ใยแก้วนำแสง

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา

กลุ่มใยแก้วนำแสง
ทีมงานไฟเบอร์ติดตั้งสายเคเบิลไฟเบอร์จำนวน 432 จำนวนใต้ท้องถนนของมิดทาวน์แมนฮัตตันนิวยอร์กซิตี้
สายสัญญาณเสียงไฟเบอร์ออปติกTOSLINK ที่มีแสงสีแดงส่องที่ปลายด้านหนึ่งจะส่งแสงไปยังปลายอีกด้านหนึ่ง
ติดผนังตู้ที่มีการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง สายสีเหลืองเป็นเส้นใยโหมดเดี่ยว ; สายเคเบิลสีส้มและสายน้ำเป็นเส้นใยหลายโหมด : เส้นใย OM2 50/125 µm และ OM3 50/125 µm ตามลำดับ

ใยแก้วนำแสง (หรือเส้นใยในอังกฤษ ) คือมีความยืดหยุ่นโปร่งใส เส้นใยที่ทำโดยการวาดภาพ แก้ว ( ซิลิกา ) หรือพลาสติกเส้นผ่าศูนย์กลางหนากว่าเล็กน้อยเส้นผมมนุษย์ [1]ใยแก้วนำแสงถูกใช้บ่อยที่สุดเพื่อส่งแสง[a]ระหว่างปลายทั้งสองของไฟเบอร์และค้นหาการใช้งานที่กว้างขวางในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกซึ่งอนุญาตให้ส่งในระยะทางไกลและที่แบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น(อัตราการถ่ายโอนข้อมูล ) กว่าสายไฟฟ้า ใช้เส้นใยแทนโลหะสายสัญญาณเพราะเดินทางไปตามพวกเขามีน้อยการสูญเสีย ; นอกจากนี้ เส้นใยยังมีภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นปัญหาที่สายโลหะต้องทนทุกข์ทรมาน[2]เส้นใยยังใช้สำหรับการส่องสว่างและการถ่ายภาพและมักจะถูกห่อในการรวมกลุ่มเพื่อให้พวกเขาอาจจะถูกใช้ในการดำเนินการเป็นแสงหรือภาพที่ออกมาจากสถานที่คับแคบเช่นในกรณีของการเป็นfiberscope [3]เส้นใยการออกแบบเป็นพิเศษนอกจากนี้ยังใช้สำหรับความหลากหลายของการใช้งานอื่น ๆ บางส่วนของพวกเขาเป็นใยแก้วนำแสงเซ็นเซอร์และไฟเบอร์เลเซอร์ [4]

เส้นใยแสงมักจะรวมถึงหลักล้อมรอบไปด้วยความโปร่งใสหุ้มวัสดุที่มีที่ต่ำกว่าดัชนีหักเหแสงจะถูกเก็บไว้ในหลักโดยปรากฏการณ์ของการสะท้อนภายในทั้งหมดซึ่งเป็นสาเหตุของเส้นใยที่จะทำหน้าที่เป็นท่อนำคลื่น [5]เส้นใยที่รองรับเส้นทางการขยายพันธุ์หรือโหมดตามขวางจำนวนมากเรียกว่าเส้นใยแบบหลายโหมดในขณะที่เส้นใยที่สนับสนุนโหมดเดียวจะเรียกว่าเส้นใยโหมดเดียว (SMF) [6]เส้นใยหลายโหมดโดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่กว้างกว่า[7]และใช้สำหรับการเชื่อมโยงการสื่อสารระยะสั้นและสำหรับการใช้งานที่ต้องส่งกำลังสูง[8]ไฟเบอร์โหมดเดียวใช้สำหรับลิงก์การสื่อสารส่วนใหญ่ที่ยาวกว่า 1,000 เมตร (3,300 ฟุต) [ ต้องการการอ้างอิง ]

ความสามารถในการรวมใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียต่ำเป็นสิ่งสำคัญในการสื่อสารใยแก้วนำแสง[9]สิ่งนี้ซับซ้อนกว่าการเชื่อมสายไฟฟ้าหรือสายเคเบิล และเกี่ยวข้องกับการแยกเส้นใยอย่างระมัดระวังการจัดตำแหน่งแกนไฟเบอร์ที่แม่นยำ และการมีเพศสัมพันธ์ของแกนที่เรียงชิดกันเหล่านี้ สำหรับการใช้งานที่ต้องการการเชื่อมต่อแบบถาวร การต่อฟิวชันเป็นเรื่องปกติ ในเทคนิคนี้ อาร์คไฟฟ้าใช้เพื่อหลอมปลายเส้นใยเข้าด้วยกัน เทคนิคทั่วไปอีกวิธีหนึ่งคือ การประกบเชิงกลโดยที่ปลายของเส้นใยสัมผัสกันโดยแรงทางกล การเชื่อมต่อชั่วคราวหรือกึ่งถาวรจะทำโดยวิธีการเฉพาะการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง [10]

สาขาวิทยาศาสตร์การประยุกต์และงานวิศวกรรมที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการประยุกต์ใช้เส้นใยแสงเป็นที่รู้จักกันเป็นใยแก้วนำแสง คำนี้ได้รับการประกาศเกียรติคุณจากนักฟิสิกส์ชาวอินเดีย - อเมริกันNarinder Singh Kapanyซึ่งเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางว่าเป็นบิดาแห่งไฟเบอร์ออปติก (11)

ประวัติ

Daniel Colladonบรรยายถึง "น้ำพุแสง" หรือ "ท่อแสง" นี้เป็นครั้งแรกในบทความปี 1842 เรื่อง "เกี่ยวกับการสะท้อนของรังสีของแสงภายในกระแสของเหลวพาราโบลา" ภาพประกอบนี้มาจากบทความต่อมาโดย Colladon ในปี 1884

การนำแสงโดยการหักเหของแสง ซึ่งเป็นหลักการที่ทำให้ไฟเบอร์ออปติกเป็นไปได้ แสดงให้เห็นครั้งแรกโดยDaniel ColladonและJacques Babinetในปารีสในช่วงต้นทศวรรษ 1840 John Tyndallรวมการสาธิตในการบรรยายสาธารณะของเขาในลอนดอน 12 ปีต่อมา[12]ทินดอลล์ยังได้เขียนเกี่ยวกับคุณสมบัติของการสะท้อนภายในทั้งหมดในหนังสือเบื้องต้นเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงในปี 1870: [13] [14]

เมื่อผ่านแสงจากอากาศลงไปในน้ำ, รังสีหักเหจะงอไปทางตั้งฉาก ... เมื่อเรย์ผ่านจากน้ำไปในอากาศมันจะงอจากแนวตั้งฉาก ... ถ้ามุมที่เรย์ล้อมรอบด้วยน้ำตั้งฉากกับ พื้นผิวสูงกว่า 48 องศา รังสีจะไม่ออกจากน้ำเลย แต่จะสะท้อนที่พื้นผิวโดยสิ้นเชิง ... มุมที่กำหนดขอบเขตที่การสะท้อนทั้งหมดเริ่มต้นขึ้น เรียกว่ามุมจำกัดของตัวกลาง สำหรับน้ำมุมนี้คือ 48°27′ สำหรับกระจกฟลินท์คือ 38°41′ ในขณะที่สำหรับเพชรคือ 23°42′

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 แสงถูกนำทางผ่านแท่งแก้วที่โค้งงอเพื่อให้แสงสว่างแก่โพรงในร่างกาย[15]การใช้งานที่ใช้งานได้จริง เช่น การส่องสว่างภายในอย่างใกล้ชิดระหว่างการทำฟัน ปรากฏในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 การส่งภาพผ่านหลอดแสดงให้เห็นโดยอิสระโดยนักทดลองวิทยุClarence Hansellและผู้บุกเบิกโทรทัศน์John Logie Bairdในปี ค.ศ. 1920 ในช่วงทศวรรษที่ 1930 Heinrich Lamm ได้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถส่งภาพผ่านกลุ่มใยแก้วนำแสงที่ไม่ได้หุ้มและใช้สำหรับการตรวจร่างกายภายใน แต่งานของเขาส่วนใหญ่ลืมไป[12] [16]

ในปี ค.ศ. 1953 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์Bram van Heel  [ nl ] ได้สาธิตการส่งภาพผ่านการรวมกลุ่มของเส้นใยแก้วนำแสงที่มีการหุ้มโปร่งใสเป็นครั้งแรก[16]ในปีเดียวกันนั้นHarold HopkinsและNarinder Singh Kapanyที่Imperial Collegeในลอนดอนประสบความสำเร็จในการรวมกลุ่มส่งสัญญาณภาพด้วยเส้นใยมากกว่า 10,000 เส้น และต่อมาได้ส่งภาพผ่านมัดยาว 75 ซม. ซึ่งรวมเส้นใยหลายพันเส้นเข้าด้วยกัน[16] [17] [18]กระเพาะหลอดแก้วกึ่งยืดหยุ่นที่ใช้งานได้จริงตัวแรกได้รับการจดสิทธิบัตรโดยBasil Hirschowitz, C. Wilbur Peters และ Lawrence E. Curtiss นักวิจัยจากUniversity of Michiganในปี 1956 ในกระบวนการพัฒนากล้องส่องทางไกล Curtiss ได้ผลิตเส้นใยแก้วขึ้นเป็นครั้งแรก เส้นใยนำแสงก่อนหน้านี้อาศัยอากาศหรือน้ำมันและแว็กซ์ที่ทำไม่ได้เป็นวัสดุหุ้มดัชนีต่ำ [16]

Kapany เป็นผู้ริเริ่มคำว่าไฟเบอร์ออปติกเขียนบทความในปี 1960 ในScientific Americanซึ่งแนะนำหัวข้อนี้แก่ผู้ชมในวงกว้าง และเขียนหนังสือเล่มแรกเกี่ยวกับสาขาวิชาใหม่ [16] [19]

ระบบส่งข้อมูลด้วยใยแก้วนำแสงที่ใช้งานได้ครั้งแรกได้รับการสาธิตโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันManfred Börnerที่Telefunken Research Labs ในเมือง Ulm ในปี 1965 ซึ่งตามมาด้วยการจดสิทธิบัตรครั้งแรกสำหรับเทคโนโลยีนี้ในปี 1966 [20] [21]ในปี 1968 NASA ใช้ ใยแก้วนำแสงในกล้องโทรทัศน์ที่ส่งไปยังดวงจันทร์ ในช่วงเวลาที่ใช้ในกล้องที่ถูกจัด เป็นความลับและพนักงานจัดการกล้องจะต้องมีการดูแลโดยคนที่มีการกวาดล้างการรักษาความปลอดภัยที่เหมาะสม[22]

Charles K. KaoและGeorge A. HockhamจากบริษัทStandard Telephones and Cables (STC) ของอังกฤษเป็นคนแรกๆ ในปี 1965 ที่ส่งเสริมแนวคิดที่ว่าการลดทอนในเส้นใยแก้วนำแสงจะลดลงต่ำกว่า 20 เดซิเบลต่อกิโลเมตร (dB/km) ทำให้เส้นใยเป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่ใช้งานได้จริง[23]พวกเขาเสนอว่าการลดทอนของเส้นใยที่มีอยู่ในขณะนั้นเกิดจากสิ่งเจือปนที่สามารถขจัดออกได้ แทนที่จะเป็นผลกระทบทางกายภาพพื้นฐาน เช่น การกระเจิง พวกเขาสร้างทฤษฎีคุณสมบัติการสูญเสียแสงของใยแก้วนำแสงอย่างถูกต้องและเป็นระบบ และชี้ให้เห็นถึงวัสดุที่เหมาะสมที่จะใช้สำหรับเส้นใยดังกล่าว นั่นคือแก้วซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง การค้นพบนี้ทำให้เกา theรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2552 [24]ขีดจำกัดการลดทอนที่สำคัญที่ 20 เดซิเบล/กม. เกิดขึ้นครั้งแรกในปี 2513 โดยนักวิจัยRobert D. Maurer , Donald Keck , Peter C. Schultzและ Frank Zimar ที่ทำงานให้กับผู้ผลิตแก้วชาวอเมริกันCorning Glass Works . [25]พวกเขาแสดงให้เห็นเส้นใยกับ 17 เดซิเบล / กม. โดยการลดทอนยาสลบแก้วซิลิกากับไทเทเนียมไม่กี่ปีต่อมา พวกเขาผลิตเส้นใยที่มีการลดทอนเพียง 4 dB/km โดยใช้เจอร์เมเนียมไดออกไซด์เป็นสารเจือหลัก ในปี 1981 บริษัทGeneral Electric ได้ผลิตแท่งควอตซ์หลอมรวม ที่สามารถลากเป็นเกลียวยาวได้ 25 ไมล์ (40 กม.) (26)

ในขั้นต้น เส้นใยแก้วนำแสงคุณภาพสูงสามารถผลิตได้เพียง 2 เมตรต่อวินาทีเท่านั้น วิศวกรเคมีThomas Mensahเข้าร่วม Corning ในปี 1983 และเพิ่มความเร็วในการผลิตเป็นมากกว่า 50 เมตรต่อวินาที ทำให้สายไฟเบอร์ออปติกมีราคาถูกกว่าสายทองแดงแบบเดิม [27]นวัตกรรมเหล่านี้นำเข้าสู่ยุคของโทรคมนาคมใยแก้วนำแสง

ศูนย์วิจัยCSELT ของอิตาลีทำงานร่วมกับ Corning เพื่อพัฒนาสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ใช้งานได้จริง ส่งผลให้มีการติดตั้งสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในเมืองตูรินในปี 1977 [28] [29] [29] CSELT ยังได้พัฒนาเทคนิคเบื้องต้นสำหรับการต่อไฟเบอร์ออปติกที่เรียกว่า Springroove [30]

