้แบนด์วิดท์สูงและระยะการส่งที่ไกล ในขณะที่เส้นใยพลาสติกไม่เหมาะสำหรับการส่งสัญญาณระยะไกลและประสิทธิภาพสูงพวกเขายังสามารถส่งสัญญาณด้วยอัตราข้อมูลที่มีประโยชน์ในระยะทางน้อยกว่า 100 เมตร ขนาดที่นิยมมากคือ 980 / 1,000 980m โดยทั่วไปแล้วเส้นใยพลาสติกถูกออกแบบมาสำหรับความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ในช่วง 650nm สถานที่ทั่วไปบางแห่งสำหรับเส้นใยพลาสติกรวมถึงระบบความบันเทิงภายในบ้านยานยนต์และระบบควบคุมการผลิต พวกเขายังสามารถใช้ในการเชื่อมโยงระหว่างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วงและในอุปกรณ์ทางการแพทย์
ข้อดีของแกนพลาสติกไฟเบอร์ขนาดใหญ่
มันเป็นเรื่องง่ายที่จะตื่นเต้นกับแบนด์วิดธ์สูงและความสามารถในการส่งผ่านทางไกลของใยแก้วนำแสง ชัดเจนกว่าสื่ออื่นใด อย่างไรก็ตามแอปพลิเคชันจำนวนมากไม่ต้องการแบนด์วิธสูงในระยะทางไกล มีแอพพลิเคชั่นมากมายสำหรับใยแก้วนำแสงในบ้านของคุณ คุณอาจมีระบบความบันเทิงในบ้านที่ใช้ใยแก้วนำแสงพลาสติกหรือคุณอาจเป็นเจ้าของรถที่ใช้ใยแก้วนำแสงพลาสติกเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์เครื่องเสียงหรือเครื่องเล่นดีวีดี แอปพลิเคชันเหล่านี้ไม่ต้องการแบนด์วิดท์สูงในระยะทางไกล แอปพลิเคชันเหล่านี้เหมาะสำหรับใยแก้วนำแสงพลาสติกขนาดใหญ่โดยปกติแล้วใยแก้วนำแสงพลาสติกมักได้รับการออกแบบให้ทำงานที่ช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ในช่วง 650nm ความสามารถในการมองเห็นแสงเมื่อออกจากเส้นใยนำแสงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทดสอบราคาแพง จำเป็นต้องใช้เครื่องวัดพลังงานเพื่อวัดแสงที่ออกมาจากใยแก้วนำแสงในช่วงอินฟราเรด มิเตอร์ไฟฟ้าอาจมีราคาสูงกว่าระบบความบันเทิงในบ้านของคุณ
แกนกลางขนาดใหญ่ของ ใยแก้วนำแสงพลาสติก มีข้อดีเหนือกว่าใยแก้วขนาดเล็ก: มันง่ายต่อการปรับให้เข้ากับเส้นใยอื่นหรือแหล่งกำเนิดแสงหรือเครื่องตรวจจับ ลองนึกภาพการจัดแนวเส้นผมสองเส้นเพื่อให้ปลายสัมผัสและอยู่กึ่งกลางอย่างสมบูรณ์แบบ ตอนนี้ลองนึกภาพการทำสิ่งเดียวกันกับบะหมี่เส้นสองเส้น
