สายออปติก - อุปกรณ์ ประเภทและคุณลักษณะ

สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ซึ่งแตกต่างจากสายเคเบิลที่มีตัวนำทองแดงหรืออลูมิเนียม ใช้ใยแก้วนำแสงแบบโปร่งใสเป็นสื่อกลางในการส่งสัญญาณ สัญญาณถูกส่งมาที่นี่ไม่ใช่ด้วยความช่วยเหลือของกระแสไฟฟ้า แต่ด้วยความช่วยเหลือของแสง ซึ่งหมายความว่าแทบจะไม่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เลย แต่จะมีโฟตอนแทน และการสูญเสียการส่งสัญญาณจะไม่มีนัยสำคัญ

สายเคเบิลเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งข้อมูล เนื่องจากแสงสามารถผ่านไฟเบอร์กลาสโปร่งใสได้โดยไม่ถูกกีดขวางเป็นระยะทางหลายสิบกิโลเมตร ในขณะที่ความเข้มของแสงจะลดลงเล็กน้อย

มี GOF-Cables (สายเคเบิลใยแก้วนำแสง) — ด้วยใยแก้วและ สายเคเบิล POF (สายเคเบิลออปติกพลาสติก) — ด้วยไฟเบอร์พลาสติกใส ทั้งสองอย่างนี้เรียกว่าสายเคเบิลใยแก้วนำแสงหรือไฟเบอร์ออปติก

อุปกรณ์สายแสง

สายไฟเบอร์ออปติกมีอุปกรณ์ที่ค่อนข้างง่ายตรงกลางของสายเคเบิลมีตัวนำแสงที่ทำจากไฟเบอร์กลาส (เส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 10 ไมครอน) หุ้มด้วยพลาสติกป้องกันหรือเปลือกแก้วซึ่งให้การสะท้อนแสงภายในทั้งหมดเนื่องจากความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงที่ขอบเขต ของสองสื่อ.

ปรากฎว่าแสงตลอดทางจากเครื่องส่งถึงเครื่องรับไม่สามารถออกจากเส้นเลือดกลางได้ นอกจากนี้ แสงยังไม่กลัวการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นสายเคเบิลดังกล่าวจึงไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่จำเป็นต้องได้รับการเสริมแรงเท่านั้น

เพื่อให้มั่นใจในความแข็งแรงเชิงกลของสายเคเบิลออปติคอล จึงมีการใช้มาตรการพิเศษ ซึ่งจะทำให้สายเคเบิลหุ้มเกราะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้กับสายเคเบิลออปติคัลแบบมัลติคอร์ที่มีไฟเบอร์ออปติกแยกกันหลายตัวในเวลาเดียวกัน สายเคเบิลที่ถูกระงับต้องมีการเสริมแรงพิเศษด้วยโลหะและเคฟลาร์

การออกแบบสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ง่ายที่สุดคือ ใยแก้วในเปลือกพลาสติก… การออกแบบที่ซับซ้อนมากขึ้นคือสายเคเบิลหลายชั้นที่มีส่วนประกอบเสริมแรง เช่น สำหรับการติดตั้งใต้น้ำ ใต้ดิน หรือแขวนลอย

ในสายเคเบิลหุ้มเกราะหลายชั้น สายเคเบิลเสริมแรงรองรับทำจากโลหะที่หุ้มด้วยปลอกโพลีเอทิลีน พลาสติกหรือใยแก้วที่มีน้ำหนักเบาวางอยู่รอบๆ เส้นใยแต่ละเส้นเคลือบด้วยสารเคลือบเงาสีหนึ่งชั้นสำหรับรหัสสีและป้องกันความเสียหายทางกล กลุ่มไฟเบอร์บรรจุในหลอดพลาสติกที่บรรจุเจลที่ไม่ชอบน้ำ

หลอดพลาสติกสามารถบรรจุเส้นใยดังกล่าวได้ตั้งแต่ 4 ถึง 12 เส้น ในขณะที่จำนวนเส้นใยทั้งหมดในสายเคเบิลหนึ่งเส้นสามารถมีได้ถึง 288 ชิ้น ท่อถูกพันด้วยด้ายที่ยึดฟิล์มที่ชุบด้วยเจลที่ไม่ชอบน้ำให้แน่น — เพื่อการกันกระแทกที่มากขึ้นจากอิทธิพลทางกล ท่อและสายเคเบิลส่วนกลางหุ้มด้วยโพลีเอทิลีนถัดไปคือเส้นเคฟลาร์ซึ่งให้เกราะสำหรับสายเคเบิลที่ควั่น จากนั้นโพลีเอทิลีนอีกครั้งเพื่อป้องกันความชื้นและสุดท้ายคือเปลือกนอก