การลดทอนในสายเคเบิลออปติกสมัยใหม่นั้นน้อยกว่าในสายเคเบิลทองแดงไฟฟ้าอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การเชื่อมต่อไฟเบอร์ระยะไกลที่มีระยะทางทวน 70–150 กิโลเมตร (43–93 ไมล์) เครื่องขยายเสียงใย erbium เจือซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายของระบบใยแก้วนำแสงระยะทางยาวโดยการลดหรือกำจัดขาประจำแสงไฟฟ้าออปติคอลได้รับการพัฒนาโดยทั้งสองทีมนำโดยเดวิดเอ็นเพนของมหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตัน[31] [32]และEmmanuel Desurvireที่Bell Labs [33]ในปี 1986 และ 1987

สนามใหม่ของโทนิคคริสตัลนำไปสู่การพัฒนาในปี 1991 ของเส้นใยโทนิคคริสตัล , [34]ซึ่งไกด์แสงโดยการเลี้ยวเบนจากโครงสร้างระยะมากกว่าโดยการสะท้อนภายในทั้งหมด เส้นใยคริสตัลโฟโตนิกชนิดแรกเริ่มมีจำหน่ายในท้องตลาดในปี พ.ศ. 2543 [35]เส้นใยคริสตัลโฟโตนิกสามารถบรรทุกพลังงานได้สูงกว่าเส้นใยทั่วไป และสามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติที่ขึ้นกับความยาวคลื่นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพได้

ใช้

การสื่อสาร

ใยแก้วนำแสงใช้เป็นสื่อกลางในการสื่อสารโทรคมนาคมและเครือข่ายคอมพิวเตอร์เนื่องจากมีความยืดหยุ่นและสามารถรวมเป็นสายเคเบิลได้ เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการสื่อสารทางไกล เนื่องจากแสงอินฟราเรดแพร่กระจายผ่านไฟเบอร์โดยมีการลดทอนที่ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับไฟฟ้าในสายไฟฟ้า นี้จะช่วยให้ระยะทางไกลที่จะทอดที่มีไม่กี่ขาประจำ

10 หรือ 40 Gbit/s เป็นเรื่องปกติในระบบที่ปรับใช้ [36] [37]

ด้วยการใช้มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) เส้นใยแต่ละเส้นสามารถมีช่องสัญญาณอิสระหลายช่อง โดยแต่ละเส้นใช้ความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน อัตราข้อมูลสุทธิ (อัตราข้อมูลที่ไม่มีไบต์โอเวอร์เฮด) ต่อไฟเบอร์คืออัตราข้อมูลต่อช่องสัญญาณที่ลดลงโดยค่าใช้จ่าย FEC คูณด้วยจำนวนช่องสัญญาณ (โดยปกติสูงสุด 80 ในระบบWDM ที่มีความหนาแน่นเชิงพาณิชย์ณ ปี 2008 )

เหตุการณ์สำคัญของความเร็วในการส่ง
วันที่ เหตุการณ์สำคัญ
ปี 2549 111 Gbit / sโดยเอ็นทีที [38] [39]
2552 100 Pbit/s·km (15.5 Tbit/s ต่อไฟเบอร์ 7000 km เดียว) โดย Bell Labs [40]
2011 101 Tbit/s (370 ช่องที่ 273 Gbit/s แต่ละอัน) บนแกนเดียว [41]
มกราคม 2013 การส่งผ่าน 1.05 Pbit/s ผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์แบบมัลติคอร์ [42]
มิถุนายน 2556 400 Gbit / s ผ่านช่องทางเดียวโดยใช้ 4 โหมดการโคจรมัลติโมเมนตัมเชิงมุม [43]

สำหรับการใช้งานในระยะทางสั้น เช่น เครือข่ายในอาคารสำนักงาน (ดูใยแก้วนำแสงไปยังสำนักงาน ) การเดินสายไฟเบอร์ออปติกจะช่วยประหยัดพื้นที่ในท่อร้อยสายไฟ เนื่องจากเส้นใยเดี่ยวสามารถบรรทุกข้อมูลได้มากกว่าสายไฟฟ้า เช่น สายเคเบิลประเภท 5มาตรฐานซึ่งโดยทั่วไปจะทำงานที่ความเร็ว 100 Mbit/s หรือ 1 Gbit/s

เส้นใยมักใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะสั้นระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ตัวอย่างเช่นโทรทัศน์ความละเอียดสูงส่วนใหญ่มีการเชื่อมต่อออปติคัลเสียงแบบดิจิทัล ซึ่งช่วยให้สตรีมเสียงผ่านแสงได้ โดยใช้โปรโตคอลS/PDIFผ่านการเชื่อมต่อ TOSLINKแบบออปติคัล

เซนเซอร์

ไฟเบอร์มีประโยชน์หลายอย่างในการรับรู้ทางไกล ในบางแอพพลิเคชั่น เซนเซอร์จะเป็นไฟเบอร์ออปติก เส้นใยใช้ในการแผ่รังสีไปยังเซ็นเซอร์ที่ทำการวัด ในกรณีอื่นๆ ไฟเบอร์จะใช้เชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับระบบการวัด

เส้นใยแสงสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ในการวัดความเครียด , อุณหภูมิ , แรงดันและปริมาณอื่น ๆ โดยการปรับเปลี่ยนเส้นใยเพื่อให้ทรัพย์สินที่ถูกวัดกล้ำความดังของเข้ม , เฟส , โพลาไรซ์ , ความยาวคลื่นหรือเวลาการขนส่งของแสงในเส้นใย เซ็นเซอร์ที่ปรับความเข้มของแสงเป็นเซ็นเซอร์ที่ง่ายที่สุด เนื่องจากต้องใช้แหล่งกำเนิดและเครื่องตรวจจับแบบธรรมดาเท่านั้น คุณลักษณะที่มีประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งของไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ดังกล่าวคือ สามารถให้การตรวจจับแบบกระจายในระยะทางสูงสุดหนึ่งเมตรได้ หากจำเป็น ในทางตรงกันข้าม การวัดที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในระดับสูงสามารถทำได้โดยการรวมองค์ประกอบการตรวจจับขนาดจิ๋วเข้ากับส่วนปลายของไฟเบอร์[44] สิ่งเหล่านี้สามารถถูกนำไปใช้โดยเทคโนโลยีไมโครและนาโนแฟบริเคชั่นต่างๆ เพื่อไม่ให้เกินขอบเขตจุลทรรศน์ของปลายไฟเบอร์ อนุญาตให้ใช้เช่นการสอดเข้าไปในหลอดเลือดโดยใช้เข็มฉีดยาใต้ผิวหนัง

เซนเซอร์ใยแก้วนำแสงภายนอกใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงซึ่งปกติจะเป็นแบบหลายโหมด เพื่อส่งแสงแบบมอดูเลตจากเซ็นเซอร์ออปติคัลที่ไม่ใช่ไฟเบอร์—หรือเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณออปติคัล ประโยชน์ที่สำคัญของเซ็นเซอร์ภายนอกคือความสามารถในการเข้าถึงตำแหน่งอื่นๆ ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ ตัวอย่างคือการวัดอุณหภูมิภายในเครื่องยนต์ไอพ่นโดยใช้เส้นใยเพื่อส่งรังสีไปยังไพโรมิเตอร์นอกเครื่องยนต์ เซ็นเซอร์ภายนอกสามารถใช้ในลักษณะเดียวกับการวัดอุณหภูมิภายในของหม้อแปลงไฟฟ้าที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสุดขั้วปัจจุบันทำให้เทคนิคการวัดอื่น ๆ เป็นไปไม่ได้ เซ็นเซอร์ภายนอกวัดการสั่นสะเทือน การหมุน การกระจัด ความเร็ว ความเร่ง แรงบิด และแรงบิด ไจโรสโคปรุ่นโซลิดสเตตที่ใช้การรบกวนของแสงได้รับการพัฒนา ใยแก้วนำแสงหมุน (FOG) ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและการใช้ประโยชน์จากผล Sagnacในการตรวจสอบการหมุนกล

การใช้งานทั่วไปสำหรับไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์รวมถึงระบบรักษาความปลอดภัยการตรวจจับการบุกรุกขั้นสูง แสงจะถูกส่งไปตามสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ที่วางอยู่บนรั้ว ท่อส่ง หรือสายสื่อสาร และสัญญาณที่ส่งกลับจะถูกตรวจสอบและวิเคราะห์การรบกวน สัญญาณย้อนกลับนี้ได้รับการประมวลผลแบบดิจิทัลเพื่อตรวจจับสิ่งรบกวนและแจ้งเตือนหากมีการบุกรุกเกิดขึ้น

เส้นใยแสงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางว่าเป็นส่วนประกอบของเซ็นเซอร์เคมีแสงและออปติคอลไบโอเซนเซอร์ [45]

การส่งกำลัง

ใยแก้วนำแสงสามารถใช้ส่งพลังงานโดยใช้เซลล์สุริยะเพื่อแปลงแสงเป็นไฟฟ้า [46]แม้ว่าวิธีการส่งกำลังนี้จะไม่มีประสิทธิภาพเท่าวิธีการทั่วไป แต่ก็มีประโยชน์อย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ไม่ต้องการตัวนำที่เป็นโลหะเช่นเดียวกับในกรณีใช้งานใกล้กับเครื่อง MRI ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูง [47]ตัวอย่างอื่น ๆ สำหรับการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในองค์ประกอบเสาอากาศกำลังสูงและอุปกรณ์วัดที่ใช้ในอุปกรณ์ส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูง

การใช้งานอื่นๆ

ร่อนสว่างไสวไปด้วยใยแก้วนำแสง
แสงสะท้อนจากใยแก้วนำแสงส่องสว่าง แบบจำลอง
การใช้ใยแก้วนำแสงในโคมไฟตกแต่งหรือไฟกลางคืน

ใยแก้วนำแสงใช้เป็นตัวนำแสงในทางการแพทย์และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการให้แสงจ้าส่องไปที่เป้าหมายโดยไม่มีเส้นทางสายตาที่ชัดเจน ไมโครสโคปจำนวนมากใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบไฟเบอร์ออปติกเพื่อให้แสงสว่างอย่างเข้มข้นแก่ตัวอย่างที่กำลังศึกษา

ใยแก้วนำแสงยังใช้ในเลนส์เกี่ยวกับภาพอีกด้วย ใยแก้วนำแสงที่เชื่อมโยงกันถูกนำมาใช้ในบางครั้งพร้อมกับเลนส์ สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพที่บางและยาวซึ่งเรียกว่ากล้องเอนโดสโคปซึ่งใช้เพื่อดูวัตถุผ่านรูเล็กๆ กล้องเอนโดสโคปทางการแพทย์ใช้สำหรับขั้นตอนการสำรวจหรือการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด กล้องเอนโดสโคปสำหรับงานอุตสาหกรรม (ดูไฟเบอร์สโคปหรือบอร์สโคป ) ใช้สำหรับตรวจสอบสิ่งที่เข้าถึงยาก เช่น ภายในเครื่องยนต์ไอพ่น

ในอาคารบางแห่ง เส้นใยแก้วนำแสงจะส่งแสงแดดจากหลังคาไปยังส่วนอื่นๆ ของอาคาร (ดูเลนส์ที่ไม่สร้างภาพ ) โคมไฟออฟติคอลไฟเบอร์ที่ใช้สำหรับส่องสว่างในการใช้งานตกแต่งรวมทั้งสัญญาณ , ศิลปะ , ของเล่นและประดิษฐ์ต้นคริสต์มาส ใยแก้วนำแสงเป็นส่วนหนึ่งที่แท้จริงของแสงส่งคอนกรีตผลิตภัณฑ์อาคารLiTraCon

ใยแก้วนำแสงนอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการตรวจสอบสุขภาพของโครงสร้าง ประเภทนี้เซ็นเซอร์สามารถตรวจสอบความเครียดที่อาจมีผลกระทบยาวนานในโครงสร้าง มันขึ้นอยู่กับหลักการวัดการลดทอนแบบแอนะล็อก

ในสเปกโตรสโกปีกลุ่มใยแก้วนำแสงจะส่งแสงจากสเปกโตรมิเตอร์ไปยังสารที่ไม่สามารถใส่เข้าไปในสเปกโตรมิเตอร์ได้เอง เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบ สเปกโตรมิเตอร์วิเคราะห์สารโดยการสะท้อนแสงและส่องผ่าน การใช้เส้นใยทำให้สามารถใช้สเปกโตรมิเตอร์เพื่อศึกษาวัตถุจากระยะไกลได้[48] [49] [50]

ใยแก้วนำแสงเจือบางองค์ประกอบธาตุดินเช่นerbiumสามารถนำมาใช้เป็นสื่อกลางในกำไรของเลเซอร์หรือเครื่องขยายเสียงออปติคอลใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยธาตุแรร์เอิร์ธสามารถใช้เพื่อขยายสัญญาณโดยประกบส่วนสั้นๆ ของไฟเบอร์เจือเป็นสายไฟเบอร์ออปติกปกติ เส้นใยเจือปนถูกปั๊มด้วยแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นที่สองที่ต่อเข้ากับเส้นนอกเหนือจากคลื่นสัญญาณ ความยาวคลื่นของแสงทั้งสองจะถูกส่งผ่านไฟเบอร์เจือปน ซึ่งจะถ่ายโอนพลังงานจากความยาวคลื่นของปั๊มที่สองไปยังคลื่นสัญญาณ กระบวนการที่ทำให้เกิดการขยายคือการปล่อยกระตุ้น

ใยแก้วนำแสงยังถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในฐานะสื่อไม่เชิงเส้น สื่อแก้วสนับสนุนโฮสต์ของปฏิกิริยาเชิงแสงแบบไม่เชิงเส้น และความยาวปฏิสัมพันธ์ที่ยาวนานที่เป็นไปได้ในไฟเบอร์ช่วยให้เกิดปรากฏการณ์ที่หลากหลาย ซึ่งถูกควบคุมสำหรับการใช้งานและการตรวจสอบขั้นพื้นฐาน [51] ในทางกลับกัน ความไม่เป็นเชิงเส้นของไฟเบอร์สามารถส่งผลเสียต่อสัญญาณออปติคัล และมักต้องใช้มาตรการเพื่อลดผลกระทบที่ไม่ต้องการดังกล่าว

