เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)

เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) คือ ทำมาจากแก้วที่มีความบริสุทธ์สูง มีขนาดเล็กประมาณเส้นผมเรา เป็นตัวกลางของสัญญาณแสงชนิดหนึ่ง เส้นใยแก้วนำแสงที่ดีควรที่จะสามารถนำแสงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้โดยสูญเสียสัญญาณแสงน้อยที่สุด

ข้อได้เปรียบของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)
เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) มีจุดที่ได้เปรียบสายตัวนำทองแดง คือ

• ความสามารถในการรับส่งข้อมูล เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) มีลักษณะเป็นแท่งแก้วขนาดเล็ก มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ใช้กันมากคือ 62.5/125 ไมโครเมตร เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) เป็นสายที่นำมาใช้ภายในอาคารทั่วไป เมื่อใช้กับคลื่นแสงความยาวคลื่น 850 นาโนเมตร จะส่งสัญญาณได้มากกว่า 160 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ที่ความยาว 1 กิโลเมตร และถ้าใช้ความยาวคลื่น 1,300 นาโนเมตร (nm) จะส่งสัญญาณได้มากกว่า 500 เมกะเฮิรตซ์ (MHz) ที่ความยาว 1 กิโลเมตร แต่ถ้าลดความยาวลงเหลือ 100 เมตร จะใช้กับความถี่ของสัญญาณมากกว่า 1 กิกะเฮิรตซ์ได้ (GHz) ดังนั้นจึงดีกว่าสาย UTP Cat 5 ที่ใช้กับสัญญาณได้ 100 เมกะเฮิรตซ์ (MHz)
• กำลังสูญเสียต่ำ เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) มีคุณสมบัติ คือแสงสามารถวิ่งผ่านได้ และค่าของการบั่นทอนแสงค่อนข้างต่ำ ตามมาตรฐานของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) การใช้เส้นสัญญาณนำแสงนี้ใช้ได้ยาวถึง 2,000 เมตร หากระยะทางเกินกว่า 2,000 เมตร ต้องใช้รีพีตเตอร์ (Repeater) ทุกๆ 2,000 เมตร การสูญเสียในเรื่องสัญญาณจึงต่ำกว่าสายตัวนำทองแดงมาก สายตัวนำทองแดงมีข้อกำหนดระยะทางเพียง 100 เมตร ถ้าพิจารณาในแง่ความถี่ที่ใช้ผลตอบสนองทางความถี่มีผลต่อกำลังสูญเสีย โดยเฉพาะในลวดตัวนำทองแดงเมื่อใช้เป็นสายสัญญาณ คุณสมบัติของสายตัวนำทองแดงจะเปลี่ยนแปลงเมื่อใช้ความถี่ต่างกัน โดยเฉพาะเมื่อใช้ความถี่ของสัญญาณที่ส่งในตัวนำทองแดงสูงขึ้น อัตราการสูญเสียก็จะมากตามแต่กรณีของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) เราใช้สัญญาณความถี่มอดูเลต (Modulate) ไปกับแสง การเปลี่ยนสัญญาณรับส่งข้อมูลจึงไม่มีผลกับกำลังสูญเสียทางแสง
• ไม่ถูกรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหาที่สำคัญของสายสัญญาณแบบทองแดง (Copper Cable) คือ การเหนี่ยวนำโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปัญหานี้มีมากตั้งแต่เรื่องการรบกวนระหว่างตัวนำ หรือ เรียกว่า Crosstalk การไม่พอดีทางอิมพีแดนซ์ (Impedance) ทำให้มีคลื่นสะท้อนกลับ การรบกวนจากปัจจัยภายนอกที่เรียกว่า อีเอ็มไอ (EMI) ปัญหาเหล่านี้ทำให้ผู้ใช้ต้องคอยหมั่นดูแลรักษา แต่สำหรับเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) ปัญหาเหล่านี้จะไม่มีเพราะ แสงมีพลังงานเฉพาะ ที่จะไม่ถูกรบกวนโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การเดินทางในเส้นใยแก้วจึงปราศจากการรบกวนจากแสงภายนอก
• น้ำหนักเบา เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) มีน้ำหนักเบากว่าเส้นลวดตัวนำทองแดง น้ำหนักของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) ขนาด 2 แกนที่ใช้ทั่วไป มีน้ำหนักเพียงประมาณ 20 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ (%) ของสาย UTP แบบ Cat 5
• มีขนาดเล็ก เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)มีขนาดทางภาคตัดขวางแล้ว เล็กกว่าลวดทองแดง (Copper Cable) ขนาดของสายยูทีพี (UTP) โดยขนาดของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) ใช้พื้นที่ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ (%) ของเส้นลวดยูทีพีแบบ Cat 5
• มีความปลอดภัยในเรื่องของข้อมูล การใช้เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) มีลักษณะใช้แสงเดินทางในข่าย จึงยากที่จะทำการแท๊ป หรือ ทำการดักฟังข้อมูล
• มีความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน การที่เส้นใยแก้วเป็นฉนวนทั้งหมด จึงไม่นำกระแสไฟฟ้า การลัดวงจรและการเกิดอันตรายจากกระแสไฟฟ้าจึงไม่เกิดขึ้น

เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) มีกี่แบบ
คุณสมบัติของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)แบ่งได้ตามลักษณะคุณสมบัติของตัวนำแสง ที่มีลักษณะการให้แสงส่องทะลุในลักษณะอย่างไร
แก้วมีคุณสมบัติในการกระจายแสง ในที่นี้การสะท้อนกลับของแสงต้องเกิดขึ้นโดยผนังแก้วด้านข้างต้องมีดัชนีหักเหของแสงที่ทำให้แสงสะท้อนกลับ เพื่อลดการสูญเสียของพลังงานแสง โดยสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แบบ คือ แบบซิงเกิ้ลโหมด (SM-Singlemode) และ แบบมัลติโหมด (MM-Multimode)

• เส้นใยแก้วนำแสง แบบซิงเกิ้ลโหมด (Singlemode Optic Fiber)
  เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด เหมาะสำหรับในการใช้กับระยะทางไกลๆ การเดินเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)กับระยะทางไกลๆ เช่น เดินทางระหว่างประเทศ หรือ ระหว่างเมือง มักใช้เส้นใยแก้วแบบซิงเกิ้ลโหมด (Singlemode Optic Fiber) มีขนาดเดียวคือ 9/125 ไมโครเมตร(μm)
  

  เส้นใยแก้วนำแสง แบบซิงเกิ้ลโหมด (Singlemode Optic Fiber)

• เส้นใยแก้วนำแสง แบบมัลติโหมด (Multimode Optic Fiber)
  เป็นเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic) ที่มีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้าง ดังนั้นจึงต้องสร้างให้มีดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับเคลดดิง (Cladding) ให้สะท้อนกลับหมด หากการให้ดัชนีหักเหของแสงมีลักษณะทำให้แสงเลี้ยวเบนทีละน้อย เรียกว่า แบบเกรดอินเด็กซ์ (Graded-Index) หากให้แสงสะท้อนโดยไม่ปรับให้แสงค่อยเลี้ยวเบน จะเรียกว่า แบบสเต็ปอินเด็กซ์ (Step-index) เส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)ที่ใช้ในเครือข่ายแลน (LAN) ส่วนใหญ่ใช้สายแบบมัลติโหมด (Multimode Optic Fiber) ขนาด 62.5/125 ไมโครเมตร(μm) คือ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของท่อแก้ว 62.5 ไมโครเมตร (μm) และ เคลดดิง (Cladding) รวมท่อแก้ว 125 ไมโครเมตร (μm) คุณสมบัติของเส้นใยแก้วนำแสง (Fiber Optic)แบบสเต็ปอินเด็กซ์ (Step-Index) จะมีการสูญเสียสูงกว่าแบบเกรดอินเด็กซ์ (Graded-Index)
  

  เส้นใยแก้วนำแสง แบบมัลติโหมด (Multimode Optic Fiber) สเต็ปอินเด็กซ์ (Step-Index), เกรดอินเด็กซ์ (Graded-Index)