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงสองประเภทหลัก

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมีสองประเภท: มัลติโหมดและโหมดเดียว โหมดหลายโหมดจะถูกกว่า โหมดเดียวมีราคาแพงกว่า

สายเคเบิลโหมดเดียว ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารังสีที่ผ่านไฟเบอร์นั้นใช้เส้นทางเดียวกันโดยปราศจากการเบี่ยงเบนซึ่งกันและกันอย่างมีนัยสำคัญ เป็นผลให้รังสีทั้งหมดมาถึงเครื่องรับในเวลาเดียวกันและไม่มีการบิดเบี้ยวของรูปร่างสัญญาณ เส้นผ่านศูนย์กลางของใยแก้วนำแสงในสายเคเบิลโหมดเดียวคือประมาณ 1.3 ไมโครเมตร และแสงจะต้องส่งผ่านความยาวคลื่นนี้ที่ความยาวคลื่นนี้

ด้วยเหตุนี้จึงใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่มีแสงสีเดียวของความยาวคลื่นที่จำเป็นอย่างเคร่งครัดเป็นเครื่องส่งสัญญาณ ปัจจุบัน สายเคเบิลประเภทนี้ (โหมดเดียว) ได้รับการพิจารณาว่ามีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับการสื่อสารทางไกลในอนาคต มีราคาแพงและมีอายุสั้น

สายเคเบิลมัลติโหมด "แม่นยำ" น้อยกว่าโหมดเดียว ลำแสงจากเครื่องส่งสัญญาณผ่านเข้าไปด้วยการกระจายและที่ด้านข้างของเครื่องรับจะมีการบิดเบือนรูปร่างของสัญญาณที่ส่ง เส้นผ่านศูนย์กลางของใยแก้วนำแสงในสายเคเบิลมัลติโหมดคือ 62.5 µm และเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเปลือกหุ้มคือ 125 µm

ใช้ LED แบบธรรมดา (ไม่ใช่เลเซอร์) ที่ด้านเครื่องส่งสัญญาณ (ความยาวคลื่น 0.85 μm) และอุปกรณ์มีราคาไม่แพงเท่ากับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ และสายเคเบิลมัลติโหมดในปัจจุบันมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า ความยาวของสายเคเบิลประเภทนี้ไม่เกิน 5 กม. เวลาแฝงในการส่งสัญญาณโดยทั่วไปอยู่ที่ลำดับที่ 5 ns/m

ข้อดีของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง สายเคเบิลออปติคอลแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสายไฟทั่วไปด้วยการป้องกันเสียงรบกวนที่ยอดเยี่ยม ซึ่งรับประกันความปลอดภัยสูงสุดของทั้งความสมบูรณ์และการรักษาความลับของข้อมูลที่ส่งผ่าน

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งตรงไปยังสายเคเบิลออปติกไม่สามารถบิดเบือนการไหลของแสงได้ และโฟตอนเองจะไม่สร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากภายนอก เป็นไปไม่ได้ที่จะสกัดกั้นข้อมูลที่ส่งผ่านโดยไม่ทำลายความสมบูรณ์ของสายเคเบิล

แบนด์วิธของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในทางทฤษฎีคือ 10 ^ 12 Hz ซึ่งไม่สามารถเปรียบเทียบได้กับสายเคเบิลปัจจุบันที่มีความซับซ้อนใดๆ คุณสามารถถ่ายโอนข้อมูลด้วยความเร็วสูงสุด 10 Gbps ต่อกิโลเมตรได้อย่างง่ายดาย

สายไฟเบอร์ออปติกนั้นไม่แพงเท่ากับสายโคแอกเชียลแบบบาง แต่ส่วนแบ่งหลักของการเพิ่มขึ้นของราคาของเครือข่ายสำเร็จรูปยังคงตกอยู่ที่อุปกรณ์ส่งและรับซึ่งมีหน้าที่แปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นแสงและในทางกลับกัน