เส้นใยแสงเจือด้วยความยาวคลื่นจำแลงเก็บประกายแสงในการทดลองทางฟิสิกส์

ไฟเบอร์ออปติกสำหรับปืนพก ปืนไรเฟิล และปืนลูกซองใช้ชิ้นส่วนของไฟเบอร์ออปติกเพื่อปรับปรุงการมองเห็นของเครื่องหมายบนสายตา

หลักการทำงาน

ภาพรวมของหลักการทำงานของใยแก้วนำแสง
ประเภทใยแก้วนำแสง

ใยแก้วนำแสงเป็นท่อนำคลื่นอิเล็กทริกทรงกระบอก( ท่อนำคลื่นที่ไม่นำไฟฟ้า ) ที่ส่งแสงไปตามแกนผ่านกระบวนการสะท้อนภายในทั้งหมด เส้นใยประกอบด้วยแกนที่ล้อมรอบด้วยชั้นหุ้มซึ่งทั้งสองอย่างนี้ทำจากวัสดุอิเล็กทริก[52]เพื่อจำกัดสัญญาณออปติคัลในแกนกลางดัชนีการหักเหของแสงของแกนกลางต้องมากกว่าดัชนีการหักเหของแสงเขตแดนระหว่างหลักและหุ้มอย่างใดอย่างหนึ่งอาจจะเป็นอย่างกระทันหันในเส้นใยขั้นตอนดัชนีหรือค่อยเป็นค่อยไปในเส้นใยให้คะแนนดัชนีแสงสามารถป้อนเข้าสู่เส้นใยแก้วนำแสงโดยใช้เลเซอร์หรือ LED

ไฟเบอร์มีภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางไฟฟ้า ไม่มีการครอสทอล์คระหว่างสัญญาณในสายเคเบิลต่างๆ และไม่มีการดึงเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ข้อมูลที่เดินทางภายในใยแก้วนำแสงนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอุปกรณ์นิวเคลียร์[b] [ ต้องการการอ้างอิง ]

สายเคเบิลใยไม่นำไฟฟ้าซึ่งจะทำให้เส้นใยที่มีประโยชน์สำหรับการปกป้องอุปกรณ์สื่อสารในแรงดันสูงสภาพแวดล้อมเช่นการผลิตกระแสไฟฟ้าสิ่งอำนวยความสะดวกหรือการใช้งานมีแนวโน้มที่จะฟ้าผ่าการนัดหยุดงาน การแยกด้วยไฟฟ้ายังช่วยป้องกันปัญหากับลูปกราวด์อีกด้วย เนื่องจากไม่มีไฟฟ้าในสายเคเบิลออปติคัลที่อาจก่อให้เกิดประกายไฟ จึงสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีควันระเบิดได้การดักฟังโทรศัพท์ (ในกรณีนี้ การกรีดไฟเบอร์ ) จะทำได้ยากกว่าเมื่อเทียบกับการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า

สายเคเบิลใยแก้วไม่ได้กำหนดเป้าหมายสำหรับการโจรกรรมโลหะ ในทางตรงกันข้ามระบบเคเบิลทองแดงใช้จำนวนมากของทองแดงและมีการกำหนดเป้าหมายตั้งแต่บูมยุค 2000 สินค้าโภคภัณฑ์

ดัชนีการหักเหของแสง

ดัชนีหักเหเป็นวิธีการวัดที่ความเร็วของแสงในวัสดุ แสงเดินทางได้เร็วที่สุดในสุญญากาศเช่น ในอวกาศ ความเร็วแสงในสุญญากาศประมาณ 300,000 กิโลเมตร (186,000 ไมล์) ต่อวินาที ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางคำนวณโดยการหารความเร็วของแสงในสุญญากาศด้วยความเร็วของแสงในตัวกลางนั้น ดัชนีหักเหของสุญญากาศจึงเป็น 1 ตามคำจำกัดความ เส้นใยโหมดเดียวทั่วไปที่ใช้สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมมีเปลือกหุ้มที่ทำด้วยซิลิกาบริสุทธิ์ โดยมีดัชนี 1.444 ที่ 1500 นาโนเมตร และแกนของซิลิกาเจือที่มีดัชนีประมาณ 1.4475 [52]ยิ่งดัชนีการหักเหของแสงมากเท่าใด แสงก็จะเดินทางช้าลงในตัวกลางนั้นเท่านั้น จากข้อมูลนี้ หลักการง่ายๆ ก็คือสัญญาณที่ใช้ใยแก้วนำแสงเพื่อการสื่อสารจะเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 200,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้นการโทรด้วยไฟเบอร์ระหว่างซิดนีย์และนิวยอร์ก ระยะทาง 16,000 กิโลเมตร หมายความว่ามีความล่าช้าขั้นต่ำ 80 มิลลิวินาที (ประมาณวินาที) ระหว่างที่ผู้โทรคนหนึ่งพูดและอีกคนได้ยิน [ค]

ภาพสะท้อนภายในทั้งหมด

เมื่อแสงเดินทางในตัวกลางที่มีความหนาแน่นเชิงทัศนศาสตร์กระทบกับขอบเขตในมุมสูงชัน (ใหญ่กว่ามุมวิกฤตสำหรับขอบเขต) แสงจะสะท้อนออกมาอย่างสมบูรณ์ นี้เรียกว่าการสะท้อนภายในทั้งหมดเอฟเฟกต์นี้ใช้ในใยแก้วนำแสงเพื่อจำกัดแสงในแกนกลาง ใยแก้วนำแสงที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีแนวทางที่อ่อนแอซึ่งหมายความว่าความแตกต่างในดัชนีการหักเหของแสงระหว่างแกนกลางและส่วนหุ้มนั้นมีขนาดเล็กมาก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 1%) [53]แสงเดินทางผ่านแกนเส้นใย กระดอนไปมานอกขอบเขตระหว่างแกนกลางและเปลือกหุ้ม

เนื่องจากแสงจะต้องกระทบกับขอบด้วยมุมที่มากกว่ามุมวิกฤต มีเพียงแสงที่เข้าสู่เส้นใยภายในช่วงมุมหนึ่งเท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ลงมาที่เส้นใยได้โดยไม่รั่วไหลออก มุมช่วงนี้เรียกว่ากรวยรับของเส้นใย มีมุมสูงสุดจากแกนเส้นใยที่แสงอาจเข้าสู่เส้นใยเพื่อให้แพร่กระจายหรือเคลื่อนที่ในแกนของเส้นใยไซน์ของมุมสูงสุดนี้เป็นช่องตัวเลข (NA) ของเส้นใย ไฟเบอร์ที่มี NA ขนาดใหญ่ต้องการความแม่นยำในการประกบและใช้งานน้อยกว่าไฟเบอร์ที่มี NA ที่เล็กกว่า ขนาดของกรวยรับนี้เป็นหน้าที่ของความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงระหว่างแกนกลางของเส้นใยและส่วนหุ้ม ไฟเบอร์โหมดเดียวมี NA ขนาดเล็ก

ไฟเบอร์มัลติโหมด

ขยายพันธุ์ของแสงผ่านใยแก้วนำแสงหลายโหมด
เลเซอร์สะท้อนแท่งอะคริลิกซึ่งแสดงให้เห็นการสะท้อนแสงภายในทั้งหมดในเส้นใยแก้วนำแสงแบบหลายโหมด

ไฟเบอร์ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางหลักขนาดใหญ่ (มากกว่า 10 ไมโครเมตร) อาจจะวิเคราะห์โดยเลนส์เรขาคณิตเส้นใยดังกล่าวเรียกว่าเส้นใยหลายโหมดจากการวิเคราะห์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (ดูด้านล่าง) ในไฟเบอร์แบบหลายโหมดดัชนีแบบขั้นบันไดรังสีของแสงจะถูกนำทางไปตามแกนไฟเบอร์โดยการสะท้อนภายในทั้งหมด รังสีที่ไปบรรจบกับขอบหุ้มแกนกลางที่มุมหนึ่ง (วัดเทียบกับเส้นปกติถึงขอบ) ที่มากกว่ามุมวิกฤตสำหรับขอบเขตนี้ จะถูกสะท้อนโดยสมบูรณ์ มุมวิกฤตถูกกำหนดโดยความแตกต่างในดัชนีการหักเหของแสงระหว่างแกนกลางและวัสดุหุ้ม รังสีที่ไปบรรจบกับขอบที่มุมต่ำจะหักเหจากแกนกลางเข้าไปในส่วนหุ้มที่พวกเขาสิ้นสุด มุมวิกฤตกำหนดมุมยอมรับของเส้นใยที่มักจะรายงานเป็นช่องตัวเลขรูรับแสงที่มีตัวเลขสูงช่วยให้แสงกระจายเส้นใยลงมาในรังสีทั้งใกล้กับแกนและในมุมต่างๆ ทำให้แสงเชื่อมต่อเข้ากับเส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม รูรับแสงที่เป็นตัวเลขสูงนี้จะเพิ่มปริมาณการกระจายตัวเนื่องจากรังสีในมุมต่างๆ มีความยาวเส้นทางต่างกันดังนั้นจึงใช้เวลาในการเคลื่อนที่ไปตามเส้นใยต่างกัน

ในเส้นใยดัชนีอย่างช้าๆ ดัชนีการหักเหของแสงในแกนกลางจะลดลงอย่างต่อเนื่องระหว่างแกนกับส่วนหุ้ม สิ่งนี้ทำให้รังสีของแสงโค้งงออย่างราบรื่นเมื่อเข้าใกล้ส่วนหุ้ม แทนที่จะสะท้อนอย่างกะทันหันจากขอบเขตที่หุ้มแกนกลาง เส้นทางโค้งที่เป็นผลลัพธ์ช่วยลดการกระจายแบบหลายเส้นทาง เนื่องจากรังสีมุมสูงผ่านทะลุขอบด้านล่างของแกนกลางมากกว่า มากกว่าจุดศูนย์กลางดัชนีสูง โปรไฟล์ดัชนีถูกเลือกเพื่อลดความแตกต่างในความเร็วการแพร่กระจายตามแนวแกนของรังสีต่างๆ ในเส้นใย โปรไฟล์ดัชนีในอุดมคตินี้อยู่ใกล้กับความสัมพันธ์แบบพาราโบลาระหว่างดัชนีกับระยะห่างจากแกน [ ต้องการการอ้างอิง ]

ไฟเบอร์โหมดเดียว

โครงสร้างของทั่วไปเส้นใยโหมดเดี่ยว
1. แกนกลาง: เส้นผ่านศูนย์กลาง 8 µm
2. การหุ้ม: เส้นผ่านศูนย์กลาง 125 µm
3. บัฟเฟอร์: เส้นผ่านศูนย์กลาง 250 µm
4. แจ็คเก็ต: 400 µm dia

เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนน้อยกว่าประมาณสิบเท่าของความยาวคลื่นของแสงที่แพร่กระจายไม่สามารถจำลองได้โดยใช้เลนส์ทางเรขาคณิต แต่จะต้องมีการวิเคราะห์โครงสร้างท่อนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามสมการของแมกซ์เวลล์เป็นลดลงไปสมการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า [d]ในฐานะที่เป็นท่อนำคลื่นแบบออปติคัล ไฟเบอร์สนับสนุนโหมดขวางหนึ่งหรือหลายโหมดโดยที่แสงสามารถแพร่กระจายไปตามไฟเบอร์ได้ ไฟเบอร์ที่รองรับโหมดเดียวเท่านั้นเรียกว่าโหมดเดียว[จ]การวิเคราะห์ท่อนำคลื่นแสดงให้เห็นว่าพลังงานแสงในเส้นใยไม่ได้จำกัดอยู่ที่แกนกลางทั้งหมด แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเส้นใยโหมดเดี่ยวเป็นส่วนสำคัญของการใช้พลังงานในโหมดที่ถูกผูกไว้ในการเดินทางหุ้มเป็นคลื่นหายไปอย่างรวดเร็ว

ชนิดที่พบมากที่สุดของเส้นใยโหมดเดี่ยวมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางหลักของ 8-10 ไมโครเมตรและถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานในที่อยู่ใกล้อินฟราเรด โครงสร้างโหมดขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ ดังนั้นเส้นใยนี้จึงสนับสนุนโหมดเพิ่มเติมจำนวนเล็กน้อยที่ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ เส้นใยแบบหลายโหมดโดยการเปรียบเทียบผลิตขึ้นด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่เล็กเพียง 50 ไมโครเมตรและใหญ่ถึงหลายร้อยไมโครเมตร ความถี่ปกติ Vเส้นใยนี้ควรจะน้อยกว่าศูนย์แรกของฟังก์ชั่น Bessel J 0 (ประมาณ 2.405)

ไฟเบอร์เอนกประสงค์

ใยแก้วนำแสงสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษบางตัวสร้างด้วยแกนและ/หรือชั้นหุ้มที่ไม่เป็นทรงกระบอก โดยปกติจะมีหน้าตัดเป็นวงรีหรือสี่เหลี่ยม ซึ่งรวมถึงไฟเบอร์ที่รักษาโพลาไรซ์และไฟเบอร์ที่ออกแบบมาเพื่อระงับการแพร่กระจายโหมดแกลเลอรีกระซิบไฟเบอร์ที่รักษาโพลาไรซ์เป็นไฟเบอร์ชนิดพิเศษที่มักใช้ในเซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก เนื่องจากความสามารถในการรักษาโพลาไรซ์ของแสงที่ใส่เข้าไป

เส้นใยคริสตัลโฟโตนิกทำขึ้นโดยใช้รูปแบบดัชนีปกติ (มักอยู่ในรูปแบบของรูทรงกระบอกที่วิ่งไปตามความยาวของเส้นใย) เส้นใยดังกล่าวใช้เอฟเฟกต์การเลี้ยวเบนแทนหรือเพิ่มเติมจากการสะท้อนภายในทั้งหมด เพื่อจำกัดแสงไว้ที่แกนกลางของเส้นใย คุณสมบัติของเส้นใยสามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานได้หลากหลาย

กลไกการลดทอน

กราฟการลดทอนแบบทดลองของซิลิกามัลติโหมดการสูญเสียต่ำและไฟเบอร์ ZBLAN
สเปกตรัมการสูญเสียทางทฤษฎี (การลดทอน dB/km) สำหรับใยแก้วนำแสงซิลิกา (เส้นประสีน้ำเงิน) และใยแก้วนำแสง ZBLAN ทั่วไป (เส้นสีเทาทึบ) ตามฟังก์ชันของความยาวคลื่น (ไมครอน)

การลดทอนในใยแก้วนำแสงหรือที่เรียกว่าการสูญเสียการส่งผ่านคือการลดความเข้มของลำแสง (หรือสัญญาณ) ในขณะที่เดินทางผ่านตัวกลางส่งสัญญาณ ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนในไฟเบอร์ออปติกมักใช้หน่วย dB/km ผ่านตัวกลาง เนื่องจากสื่อการส่งผ่านแสงที่ทันสมัยมีคุณภาพค่อนข้างสูง สื่อมักจะเป็นเส้นใยของแก้วซิลิกาที่จำกัดลำแสงตกกระทบไว้ด้านใน สำหรับการใช้งานที่ต้องการความยาวคลื่นสเปกตรัมโดยเฉพาะในช่วงอินฟราเรดกลาง ~2–7 µm ทางเลือกที่ดีกว่าคือแว่นตาฟลูออไรด์เช่นZBLANและI nF 3. การลดทอนเป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดการส่งสัญญาณดิจิตอลในระยะทางไกล ดังนั้น การวิจัยจำนวนมากได้เข้าสู่ทั้งการจำกัดการลดทอนและการขยายสัญญาณออปติคัลให้สูงสุด อันที่จริง การลดทอนของเส้นใยแก้วนำแสงซิลิกาสี่ลำดับในระยะเวลาสี่ทศวรรษ (จาก ~1000 dB/km ในปี 1965 เป็น ~0.17 dB/km ในปี 2005) ตามที่เน้นในภาพที่อยู่ติดกัน (จุดสามเหลี่ยมสีดำ สีเทา ลูกศร) เป็นผลจากการปรับปรุงกระบวนการผลิต ความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ การออกแบบพรีฟอร์มและไฟเบอร์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้เส้นใยเหล่านี้เข้าใกล้ขีดจำกัดการลดทอนทางทฤษฎีด้านล่าง[54]

การวิจัยเชิงประจักษ์ได้แสดงให้เห็นว่าการลดทอนในใยแก้วนำแสงเป็นสาเหตุหลักจากทั้งกระเจิงและการดูดซึม เส้นใยแก้วนำแสงโหมดเดียวสามารถทำได้โดยมีการสูญเสียต่ำมาก ไฟเบอร์ SMF-28 ของ Corning ซึ่งเป็นไฟเบอร์โหมดเดียวมาตรฐานสำหรับความยาวคลื่นโทรคมนาคม มีการสูญเสีย 0.17 dB/km ที่ 1550 นาโนเมตร [55]ตัวอย่างเช่น SMF-28 ความยาว 8 กม. ส่งผ่านแสงเกือบ 75% ที่ 1,550 นาโนเมตร มีการตั้งข้อสังเกตว่าหากน้ำทะเลใสราวกับเส้นใย เราจะมองเห็นได้จนถึงก้นบึ้งของร่องลึกบาดาลมาเรียนาในมหาสมุทรแปซิฟิกที่ความลึก 11,000 เมตร (36,000 ฟุต) [56]

การกระเจิงของแสง

การสะท้อนแสง
สะท้อนกระจาย

การแพร่กระจายของแสงผ่านแกนกลางของใยแก้วนำแสงขึ้นอยู่กับการสะท้อนภายในทั้งหมดของคลื่นแสง พื้นผิวที่ขรุขระและไม่สม่ำเสมอ แม้ในระดับโมเลกุล ก็สามารถทำให้เกิดแสงสะท้อนในทิศทางแบบสุ่มได้ สิ่งนี้เรียกว่า การสะท้อนแบบกระจายหรือการกระเจิงและโดยทั่วไปแล้วจะมีลักษณะเฉพาะด้วยมุมสะท้อนที่หลากหลาย

การกระเจิงของแสงขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงที่กระเจิง ดังนั้น การจำกัดการมองเห็นเชิงพื้นที่จึงเกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับความถี่ของคลื่นแสงตกกระทบและมิติทางกายภาพ (หรือมาตราส่วนเชิงพื้นที่) ของศูนย์กลางการกระเจิง ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของคุณสมบัติโครงสร้างจุลภาคเฉพาะบางอย่าง เนื่องจากแสงที่มองเห็นได้มีความยาวคลื่นเท่ากับหนึ่งไมโครเมตร (หนึ่งในล้านของหนึ่งเมตร) ศูนย์การกระเจิงจะมีมิติในระดับพื้นที่ใกล้เคียงกัน

ดังนั้นผลการลดทอนจากการกระเจิงไม่ต่อเนื่องกันของแสงที่ภายในพื้นผิวและการเชื่อมต่อในวัสดุที่เป็นผลึก (โพลี) เช่น โลหะและเซรามิก นอกจากรูพรุนแล้ว พื้นผิวภายในหรือส่วนต่อประสานส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของรอยเกรนที่แยกบริเวณเล็กๆ ของลำดับผลึก เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการแสดงให้เห็นว่าเมื่อขนาดของศูนย์กลางการกระเจิง (หรือขอบของเกรน) ลดลงต่ำกว่าขนาดความยาวคลื่นของแสงที่กระเจิง การกระเจิงจะไม่เกิดขึ้นในระดับที่มีนัยสำคัญอีกต่อไป ปรากฏการณ์นี้ได้ก่อให้เกิดการผลิตของวัสดุเซรามิกโปร่งใส

ในทำนองเดียวกัน การกระเจิงของแสงในใยแก้วคุณภาพทางแสงนั้นเกิดจากความผิดปกติระดับโมเลกุล (ความผันผวนขององค์ประกอบ) ในโครงสร้างแก้ว อันที่จริง แนวคิดหนึ่งที่เกิดขึ้นใหม่คือแก้วเป็นเพียงกล่องจำกัดของของแข็งคริสตัลไลน์ ภายในกรอบนี้ "โดเมน" ที่แสดงระดับต่างๆ ของคำสั่งระยะสั้นกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของทั้งโลหะและโลหะผสม เช่นเดียวกับแก้วและเซรามิก การกระจายทั้งระหว่างและภายในโดเมนเหล่านี้เป็นข้อบกพร่องของโครงสร้างจุลภาคซึ่งเป็นตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการกระเจิงของแสง ปรากฏการณ์เดียวกันนี้ถูกมองว่าเป็นหนึ่งในปัจจัยจำกัดความโปร่งใสของโดมขีปนาวุธอินฟราเรด [57]

ที่พลังงานแสงสูง การกระเจิงอาจเกิดจากกระบวนการออปติคัลแบบไม่เชิงเส้นในไฟเบอร์ [58] [59]

การดูดซับ UV-Vis-IR

นอกจากการกระเจิงของแสงแล้ว การลดทอนหรือการสูญเสียสัญญาณยังสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการดูดกลืนแสงเฉพาะช่วงความยาวคลื่นในลักษณะที่คล้ายกับที่ทำให้เกิดสี การพิจารณาวัสดุเบื้องต้นรวมทั้งอิเล็กตรอนและโมเลกุลดังต่อไปนี้:

  • ในระดับอิเล็กทรอนิกส์ ขึ้นอยู่กับว่าออร์บิทัลของอิเล็กตรอนมีระยะห่าง (หรือ "เชิงปริมาณ") เพื่อให้สามารถดูดซับควอนตัมของแสง (หรือโฟตอน) ของความยาวคลื่นหรือความถี่เฉพาะในช่วงอัลตราไวโอเลต (UV) หรือช่วงที่มองเห็นได้ นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดสี
  • ที่ระดับอะตอมหรือโมเลกุล ขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือนของอะตอมหรือโมเลกุลหรือพันธะเคมี อะตอมหรือโมเลกุลของอะตอมนั้นแน่นแฟ้นเพียงใด และอะตอมหรือโมเลกุลมีลำดับระยะไกลหรือไม่ ปัจจัยเหล่านี้จะกำหนดความจุของวัสดุที่ส่งความยาวคลื่นที่ยาวกว่าในช่วงอินฟราเรด (IR), IR ไกล, วิทยุและไมโครเวฟ

การออกแบบอุปกรณ์ที่โปร่งใสต้องมีการเลือกวัสดุตามความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติและข้อจำกัดของอุปกรณ์ ลักษณะการดูดกลืนLattice ที่ สังเกตพบที่บริเวณความถี่ต่ำ (IR กลางถึงช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดไกล) กำหนดขีดจำกัดความโปร่งใสของความยาวคลื่นยาวของวัสดุ สิ่งเหล่านี้เป็นผลมาจากการมีเพศสัมพันธ์แบบโต้ตอบระหว่างการเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากความร้อนของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบและโมเลกุลของโครงตาข่ายที่เป็นของแข็งและการแผ่รังสีคลื่นแสงตกกระทบ ดังนั้น วัสดุทั้งหมดจึงมีขอบเขตจำกัดบริเวณการดูดซึมที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของอะตอมและโมเลกุล (การยืดพันธะ) ในอินฟราเรดไกล (>10 µm)

ดังนั้น การดูดกลืนแสงแบบหลายโฟนอนจึงเกิดขึ้นเมื่อโฟนอนตั้งแต่สองตัวขึ้นไปโต้ตอบกันเพื่อผลิตโมเมนต์ไดโพลไฟฟ้าซึ่งรังสีตกกระทบอาจจับคู่กัน ไดโพลเหล่านี้สามารถดูดซับพลังงานจากการแผ่รังสีตกกระทบ จนถึงการมีเพศสัมพันธ์สูงสุดกับรังสีเมื่อความถี่เท่ากับโหมดการสั่นสะเทือนพื้นฐานของโมเลกุลไดโพล (เช่น พันธะ Si–O) ในอินฟราเรดฟาร์อินฟาเรด หรือฮาร์โมนิกอย่างใดอย่างหนึ่งของมัน

การดูดกลืนแสงอินฟราเรด (IR) แบบคัดเลือกโดยวัสดุเฉพาะเกิดขึ้นเนื่องจากความถี่ที่เลือกของคลื่นแสงตรงกับความถี่ (หรือจำนวนเต็มทวีคูณของความถี่) ที่อนุภาคของวัสดุนั้นสั่นสะเทือน เนื่องจากอะตอมและโมเลกุลต่างกันมีความถี่การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติต่างกัน พวกมันจึงเลือกดูดซับความถี่ที่แตกต่างกัน (หรือบางส่วนของสเปกตรัม) ของแสงอินฟราเรด (IR)

การสะท้อนและการส่งผ่านของคลื่นแสงเกิดขึ้นเนื่องจากความถี่ของคลื่นแสงไม่ตรงกับความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติของการสั่นของวัตถุ เมื่อแสงอินฟราเรดของความถี่เหล่านี้กระทบวัตถุ พลังงานจะสะท้อนหรือส่งผ่าน

ขาดทุนงบประมาณ

การลดทอนของการเดินสายเคเบิลจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อรวมคอนเนคเตอร์และตัวประกบเข้าด้วยกัน เมื่อคำนวณการลดทอนที่ยอมรับได้ (งบประมาณการสูญเสีย) ระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ ซึ่งรวมถึง:

  • การสูญเสีย dB เนื่องจากชนิดและความยาวของสายไฟเบอร์ออปติก
  • การสูญเสีย dB ที่แนะนำโดยตัวเชื่อมต่อและ
  • การสูญเสีย dB ที่แนะนำโดย splices

โดยทั่วไปตัวเชื่อมต่อแนะนำ 0.3 dB ต่อตัวเชื่อมต่อบนตัวเชื่อมต่อที่ขัดเงาอย่างดี โดยทั่วไปการต่อประกบแนะนำน้อยกว่า 0.3 เดซิเบลต่อรอยต่อ

การสูญเสียทั้งหมดสามารถคำนวณได้โดย:

การสูญเสีย = การสูญเสีย dB ต่อตัวเชื่อมต่อ × จำนวนตัวเชื่อมต่อ + การสูญเสีย dB ต่อการเชื่อมต่อ × จำนวนการต่อ + การสูญเสีย dB ต่อกิโลเมตร × กิโลเมตรของเส้นใย

โดยที่การสูญเสีย dB ต่อกิโลเมตรเป็นหน้าที่ของชนิดของเส้นใยและสามารถพบได้ในข้อกำหนดของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวขนาด 1550 นาโนเมตรทั่วไปมีการสูญเสีย 0.4 เดซิเบลต่อกิโลเมตร

งบประมาณการสูญเสียที่คำนวณได้จะใช้ในการทดสอบเพื่อยืนยันว่าการสูญเสียที่วัดได้นั้นอยู่ในพารามิเตอร์การทำงานปกติ

การผลิต

วัสดุ

เส้นใยแก้วนำแสงทำมาจากซิลิกาเกือบทุกครั้งแต่วัสดุอื่นๆ เช่นfluorozirconate , fluoroaluminateและแก้ว chalcogenideตลอดจนวัสดุที่เป็นผลึก เช่นแซฟไฟร์ใช้สำหรับอินฟราเรดความยาวคลื่นที่ยาวกว่าหรือการใช้งานเฉพาะด้านอื่นๆ แว่นตาซิลิกาและฟลูออไรด์มักจะมีดัชนีการหักเหของแสงประมาณ 1.5 แต่วัสดุบางชนิด เช่นชาลโคเจไนด์สามารถมีดัชนีได้สูงถึง 3 โดยทั่วไปแล้ว ดัชนีความแตกต่างระหว่างแกนและส่วนหุ้มจะน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์