การลดทอนของสัญญาณไฟเมื่อผ่านสายเคเบิลออปติกของเครือข่ายท้องถิ่นไม่เกิน 5 เดซิเบลต่อ 1 กิโลเมตร นั่นคือเกือบจะเหมือนกับสัญญาณไฟฟ้าความถี่ต่ำ นอกจากนี้ ยิ่งความถี่สูง—ยิ่งได้เปรียบของสื่อออปติกมากกว่าสายไฟฟ้าแบบเดิม—การลดทอนก็เพิ่มขึ้นเล็กน้อย และที่ความถี่สูงกว่า 0.2 GHz สายเคเบิลออปติคอลนั้นเหนือกว่าคู่แข่งอย่างชัดเจน สามารถเพิ่มระยะการส่งได้สูงสุด 800 กม.

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกใช้ได้กับเครือข่ายโทโพโลยีแบบวงแหวนหรือแบบดาว ในขณะที่ขจัดปัญหาการลงดินและโหลดบาลานซ์ที่เกี่ยวข้องกับสายเคเบิลไฟฟ้าอยู่เสมอ

สมบูรณ์แบบ การแยกด้วยไฟฟ้าเมื่อรวมกับข้อดีข้างต้นแล้ว ช่วยให้นักวิเคราะห์สามารถคาดการณ์ได้ว่าในการสื่อสารผ่านเครือข่าย สายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะเข้ามาแทนที่สายไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ในไม่ช้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากปัญหาการขาดแคลนทองแดงที่เพิ่มขึ้นในโลก

ข้อเสียของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง

ในความเป็นธรรม เราไม่สามารถพลาดที่จะกล่าวถึงข้อเสียของระบบการรับส่งข้อมูลแบบออปติคอล ซึ่งหลัก ๆ คือความซับซ้อนของการติดตั้งระบบและข้อกำหนดที่สูงสำหรับความแม่นยำในการติดตั้งตัวเชื่อมต่อ การเบี่ยงเบนของไมครอนระหว่างการประกอบตัวเชื่อมต่อสามารถนำไปสู่การลดทอนที่เพิ่มขึ้น ที่นี่คุณต้องการการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูงหรือเจลกาวพิเศษซึ่งดัชนีการหักเหของแสงจะคล้ายกับไฟเบอร์กลาสที่ติดตั้งไว้

ด้วยเหตุผลนี้ คุณสมบัติของเจ้าหน้าที่จึงไม่อนุญาตให้มีการผ่อนปรน เครื่องมือพิเศษและทักษะสูงจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งาน บ่อยครั้งที่พวกเขาหันไปใช้สายเคเบิลสำเร็จรูปที่ส่วนท้ายซึ่งมีการติดตั้งตัวเชื่อมต่อสำเร็จรูปประเภทที่ต้องการแล้ว ในการแยกสัญญาณจากใยแก้วนำแสง จะใช้ตัวแยกพิเศษสำหรับหลายช่องสัญญาณ (ตั้งแต่ 2 ถึง 8) แต่เมื่อแยกส่วน การลดทอนของแสงจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

แน่นอน ไฟเบอร์เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงน้อยกว่าและยืดหยุ่นน้อยกว่าทองแดง และเป็นอันตรายต่อการโค้งงอไฟเบอร์ให้มีรัศมีน้อยกว่า 10 ซม. เพื่อความปลอดภัยรังสีไอออไนซ์ช่วยลดความโปร่งใสของใยแก้วนำแสง เพิ่มการลดทอนของสัญญาณแสงที่ส่งผ่าน

สายไฟเบอร์ออปติกที่ทนต่อรังสีมีราคาแพงกว่าสายไฟเบอร์ออปติกทั่วไป การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหันอาจทำให้เกิดรอยแตกในเส้นใยได้ แน่นอนว่าใยแก้วนำแสงมีความเสี่ยงต่อความเครียดเชิงกล การกระแทก และอัลตราซาวนด์ เพื่อป้องกันปัจจัยเหล่านี้ จึงใช้วัสดุดูดซับเสียงที่อ่อนนุ่มพิเศษจากปลอกสายเคเบิล