เส้นใยแก้วนำแสงพลาสติก (POF) มักเป็นเส้นใยหลายโหมดแบบดัชนีขั้นตอน โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 0.5 มิลลิเมตรขึ้นไป โดยทั่วไปแล้ว POF จะมีค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนที่สูงกว่าเส้นใยแก้ว 1 dB/m หรือสูงกว่า และการลดทอนที่สูงนี้จะจำกัดช่วงของระบบที่ใช้ POF

ซิลิกา

ซิลิกามีการส่งผ่านแสงที่ค่อนข้างดีในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย ในส่วนของสเปกตรัมใกล้อินฟราเรด (ใกล้อินฟราเรด) โดยเฉพาะอย่างยิ่งประมาณ 1.5 ไมโครเมตร ซิลิกาสามารถดูดซับและสูญเสียการกระเจิงได้ต่ำมากที่ 0.2 เดซิเบล/กม. การสูญเสียที่ต่ำอย่างน่าทึ่งดังกล่าวเกิดขึ้นได้เนื่องจากมีซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษ ซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตวงจรรวมและทรานซิสเตอร์แบบแยก ความโปร่งใสสูงในบริเวณ 1.4-μm ทำได้โดยการรักษาความเข้มข้นต่ำของกลุ่มไฮดรอกซิล (OH) อีกทางหนึ่งความเข้มข้นของ OH สูงจะดีกว่าสำหรับการแพร่กระจายในบริเวณอัลตราไวโอเลต (UV) [60]

ซิลิกาสามารถดึงออกมาเป็นเส้นใยที่อุณหภูมิสูงพอสมควรและมีค่อนข้างกว้างช่วงการเปลี่ยนแปลงแก้วข้อดีอีกประการหนึ่งคือการประกบฟิวชั่นและการแยกเส้นใยซิลิกาค่อนข้างมีประสิทธิภาพ เส้นใยซิลิกายังมีความแข็งแรงเชิงกลสูงต่อทั้งการดึงและการดัดงอ โดยที่เส้นใยต้องไม่หนาเกินไปและต้องเตรียมพื้นผิวไว้อย่างดีระหว่างการประมวลผล แม้แต่ปลายเส้นใยที่แยกออกอย่างง่าย (แตกหัก) ก็ยังสามารถให้พื้นผิวเรียบอย่างสวยงามด้วยคุณภาพด้านการมองเห็นที่ยอมรับได้ ซิลิกานี้ยังค่อนข้างเคมีเฉื่อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งมันไม่ดูดความชื้น (ไม่ดูดซับน้ำ)

แก้วซิลิกาสามารถเจือด้วยวัสดุต่างๆ จุดประสงค์หนึ่งของการใช้สารกระตุ้นคือการเพิ่มดัชนีการหักเหของแสง (เช่น กับเจอร์เมเนียมไดออกไซด์ (GeO 2 ) หรืออะลูมิเนียมออกไซด์ (Al 2 O 3 )) หรือเพื่อลดระดับดัชนีการหักเหของแสง (เช่น กับฟลูออรีนหรือโบรอนไตรออกไซด์ (B 2 O 3 )) การเติมสารสามารถทำได้ด้วยไอออนที่ออกฤทธิ์ด้วยเลเซอร์ (เช่น เส้นใยเจือแรร์เอิร์ธ) เพื่อให้ได้เส้นใยที่ใช้งานได้ เช่น ในเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์หรือเลเซอร์แอปพลิเคชัน โดยทั่วไปแล้วทั้งแกนไฟเบอร์และส่วนหุ้มจะเจือด้วย เพื่อให้ส่วนประกอบทั้งหมด (แกนและส่วนหุ้ม) เป็นสารประกอบเดียวกันอย่างมีประสิทธิภาพ (เช่นอะลูมิโนซิลิเกตเจอร์มาโนซิลิเกต ฟอสโฟซิลิเกตหรือแก้วบอโรซิลิเกต )

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเส้นใยแอคทีฟ ซิลิกาบริสุทธิ์มักไม่ใช่แก้วโฮสต์ที่เหมาะสมมาก เพราะมันแสดงความสามารถในการละลายต่ำสำหรับไอออนของแรร์เอิร์ธ สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การดับเนื่องจากการรวมกลุ่มของไอออนเจือปน อะลูมิโนซิลิเกตมีประสิทธิภาพมากกว่าในแง่นี้

เส้นใยซิลิกายังมีเกณฑ์สูงสำหรับความเสียหายทางแสง คุณสมบัตินี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีแนวโน้มต่ำสำหรับการสลายที่เกิดจากเลเซอร์ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์เมื่อใช้สำหรับการขยายสัญญาณพัลส์สั้น

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ เส้นใยซิลิกาจึงเป็นวัสดุทางเลือกในการใช้งานด้านออปติคัลหลายอย่าง เช่น การสื่อสาร (ยกเว้นระยะทางสั้นมากกับใยแก้วนำแสงแบบพลาสติก) ไฟเบอร์เลเซอร์ แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ และเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติก ความพยายามอย่างมากในการพัฒนาเส้นใยซิลิกาประเภทต่างๆ ได้เพิ่มประสิทธิภาพของเส้นใยดังกล่าวมากกว่าวัสดุอื่นๆ [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68]

แก้วฟลูออไรด์

แก้วลูออไรด์เป็นชั้นของที่ไม่ใช่ออกไซด์แว่นตาที่มีคุณภาพแสงประกอบด้วยฟลูออไรต่างๆโลหะเนื่องจากมีความหนืดต่ำจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะหลีกเลี่ยงการตกผลึกโดยสิ้นเชิงขณะดำเนินการผ่านการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (หรือดึงเส้นใยจากการหลอมละลาย) ดังนั้น แม้ว่าแว่นตาฟลูออไรด์โลหะหนัก (HMFG) จะมีการลดทอนทางแสงที่ต่ำมาก แต่ก็ไม่เพียงแต่ผลิตได้ยากเท่านั้น แต่ยังค่อนข้างเปราะบาง และมีความทนทานต่อความชื้นและการโจมตีจากสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้ไม่ดี คุณลักษณะที่ดีที่สุดคือไม่มีแถบดูดซับที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มไฮดรอกซิล (OH) (3,200–3,600 ซม. -1; กล่าวคือ 2,777–3,125 นาโนเมตร หรือ 2.78–3.13 ไมโครเมตร) ซึ่งมีอยู่ในแก้วที่ทำจากออกไซด์เกือบทั้งหมด

ตัวอย่างของฟลูออไรแก้วโลหะหนักเป็นZBLANกลุ่มแก้วประกอบด้วยเซอร์โคเนียม , แบเรียม , แลนทานัม , อลูมิเนียมและโซเดียมฟลูออไร การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีหลักของพวกเขาคือท่อนำคลื่นแสงทั้งในรูปแบบระนาบและไฟเบอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงอินฟราเรดกลาง (2,000–5,000 นาโนเมตร)

เริ่มแรก HMFGs ถูกกำหนดไว้สำหรับการใช้งานไฟเบอร์ออปติก เนื่องจากการสูญเสียที่แท้จริงของไฟเบอร์ mid-IR โดยหลักการแล้วอาจต่ำกว่าของเส้นใยซิลิกา ซึ่งโปร่งใสเพียงประมาณ 2 ไมโครเมตรเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ความสูญเสียที่ต่ำเช่นนี้ไม่เคยเกิดขึ้นจริงเลย และความเปราะบางและต้นทุนที่สูงของเส้นใยฟลูออไรด์ทำให้เส้นใยฟลูออไรด์เหล่านี้ไม่เหมาะที่จะเป็นตัวเลือกหลัก ต่อมาได้ค้นพบประโยชน์ของเส้นใยฟลูออไรด์สำหรับการใช้งานอื่นๆ เหล่านี้รวมถึงกลางสเปกโทรสโก , เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง , วัดอุณหภูมิและการถ่ายภาพนอกจากนี้ยังมีเส้นใยลูออไรด์สามารถนำมาใช้สำหรับการส่ง LightWave รับคำแนะนำในสื่อเช่น YAG ( อิตเทรียมอลูมิเนียมโกเมน ) เลเซอร์ที่ 2.9 ไมโครเมตร ตามความจำเป็นสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ (เช่นจักษุวิทยาและทันตกรรม ) [69] [70]

แก้วฟอสเฟต

โครงสร้างคล้ายกรงP 4 O 10 ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับแก้วฟอสเฟต

แก้วฟอสเฟตเป็นแก้วประเภทหนึ่งที่ประกอบด้วยเมตาฟอสเฟตของโลหะต่างๆ แทนที่จะเป็น SiO 4 tetrahedra ที่สังเกตพบในแก้วซิลิเกต โครงสร้างสำหรับแก้วเดิมนี้คือฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ (P 2 O 5 ) ซึ่งตกผลึกในรูปแบบต่างๆ อย่างน้อยสี่รูปแบบ ส่วนใหญ่คุ้นเคยpolymorph (ดูรูป) ประกอบด้วยโมเลกุลของ P 4 O 10

แก้วฟอสเฟตมีประโยชน์มากกว่าแก้วซิลิกาสำหรับใยแก้วนำแสงที่มีไอออนของธาตุหายากที่มีความเข้มข้นสูง แก้วฟลูออไรด์และแก้วฟอสเฟตผสมกันเป็นแก้วฟลูออโรฟอสเฟต [71] [72]

แก้วชาลโคเจไนด์

chalcogensองค์ประกอบ -The ในกลุ่ม 16ของตารางธาตุ -particularly กำมะถัน (S), ซีลีเนียม (Se) และเทลลูเรียม (Te) -react ที่มีมากขึ้นelectropositiveองค์ประกอบเช่นเงินในรูปแบบchalcogenides เหล่านี้เป็นอย่างมากที่หลากหลายสารประกอบในการที่พวกเขาสามารถเป็นผลึกหรือสัณฐานโลหะหรือสารกึ่งตัวนำและตัวนำของไอออนหรืออิเล็กตรอน แก้วที่ประกอบด้วย chalcogenidesสามารถใช้ทำเส้นใยสำหรับการส่งสัญญาณอินฟราเรดไกล [ ต้องการการอ้างอิง ]

กระบวนการ

พรีฟอร์ม

ภาพประกอบของกระบวนการแก้ไขการสะสมไอสารเคมี (ภายใน)

ขั้นแรก เส้นใยนำแสงมาตรฐานถูกสร้างขึ้นโดยการสร้าง "พรีฟอร์ม" เส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ที่มีโปรไฟล์ดัชนีการหักเหของแสงที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง จากนั้นจึง "ดึง" พรีฟอร์มเพื่อสร้างเส้นใยนำแสงที่บางและยาว preform ทำกันทั่วไปโดยสามสารเคมีสะสมไอวิธีการ: สะสมไอภายใน , นอกสะสมไอและไอแกนทับถม [73]

ด้วยการสะสมไอภายใน , preform เริ่มเป็นหลอดแก้วกลวงประมาณ 40 เซนติเมตร (16) ยาวที่วางอยู่ในแนวนอนและหมุนช้าบนเครื่องกลึงแก๊ส เช่นซิลิกอนเตตระคลอไรด์ (SiCl 4 ) หรือเจอร์เมเนียม เตตระคลอไรด์ (GeCl 4 ) จะถูกฉีดด้วยออกซิเจนที่ปลายท่อ จากนั้นก๊าซจะถูกทำให้ร้อนโดยใช้หัวเผาไฮโดรเจนภายนอก ทำให้อุณหภูมิของก๊าซสูงถึง 1,900  K (1,600 °C, 3,000 °F) โดยที่เตตระคลอไรด์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อผลิตซิลิกาหรือเจอร์เมเนีย(เจอร์เมเนียมไดออกไซด์) อนุภาค เมื่อเงื่อนไขปฏิกิริยาที่มีการเลือกที่จะช่วยให้ปฏิกิริยานี้จะเกิดขึ้นในระยะก๊าซตลอดปริมาณหลอดในทางตรงกันข้ามกับเทคนิคที่ก่อนหน้านี้ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวของกระจกเทคนิคนี้เรียกว่าการแก้ไขสะสมไอเคมี (MCVD)

จากนั้นอนุภาคออกไซด์จะจับตัวเป็นก้อนเป็นโซ่อนุภาคขนาดใหญ่ ซึ่งต่อมาจะสะสมเป็นเขม่าบนผนังของท่อ การสะสมเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมากระหว่างแกนก๊าซกับผนัง ทำให้ก๊าซผลักอนุภาคออกไปด้านนอก (เรียกว่าเทอร์โมโฟเรซิส ) จากนั้นไฟจะเคลื่อนที่ขึ้นและลงตามความยาวของท่อเพื่อให้วัสดุเกาะตัวกันอย่างสม่ำเสมอ หลังจากที่คบเพลิงถึงจุดสิ้นสุดของท่อแล้ว ไฟฉายก็จะถูกนำกลับไปที่จุดเริ่มต้นของท่อ จากนั้นอนุภาคที่สะสมจะละลายกลายเป็นชั้นแข็ง กระบวนการนี้ทำซ้ำจนกว่าจะมีวัสดุเหลือเพียงพอ สำหรับแต่ละชั้น องค์ประกอบสามารถแก้ไขได้โดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของก๊าซ ส่งผลให้สามารถควบคุมคุณสมบัติทางแสงของเส้นใยสำเร็จรูปได้อย่างแม่นยำ

ในการสะสมไอนอกหรือไอแกนสะสมแก้วเกิดจากการย่อยสลายเปลวไฟปฏิกิริยาที่ tetrachloride ซิลิคอนและเจอร์เมเนียมเตตราคลอไรด์จะถูกออกซิไดซ์โดยการทำปฏิกิริยากับน้ำ (H 2 O) ในOxyhydrogenเปลวไฟ ในการสะสมไอภายนอก แก้วจะถูกวางลงบนแท่งที่เป็นของแข็ง ซึ่งจะถูกลบออกก่อนที่จะดำเนินการต่อไป ในการสะสมตามแนวแกนของไอจะใช้ก้านเมล็ดสั้นและพรีฟอร์มที่มีรูพรุนซึ่งมีความยาวไม่จำกัดโดยขนาดของแกนต้นทาง ถูกสร้างขึ้นที่ปลาย พรีฟอร์มที่มีรูพรุนถูกรวมเข้าเป็นพรีฟอร์มที่เป็นของแข็งที่โปร่งใสโดยให้ความร้อนที่ประมาณ 1,800 K (1,500 °C, 2,800 °F)

ข้ามส่วนของเส้นใยที่มาจาก D-รูปpreform

ไฟเบอร์การสื่อสารทั่วไปใช้พรีฟอร์มแบบวงกลม สำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่นเส้นใยหุ้มสองชั้น ควรใช้รูปแบบอื่น[74]ในไฟเบอร์เลเซอร์บนพื้นฐานของเส้นใยคู่หุ้มรูปร่างไม่สมมาตรช่วยเพิ่มปัจจัยการบรรจุสำหรับเลเซอร์สูบน้ำ

เนื่องจากแรงตึงผิว รูปร่างจึงเรียบในระหว่างขั้นตอนการวาด และรูปร่างของเส้นใยที่ได้จะไม่สร้างขอบคมของพรีฟอร์ม อย่างไรก็ตาม การขัดอย่างระมัดระวังของพรีฟอร์มเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากข้อบกพร่องใดๆ ของพื้นผิวพรีฟอร์มส่งผลต่อคุณสมบัติทางแสงและทางกลของไฟเบอร์ที่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง preform สำหรับการทดสอบเส้นใยแสดงในรูปที่ไม่ได้ขัดกันและรอยแตกจะมองเห็นได้ด้วย confocal กล้องจุลทรรศน์

การวาดภาพ

อย่างไรก็ตาม พรีฟอร์มถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร ถูกวางไว้ในอุปกรณ์ที่เรียกว่าหอวาดภาพโดยที่ปลายพรีฟอร์มจะถูกให้ความร้อนและดึงใยแก้วนำแสงออกมาเป็นเชือก โดยการวัดความกว้างของเส้นใยที่ได้ จะสามารถควบคุมความตึงของเส้นใยเพื่อรักษาความหนาของเส้นใยได้

สารเคลือบ

แสงถูกนำทางลงมาที่แกนของเส้นใยโดยการเคลือบด้วยแสงที่มีดัชนีการหักเหของแสงที่ต่ำกว่าซึ่งจะดักแสงในแกนผ่านการสะท้อนแสงภายในทั้งหมด

เปลือกหุ้มเคลือบด้วยบัฟเฟอร์ที่ป้องกันความชื้นและความเสียหายทางกายภาพ[62]การเคลือบบัฟเฟอร์คือสิ่งที่ดึงออกจากไฟเบอร์สำหรับการสิ้นสุดหรือการประกบ เหล่านี้จะเคลือบ UV-หายยูรีเทนอะคริเลตคอมโพสิตหรือธ เธเธฃวัสดุที่นำมาใช้กับด้านนอกของเส้นใยในระหว่างขั้นตอนการวาดภาพ สารเคลือบปกป้องเส้นใยแก้วที่ละเอียดอ่อนมาก ซึ่งมีขนาดเท่ากับเส้นผมมนุษย์ และช่วยให้ทนต่อความเข้มงวดของการผลิต การทดสอบการพิสูจน์ การเดินสาย และการติดตั้ง

กระบวนการวาดเส้นใยแก้วนำแสงในปัจจุบันใช้วิธีการเคลือบสองชั้น สารเคลือบชั้นในชั้นในได้รับการออกแบบให้ทำหน้าที่เป็นโช้คอัพเพื่อลดการลดทอนที่เกิดจากการดัดงอระดับจุลภาค การเคลือบชั้นนอกรองปกป้องการเคลือบหลักจากความเสียหายทางกลและทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันแรงด้านข้าง และอาจมีสีเพื่อแยกความแตกต่างของเส้นในโครงสร้างสายเคเบิลที่มัดรวมกัน

ชั้นเคลือบไฟเบอร์ออปติกเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในระหว่างการดึงไฟเบอร์ที่ความเร็วใกล้ถึง 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (60 ไมล์ต่อชั่วโมง) ใยแก้วนำแสงเคลือบถูกนำมาใช้โดยใช้หนึ่งในสองวิธี: เปียกบนแห้งและเปียกบนเปียกในการทำให้แห้งแบบเปียก เส้นใยจะผ่านการเคลือบปฐมภูมิ จากนั้นจึงบ่มด้วย UV จากนั้นจึงผ่านการเคลือบขั้นที่สอง ซึ่งจะบ่มในเวลาต่อมา ในการเคลือบแบบเปียกบนเปียก ไฟเบอร์จะผ่านการเคลือบทั้งเบื้องต้นและรอง จากนั้นจึงนำไปบ่มด้วย UV

การเคลือบไฟเบอร์ออปติกถูกนำไปใช้ในชั้นที่มีจุดศูนย์กลาง เพื่อป้องกันความเสียหายต่อไฟเบอร์ในระหว่างการวาด และเพื่อเพิ่มความแข็งแรงของไฟเบอร์และความต้านทานไมโครเบนด์ เส้นใยที่เคลือบอย่างไม่สม่ำเสมอจะได้รับแรงที่ไม่สม่ำเสมอเมื่อสารเคลือบขยายหรือหดตัว และอ่อนไหวต่อการลดทอนสัญญาณที่มากขึ้น ภายใต้กระบวนการวาดและการเคลือบที่เหมาะสม การเคลือบผิวจะมีศูนย์กลางอยู่รอบๆ เส้นใย ต่อเนื่องตลอดความยาวของการใช้งานและมีความหนาคงที่

ความหนาของสารเคลือบจะถูกนำมาพิจารณาด้วยเมื่อคำนวณความเค้นที่เส้นใยได้รับภายใต้รูปแบบการโค้งงอที่แตกต่างกัน [75]เมื่อเส้นใยเคลือบพันรอบแกนกลาง ความเค้นที่เกิดจากเส้นใยจะได้รับโดย

,

ที่Eเป็นใยของมอดุลัส , d เมตรเส้นผ่าศูนย์กลางของแมนเดรลที่d คือเส้นผ่าศูนย์กลางของหุ้มและd เป็นเส้นผ่าศูนย์กลางของสารเคลือบผิว

ในรูปแบบการโค้งงอแบบสองจุด เส้นใยเคลือบจะโค้งงอเป็นรูปตัว U และวางไว้ระหว่างร่องของแผ่นปิดหน้าสองหน้า ซึ่งนำมารวมกันจนเส้นใยขาด ความเค้นในเส้นใยในการกำหนดค่านี้กำหนดโดย

,

โดยที่dคือระยะห่างระหว่างแผ่นปิดหน้า สัมประสิทธิ์ 1.198 เป็นค่าคงที่เรขาคณิตที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดค่านี้

การเคลือบไฟเบอร์ออปติกปกป้องเส้นใยแก้วจากรอยขีดข่วนที่อาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพของความแข็งแรง การรวมกันของความชื้นและรอยขีดข่วนช่วยเร่งการเสื่อมสภาพและการเสื่อมสภาพของความแข็งแรงของเส้นใย เมื่อเส้นใยได้รับความเครียดต่ำเป็นเวลานาน เส้นใยอาจล้าได้ เมื่อเวลาผ่านไปหรือในสภาวะที่รุนแรง ปัจจัยเหล่านี้รวมกันทำให้เกิดข้อบกพร่องในระดับจุลภาคในใยแก้วที่จะแพร่กระจาย ซึ่งอาจส่งผลให้เส้นใยล้มเหลวในที่สุด

ลักษณะสำคัญสามประการของท่อนำคลื่นไฟเบอร์ออปติกอาจได้รับผลกระทบจากสภาวะแวดล้อม: ความแข็งแรง การลดทอน และความต้านทานต่อการสูญเสียที่เกิดจากการดัดงอระดับไมโคร ปลอกหุ้มสายเคเบิลใยแก้วนำแสงภายนอกและหลอดบัฟเฟอร์ช่วยปกป้องใยแก้วนำแสงจากสภาวะแวดล้อมที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของเส้นใยและความทนทานในระยะยาว การเคลือบภายในช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือของสัญญาณที่ส่งไป และช่วยลดทอนสัญญาณให้เหลือน้อยที่สุดเนื่องจากการดัดงอระดับจุลภาค

โครงสร้างสายเคเบิล

ในเส้นใยที่ใช้งานได้จริง การหุ้มมักจะเคลือบด้วยสารเคลือบเรซินที่ทนทานและชั้นบัฟเฟอร์เพิ่มเติมซึ่งอาจล้อมรอบด้วยชั้นแจ็คเก็ตซึ่งมักจะเป็นพลาสติก ชั้นเหล่านี้เพิ่มความแข็งแรงให้กับเส้นใย แต่ไม่ส่งผลต่อคุณสมบัติของคลื่นนำแสง ส่วนประกอบเส้นใยแข็งบางครั้งใส่แก้วดูดซับแสง ("ความมืด") ไว้ระหว่างเส้นใย เพื่อป้องกันแสงที่รั่วออกจากเส้นใยหนึ่งไม่ให้เข้าสู่อีกเส้นใยหนึ่ง ซึ่งจะช่วยลดครอสทอล์คระหว่างเส้นใย หรือลดการแฟลร์ในแอปพลิเคชันการสร้างภาพมัดไฟเบอร์[76] [77]

สายเคเบิลสมัยใหม่มาในปลอกหุ้มและเกราะที่หลากหลาย ออกแบบมาสำหรับการใช้งาน เช่น การฝังโดยตรงในร่องลึก การแยกไฟฟ้าแรงสูง ใช้เป็นสายไฟคู่[78] [ การตรวจสอบล้มเหลว ]การติดตั้งในท่อร้อยสาย การฟาดกับเสาโทรศัพท์ทางอากาศ เรือดำน้ำ การติดตั้งและการแทรกในถนนลาดยาง สายเคเบิลแบบมัลติไฟเบอร์มักใช้สารเคลือบสีและ/หรือบัฟเฟอร์เพื่อระบุแต่ละเกลียว ค่าใช้จ่ายของสายเคเบิลแบบยึดกับเสาไฟเบอร์จำนวนน้อยลดลงอย่างมากเนื่องจากความต้องการสูงสำหรับการติดตั้งไฟเบอร์ไปยังบ้าน (FTTH) ในญี่ปุ่นและเกาหลีใต้

บางรุ่นสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่มีการเสริมด้วยอะรามิดเส้นด้ายเส้นด้ายหรือแก้วเป็นตัวกลางสมาชิกแข็งแรง ในแง่การค้า การใช้เส้นด้ายแก้วจะคุ้มค่ากว่าในขณะที่ความทนทานเชิงกลของสายเคเบิลไม่สูญเสีย เส้นด้ายแก้วยังปกป้องแกนสายเคเบิลจากหนูและปลวกอีกด้วย

ปัญหาในทางปฏิบัติ

การติดตั้ง

สายไฟเบอร์มีความยืดหยุ่นสูง แต่การสูญเสียของไฟเบอร์แบบดั้งเดิมจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหากไฟเบอร์งอโดยมีรัศมีน้อยกว่า 30 มม. สิ่งนี้สร้างปัญหาเมื่อสายเคเบิลงอตามมุมหรือพันรอบแกนม้วน ทำให้การติดตั้งFTTXซับซ้อนยิ่งขึ้น "เส้นใย Bendable" เป้าหมายที่มีต่อการติดตั้งได้ง่ายขึ้นในสภาพแวดล้อมที่บ้านได้รับมาตรฐานตามที่ ITU-T G.657 ไฟเบอร์ชนิดนี้สามารถดัดงอได้โดยมีรัศมีต่ำถึง 7.5 มม. โดยไม่มีแรงกระแทก มีการพัฒนาเส้นใยที่โค้งงอได้มากขึ้น [79]เส้นใยที่โค้งงอได้อาจต้านทานการแฮ็กด้วยไฟเบอร์ได้ ซึ่งสัญญาณในไฟเบอร์นั้นได้รับการตรวจสอบอย่างซ่อนเร้นโดยการดัดเส้นใยและตรวจจับการรั่วซึม [80]

คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการของสายเคเบิลคือ ความสามารถของสายเคเบิลในการทนต่อแรงที่กระทำในแนวนอน ในทางเทคนิคเรียกว่า ค่าความต้านทานแรงดึงสูงสุด (max tensile strength) ซึ่งกำหนดว่าสามารถใช้แรงดึงกับสายเคเบิลได้มากเพียงใดในระหว่างระยะเวลาการติดตั้ง

การสิ้นสุดและการประกบ

เส้นใยแก้วนำแสงเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ปลายทางโดยการเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงการเชื่อมต่อเหล่านี้มักจะเป็นประเภทมาตรฐานเช่นเอฟซี , SC , ST , LC , MTRJ , เอ็มพีหรือSMAใยแก้วนำแสงอาจเชื่อมต่อกันด้วยขั้วต่อ หรือต่ออย่างถาวรโดยประกบนั่นคือการรวมเส้นใยสองเส้นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างท่อนำคลื่นแสงแบบต่อเนื่อง วิธีการประกบยอมรับกันโดยทั่วไปคือโค้งประกบฟิวชั่นซึ่งละลายเส้นใยปลายร่วมกับอาร์คไฟฟ้าสำหรับงานยึดที่เร็วขึ้นจะใช้ "การประกบด้วยกลไก"

การประกบฟิวชั่นทำได้ด้วยเครื่องมือพิเศษ ขั้นแรกให้ถอดปลายเส้นใยของการเคลือบโพลีเมอร์ป้องกันออก (รวมถึงแจ็คเก็ตชั้นนอกที่แข็งแรงกว่าด้วย หากมี) ปลายถูกผ่า (ตัด) ด้วยมีดตัดที่แม่นยำเพื่อให้ตั้งฉาก และใส่เข้าไปในตัวจับพิเศษในเครื่องประกบฟิวชั่น โดยปกติแล้วจะตรวจสอบรอยต่อผ่านหน้าจอขยายเพื่อตรวจสอบรอยแยกก่อนและหลังการต่อ เครื่องประกบใช้มอเตอร์ขนาดเล็กในการจัดตำแหน่งปลายด้านเข้าด้วยกัน และปล่อยประกายไฟเล็กๆ ระหว่างอิเล็กโทรดที่ช่องว่างเพื่อเผาผลาญฝุ่นและความชื้น จากนั้นตัวต่อจะสร้างประกายไฟขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งจะทำให้อุณหภูมิเหนือจุดหลอมเหลวของแก้วหลอมรวมปลายเข้าด้วยกันอย่างถาวร ตำแหน่งและพลังงานของประกายไฟได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้แกนหลอมเหลวและเปลือกหุ้มไม่ปะปนกัน ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียการมองเห็น การประมาณการการสูญเสียจากการประกบวัดโดยตัวประกบ โดยการนำแสงผ่านฝาครอบด้านหนึ่งและวัดแสงที่รั่วออกจากส่วนหุ้มอีกด้านหนึ่ง การสูญเสียรอยต่อที่ต่ำกว่า 0.1 เดซิเบลเป็นเรื่องปกติ ความซับซ้อนของกระบวนการนี้ทำให้การต่อไฟเบอร์ทำได้ยากกว่าการต่อลวดทองแดง

กล่องต่อสายไฟเบอร์ออปติกถูกหย่อนลงระหว่างการติดตั้ง เส้นใยแต่ละเส้นถูกหลอมรวมเข้าด้วยกันและเก็บไว้ในกล่องหุ้มเพื่อป้องกันความเสียหาย

ตัวต่อไฟเบอร์แบบเครื่องกลได้รับการออกแบบมาให้ติดตั้งได้เร็วและง่ายขึ้น แต่ยังคงมีความจำเป็นในการปอก ทำความสะอาดอย่างระมัดระวัง และการตัดเฉือนที่แม่นยำ ปลายเส้นใยถูกจัดแนวและยึดเข้าด้วยกันด้วยปลอกแขนที่ผลิตขึ้นอย่างแม่นยำ มักใช้เจลใสจับคู่ดัชนีที่ช่วยเพิ่มการส่งผ่านแสงไปทั่วข้อต่อ ข้อต่อดังกล่าวมักมีการสูญเสียการมองเห็นสูงกว่าและมีความทนทานน้อยกว่าการประกบฟิวชั่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าใช้เจล เทคนิคการต่อเชื่อมทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการติดตั้งกล่องหุ้มที่ป้องกันรอยต่อ

ไฟเบอร์จะสิ้นสุดลงในตัวเชื่อมต่อที่ยึดปลายไฟเบอร์ได้อย่างแม่นยำและปลอดภัย ตัวเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกนั้นโดยทั่วไปแล้วจะเป็นกระบอกทรงกระบอกที่แข็งแรงล้อมรอบด้วยปลอกที่ยึดกระบอกไว้ในซ็อกเก็ตผสมพันธุ์ กลไกการผสมพันธุ์ที่สามารถผลักดันและคลิก , เปิดและสลัก ( ดาบปลายปืน ) หรือสกรูใน ( เกลียว ) โดยทั่วไปแล้ว กระบอกปืนจะเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในปลอกหุ้ม และอาจมีกุญแจที่ป้องกันไม่ให้กระบอกและเส้นใยหมุนขณะต่อที่ขั้วต่อ

มีการติดตั้งขั้วต่อทั่วไปโดยการเตรียมปลายไฟเบอร์แล้วเสียบเข้าไปที่ด้านหลังของตัวขั้วต่อ กาวที่เซ็ตตัวด่วนมักใช้เพื่อยึดเส้นใยไว้อย่างแน่นหนา และตัวระบายความเครียดจะติดอยู่ที่ด้านหลังอย่างแน่นหนาเมื่อกาวเซ็ตตัวแล้ว ปลายไฟเบอร์จะถูกขัดให้เงาเป็นกระจก ใช้โพรไฟล์ขัดต่างๆ ขึ้นอยู่กับชนิดของไฟเบอร์และการใช้งาน สำหรับไฟเบอร์โหมดเดียว ปลายไฟเบอร์มักจะขัดด้วยความโค้งเล็กน้อยที่ทำให้ตัวเชื่อมต่อที่จับคู่แล้วสัมผัสที่แกนเท่านั้น สิ่งนี้เรียกว่าการขัดหน้าสัมผัสทางกายภาพ (PC) พื้นผิวโค้งอาจถูกขัดเป็นมุมเพื่อให้มีการสัมผัสทางกายภาพที่เป็นมุม (APC)การเชื่อมต่อ. การเชื่อมต่อดังกล่าวมีการสูญเสียสูงกว่าการเชื่อมต่อ PC แต่ลดการสะท้อนกลับอย่างมาก เนื่องจากแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวที่ทำมุมจะรั่วออกจากแกนไฟเบอร์ การสูญเสียความแรงของสัญญาณที่เกิดจะเรียกว่าการสูญเสียช่องว่างปลายไฟเบอร์ APC มีการสะท้อนกลับต่ำแม้เมื่อไม่ได้เชื่อมต่อ

ในปี 1990 การยุติสายเคเบิลใยแก้วนำแสงนั้นใช้แรงงานมาก จำนวนชิ้นส่วนต่อขั้วต่อ การขัดเส้นใย และความจำเป็นในการอบอีพ็อกซี่ในขั้วต่อแต่ละตัวในเตาอบ ทำให้การสิ้นสุดสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกทำได้ยาก ทุกวันนี้ ตัวเชื่อมต่อหลายประเภทอยู่ในท้องตลาดที่ให้วิธีการต่อสายเคเบิลที่ง่ายกว่าและใช้แรงงานน้อยลง ตัวเชื่อมต่อที่ได้รับความนิยมมากที่สุดบางตัวได้รับการขัดเงาล่วงหน้าที่โรงงาน และมีเจลอยู่ภายในตัวเชื่อมต่อ สองขั้นตอนดังกล่าวช่วยประหยัดเงินค่าแรง โดยเฉพาะโครงการขนาดใหญ่แล่งจะทำในระยะเวลาที่จำเป็นเพื่อให้ได้ใกล้เคียงกับชิ้นส่วนที่ขัดแล้วในการเชื่อมต่อ เจลจะล้อมรอบจุดที่ทั้งสองส่วนมาบรรจบกันภายในตัวเชื่อมต่อเพื่อให้สูญเสียแสงเพียงเล็กน้อย[ ต้องการการอ้างอิง ] ประสิทธิภาพในระยะยาวของเจลเป็นข้อพิจารณาในการออกแบบ ดังนั้นสำหรับการติดตั้งที่มีความต้องการมากที่สุด ผมเปียที่ขัดเงาล่วงหน้าจากโรงงานที่มีความยาวเพียงพอเพื่อเข้าถึงกล่องหุ้มประกบฟิวชันชุดแรกจึงเป็นวิธีที่ปลอดภัยที่สุดซึ่งช่วยลดการใช้แรงงานในสถานที่ทำงาน

การมีเพศสัมพันธ์กับพื้นที่ว่าง

มันมักจะเป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อให้สอดคล้องใยแก้วนำแสงที่มีใยแก้วนำแสงอื่นหรือกับอุปกรณ์ optoelectronicเช่นไดโอดเปล่งแสงเป็นเลเซอร์ไดโอดหรือโมดูเลเตอร์ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการจัดแนวเส้นใยอย่างระมัดระวังและวางให้สัมผัสกับอุปกรณ์ หรือสามารถใช้เลนส์เพื่อให้มีการประกบกันเหนือช่องว่างอากาศ โดยปกติ ขนาดของโหมดไฟเบอร์จะใหญ่กว่าขนาดของโหมดในเลเซอร์ไดโอดหรือชิปออปติคัลซิลิกอนมาก ในกรณีนี้ไฟเบอร์แบบเรียวหรือแบบเลนส์ใช้เพื่อจับคู่การกระจายฟิลด์โหมดไฟเบอร์กับองค์ประกอบอื่น เลนส์ที่ปลายเส้นใยสามารถขึ้นรูปได้โดยใช้การขัดเงา การตัดด้วยเลเซอร์[81]หรือการประกบฟิวชั่น

ในสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการ ปลายไฟเบอร์เปลือยถูกจับคู่โดยใช้ระบบปล่อยไฟเบอร์ ซึ่งใช้เลนส์ใกล้วัตถุด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อโฟกัสแสงลงไปยังจุดที่ละเอียด สเตจการแปลที่แม่นยำ(ตารางการจัดตำแหน่งไมโคร) ใช้เพื่อเคลื่อนย้ายเลนส์ ไฟเบอร์ หรืออุปกรณ์ เพื่อให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการคัปปลิ้งได้ ไฟเบอร์ที่มีขั้วต่อที่ส่วนปลายทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้นมาก: ตัวเชื่อมต่อนั้นเพียงแค่เสียบเข้ากับคอลลิเมเตอร์ไฟเบอร์ออปติกที่จัดตำแหน่งไว้ล่วงหน้า ซึ่งประกอบด้วยเลนส์ที่อยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำโดยสัมพันธ์กับไฟเบอร์ หรือสามารถปรับได้ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการฉีดเส้นใยโหมดเดี่ยวที่ดีที่สุด ทิศทาง ตำแหน่ง ขนาด และความแตกต่างของลำแสงจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมทั้งหมด ด้วยคานที่ดี สามารถบรรลุประสิทธิภาพในการคัปปลิ้ง 70 ถึง 90%

ด้วยเส้นใยโหมดเดียวที่ขัดเงาอย่างเหมาะสม ลำแสงที่ปล่อยออกมาจะมีรูปทรงแบบเกาส์เซียนที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ แม้ในทุ่งไกล หากใช้เลนส์ที่ดี เลนส์ต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับรูรับแสงที่เป็นตัวเลขทั้งหมดของไฟเบอร์ และต้องไม่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในลำแสง โดยทั่วไปแล้วจะใช้ เลนส์ Aspheric

ฟิวส์ไฟเบอร์

ที่ความเข้มแสงสูง สูงกว่า 2 เมกะวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร เมื่อไฟเบอร์ถูกกระแทกหรือได้รับความเสียหายอย่างกะทันหันอาจเกิดฟิวส์ไฟเบอร์ได้ การสะท้อนจากความเสียหายจะทำให้เส้นใยระเหยทันทีก่อนที่จะแตก และข้อบกพร่องใหม่นี้ยังคงสะท้อนแสงเพื่อให้ความเสียหายแพร่กระจายกลับไปยังเครื่องส่งสัญญาณที่ 1–3 เมตรต่อวินาที (4–11 กม./ชม., 2–8 ไมล์ต่อชั่วโมง) [82] [83]ควบคุมเส้นใยเปิดระบบซึ่งทำให้มั่นใจความปลอดภัยของตาด้วยเลเซอร์ในกรณีที่มีเส้นใยหักสามารถขยายพันธุ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพนอกจากนี้ยังหยุดชะงักของฟิวส์เส้นใย[84] ในสถานการณ์ เช่น สายเคเบิลใต้น้ำ ที่อาจใช้ระดับพลังงานสูงโดยไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมไฟเบอร์แบบเปิด อุปกรณ์ป้องกัน "ฟิวส์ไฟเบอร์" ที่เครื่องส่งสัญญาณสามารถทำลายวงจรเพื่อให้เกิดความเสียหายน้อยที่สุด

การกระจายตัวของสี

ดัชนีการหักเหของแสงของเส้นใยแตกต่างกันไปเล็กน้อยตามความถี่ของแสง และแหล่งกำเนิดแสงไม่ได้เป็นสีเดียวอย่างสมบูรณ์ การมอดูเลตแหล่งกำเนิดแสงเพื่อส่งสัญญาณยังทำให้แถบความถี่ของแสงที่ส่องผ่านกว้างขึ้นเล็กน้อย สิ่งนี้มีผลในระยะทางไกลและด้วยความเร็วในการมอดูเลตที่สูง ความถี่ของแสงที่แตกต่างกันอาจใช้เวลาต่างกันเพื่อมาถึงเครื่องรับ ท้ายที่สุดแล้ว ทำให้ไม่สามารถแยกแยะสัญญาณได้ และต้องใช้การทำซ้ำเพิ่มเติม [85]ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้หลายวิธี รวมถึงการใช้ไฟเบอร์ที่มีความยาวค่อนข้างสั้นซึ่งมีการไล่ระดับดัชนีการหักเหของแสงตรงกันข้าม

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ แสงอินฟราเรดใช้ในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเนื่องจากมีการลดทอนที่ต่ำกว่า
  2. ^ คุณลักษณะนี้ชดเชยด้วยความไวของเส้นใยต่อรังสีแกมมาจากอาวุธ การแผ่รังสีแกมมาทำให้การลดทอนทางแสงเพิ่มขึ้นอย่างมากในระหว่างการระเบิดของรังสีแกมมาอันเนื่องมาจากการทำให้วัสดุมืดลง ตามด้วยเส้นใยเองที่ปล่อยแสงแฟลชสว่างขณะหลอม ระยะเวลาในการหลอมและระดับของการลดทอนที่เหลือขึ้นอยู่กับวัสดุเส้นใยและอุณหภูมิ
  3. ^ ไฟเบอร์ ในกรณีนี้ อาจจะเดินทางในเส้นทางที่ยาวกว่า และจะมีความล่าช้าเพิ่มเติมเนื่องจากการสลับอุปกรณ์สื่อสารและขั้นตอนการเข้ารหัสและถอดรหัสเสียงบนไฟเบอร์
  4. ^ การวิเคราะห์แม่เหล็กไฟฟ้านอกจากนี้ยังอาจจะต้องเข้าใจพฤติกรรมเช่นจุดที่เกิดขึ้นเมื่อเชื่อมโยงกันแพร่กระจายแสงเส้นใยหลายโหมด
  5. ^ พฤติกรรมของไฟเบอร์แบบมัลติคอร์ที่ใหญ่กว่าสามารถสร้างแบบจำลองได้โดยใช้สมการคลื่น ซึ่งแสดงว่าไฟเบอร์ดังกล่าวรองรับโหมดการขยายพันธุ์มากกว่าหนึ่งโหมด (จึงเป็นชื่อ) ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองของไฟเบอร์แบบหลายโหมดดังกล่าวสอดคล้องกับการคาดการณ์ของออปติกทางเรขาคณิตโดยประมาณ หากแกนไฟเบอร์มีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับโหมดมากกว่าสองสามโหมด

อ้างอิง

  1. ^ "ใยแก้วนำแสง" . www.thefoa.org . สมาคมใยแก้วนำแสง. สืบค้นเมื่อ17 เมษายน 2558 .
  2. ^ ผู้อาวุโส จอห์น เอ็ม.; จามโร, เอ็ม ยูซิฟ (2009). การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง: หลักการและวิธีปฏิบัติ . การศึกษาเพียร์สัน. หน้า 7–9. ISBN 978-0130326812.
  3. ^ "กำเนิดไฟเบอร์สโคป" . www.olympus-global.com . โอลิมปัส คอร์ปอเรชั่น. สืบค้นเมื่อ17 เมษายน 2558 .
  4. ^ ลี, เบียงโฮ (2003). "ทบทวนสถานะปัจจุบันของเซนเซอร์ใยแก้วนำแสง". เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง . 9 (2): 57–79. Bibcode : 2003OptFT...9...57L . ดอย : 10.1016/s1068-5200(02)00527-8 .
  5. ^ อาวุโส , น. 12–14
  6. ^ Pearsall โทมัส (2010) Photonics Essentials พิมพ์ครั้งที่ แมคกรอว์-ฮิลล์. ISBN 978-0-07-162935-5.
  7. ^ อุตสาหกรรม Optical และระบบการจัดซื้อสารบบ บริษัทสำนักพิมพ์ออปติคอล. พ.ศ. 2527
  8. ^ ฮันสเปอร์เกอร์ (2017-10-19) อุปกรณ์โทนิคและระบบ เลดจ์ ISBN 9781351424844.
  9. ^ รุ่นพี่ , พี. 218
  10. ^ อาวุโส , pp. 234–235
  11. ^ " Narinder Singh Kapany Chair ในออปโตอิเล็กทรอนิกส์" . ucsc.edu
  12. อรรถเป็น เบตส์, เรจิส เจ (2001). สลับแสงและเครือข่ายคู่มือ นิวยอร์ก: McGraw-Hill หน้า 10. ISBN 978-0-07-137356-2.
  13. ^ ดอลล์, จอห์น (1870) "ผลสะท้อนทั้งหมด" . หมายเหตุเกี่ยวกับแสง
  14. ^ ดอลล์, จอห์น (1873) หกบรรยายเกี่ยวกับแสง นิวยอร์ก : ดี. แอปเปิลตัน.
  15. ^ แมรี่น่ะ "ไฟเบอร์ออปติกถูกประดิษฐ์ขึ้นอย่างไร" . สืบค้นเมื่อ2020-01-20 .
  16. a b c d e Hecht, เจฟฟ์ (2004). เมืองแห่งแสง: เรื่องราวของไฟเบอร์ออปติก (แก้ไข ed.) มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด. น. 55–70. ISBN 9780195162554.
  17. ^ ฮอปกินส์ HH & Kapany, NS (1954) "ไฟเบอร์สโคปแบบยืดหยุ่นโดยใช้การสแกนแบบสถิต" ธรรมชาติ . 173 (4392): 39–41. Bibcode : 1954Natur.173...39H . ดอย : 10.1038/173039b0 . S2CID 4275331 . 
  18. ^ สองปฏิวัติเทคโนโลยีออปติคอล ภูมิหลังทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2552 Nobelprize.org 6 ตุลาคม 2552
  19. ^ วิธีอินเดียพลาดอีกรางวัลโนเบล - Rediff.com อินเดียข่าว News.rediff.com (2009-10-12). สืบค้นเมื่อ 2017-02-08.
  20. ^ สิทธิบัตร DE 1254513 , Börner, Manfred, "Mehrstufiges Übertragungssystem für Pulscodemodulation dargestellte Nachrichten" ออกเมื่อ 1967-11-16 มอบหมายให้ Telefunken Patentverwertungsgesellschaft mbH 
  21. ^ สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 3845293 , Börner, Manfred, "ระบบส่งกำลังไฟฟ้าด้วยแสงเลเซอร์" 
  22. ^ กล้องโทรทัศน์ทางจันทรคติ ก่อนการติดตั้งทดสอบแผนการยอมรับ นาซ่า. 12 มีนาคม 2511
  23. ^ ชต์, เจฟฟ์ (1999) เมืองแห่งแสง, เรื่องราวของไฟเบอร์ออปติก นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด . หน้า 114. ISBN 978-0-19-510818-7.
  24. ^ "Press Release — Nobel Prize in Physics 2009". The Nobel Foundation. Retrieved 2009-10-07.
  25. ^ Hecht, Jeff (1999). City of Light, The Story of Fiber Optics. New York: Oxford University Press. p. 271. ISBN 978-0-19-510818-7.
  26. ^ "1971–1985 Continuing the Tradition". GE Innovation Timeline. General Electric Company. Retrieved 2012-09-28.
  27. ^ "About the Author – Thomas Mensah". The Right Stuff Comes in Black. Retrieved 29 March 2015.
  28. ^ Catania B, Michetti L, Tosco F, Occhini E, Silvestri L (1976). "First Italian Experiment with a Buried Optical Cable" (PDF). Proceedings of 2nd European Conference on Optical Communication (II ECOC). Retrieved 2019-05-03.
  29. ^ "Archivio storico Telecom Italia: 15 settembre 1977, Torino, prima stesura al mondo di una fibra ottica in esercizio". Archived from the original on 2017-09-17. Retrieved 2017-02-15.
  30. ^ Springroove, il giunto per fibre ottiche brevettato nel 1977. archiviostorico.telecomitalia.com. Retrieved on 2017-02-08.
  31. ^ Mears, R.J. and Reekie, L. and Poole, S.B. and Payne, D.N.: "Low-threshold tunable CW and Q-switched fiber laser operating at 1.55µm", Electron. Lett., 1986, 22, pp.159–160
  32. ^ R.J. Mears, L. Reekie, I.M. Jauncey and D. N. Payne: “Low-noise Erbium-doped fiber amplifier at 1.54µm”, Electron. Lett., 1987, 23, pp.1026–1028
  33. ^ E. Desurvire, J. Simpson, and P.C. Becker, High-gain erbium-doped traveling-wave fiber amplifier," Optics Letters, vol. 12, No. 11, 1987, pp. 888–890
  34. ^ รัสเซลล์, ฟิลิป (2003). "ใยแก้วโทนิค". วิทยาศาสตร์ . 299 (5605): 358–62. Bibcode : 2003Sci...299..358R . ดอย : 10.1126/science.1079280 . PMID 12532007 . S2CID 136470113 .  
  35. ^ "ประวัติของคริสตัลไฟเบอร์ A/S" . คริสตัลไฟเบอร์ A / S สืบค้นเมื่อ2008-10-22 .
  36. ^ Yao, S. (2003) "Polarization in Fiber Systems: Squeezing Out More Bandwidth" Archived 11 กรกฎาคม 2011, at the Wayback Machine , The Photonics Handbook, Laurin Publishing, p. 1.
  37. ^ Ciena, JANET มอบบริการความยาวคลื่น 40 Gbps แรกของยุโรปที่ เก็บถาวรไว้ 2010-01-14 ที่ Wayback Machine 07/09/2007 สืบค้นเมื่อ 29 ต.ค. 2552.
  38. ^ NTT (29 กันยายน 2549) "14 Tbps บนไฟเบอร์ออปติกเดี่ยว: การสาธิตความสำเร็จของความจุที่ใหญ่ที่สุดในโลก" (ข่าวประชาสัมพันธ์) บริษัท นิปปอนเทเลกราฟแอนด์เทเลโฟนคอร์ปอเรชั่น สืบค้นเมื่อ2017-02-08 .
  39. ^ Alfiad, M. S.; et al. (2008). "111 Gb/s POLMUX-RZ-DQPSK Transmission over 1140 km of SSMF with 10.7 Gb/s NRZ-OOK Neighbours" (PDF). Proceedings ECOC 2008. pp. Mo.4.E.2. Archived from the original (PDF) on 2013-12-04. Retrieved 2013-09-17.
  40. ^ Alcatel-Lucent (September 29, 2009). "Bell Labs breaks optical transmission record, 100 Petabit per second kilometer barrier". Phys.org (Press release). Archived from the original on October 9, 2009.
  41. ^ ชต์, เจฟฟ์ (2011/04/29) "ไฟเบอร์ออปติก Ultrafast สร้างสถิติความเร็วใหม่" . นักวิทยาศาสตร์ใหม่ . 210 (2809): 24. Bibcode : 2011NewSc.210R..24H . ดอย : 10.1016/S0262-4079(11)60912-3 . ดึงข้อมูลเมื่อ2012-02-26 .
  42. ^ "NEC และ Corning บรรลุการส่งผ่านแสงเพตะบิต" ออปติก.org 2013-01-22 . ที่ดึง 2013/01/23
  43. ^ Bozinovic, N .; Yue, Y.; เร็น, วาย.; ตูร์, ม.; คริสเตนเซ่น, พี.; หวาง, เอช.; วิลเนอร์ เออี; Ramachandran, S. (2013). "เทราบิตชั่งวงโมเมนตัมเชิงมุมโหมด Division Multiplexing ในเส้นใย" (PDF) วิทยาศาสตร์ . 340 (6140): 1545–1548 Bibcode : 2013Sci...340.1545B . ดอย : 10.1126/science.1237861 . PMID 23812709 . S2CID 206548907 . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2019-02-20   
  44. ^ Kostovski, G; Stoddart, P. R.; Mitchell, A (2014). "The optical fiber tip: An inherently light-coupled microscopic platform for micro- and nanotechnologies". Advanced Materials. 26 (23): 3798–820. doi:10.1002/adma.201304605. PMID 24599822.
  45. ^ Bănică, Florinel-Gabriel (2012). Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications. Chichester: John Wiley and Sons. Ch. 18–20. ISBN 978-0-470-71066-1.
  46. ^ Anna Basanskaya (1 October 2005). "Electricity Over Glass". IEEE Spectrum.
  47. ^ "ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สำเร็จก้าวหน้าอำนาจเหนือใยแก้วนำแสง - ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์" ElectronicProducts.com . 2549-06-01. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2011-07-18 . สืบค้นเมื่อ2020-09-26 .
  48. ^ อัล Mosheky, Zaid; เมลลิ่ง, ปีเตอร์ เจ.; ทอมสัน, แมรี่ เอ. (มิถุนายน 2544). "ในแหล่งกำเนิดตรวจสอบเวลาจริงของการเกิดปฏิกิริยาการหมักโดยใช้ใยแก้วนำแสงสอบสวน FT-IR" (PDF) สเปก 16 (6): 15.
  49. ^ เมลลิ่ง ปีเตอร์; ทอมสัน, แมรี่ (ตุลาคม 2545) "การตรวจสอบปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดเล็กและพื้นที่แน่น" (PDF) ข่าวห้องปฏิบัติการอเมริกัน .
  50. ^ เมลลิ่ง ปีเตอร์ เจ.; ทอมสัน, แมรี่ (2002). "probes ใยแก้วนำแสงสำหรับมวลสารกลางอินฟราเรด" (PDF) ใน Chalmers, John M.; กริฟฟิธส์, ปีเตอร์ อาร์. (สหพันธ์). คู่มือสเปกโตรสโคปีแบบสั่นสะเทือน . ไวลีย์.
  51. ^ วินด์ Agrawal (10 ตุลาคม 2012) ไม่เชิงเส้น Fiber Optics, ฉบับที่ห้า ISBN 978-0-12-397023-7.
  52. ^ ปัสชอตตา, รูดิเกอร์. "ไฟเบอร์" . สารานุกรมของเลเซอร์ฟิสิกส์และเทคโนโลยี RP Photonics ที่ดึงก.พ. 22,ในปี 2015
  53. ^ Gloge, D. (1 ตุลาคม 1971) "เส้นใยนำร่องที่อ่อนแอ" . เลนส์ประยุกต์ . 10 (10): 2252–8. Bibcode : 1971ApOpt..10.2252G . ดอย : 10.1364/อ . 10.002252 . PMID 20111311 . สืบค้นเมื่อ31 มกราคม 2558 . 
  54. ^ คอสมูตา ฉัน (2020). ดิกอนเน็ต, มิเชล เจ; Jiang, Shibin (สหพันธ์). "การทำลายฝ้าเพดานซิลิกา: โอกาสจาก ZBLAN สำหรับการใช้งานโฟโตนิกส์" ห้องสมุดดิจิตอล SPIE 11276 : 25. Bibcode : 2020SPIE11276E..0RC . ดอย : 10.1117/12.2542350 . ISBN 9781510633155. S2CID  215789966 .
  55. ^ "ใยแก้วนำแสง Corning SMF-28 ULL" . สืบค้นเมื่อ9 เมษายน 2014 .
  56. ^ จาเชตตา, จิม (2007). "6.10 – ระบบส่งกำลังไฟเบอร์ออปติก" ในวิลเลียมส์ EA (ed.) คู่มือวิศวกรรมสมาคมวิทยุกระจายเสียงแห่งชาติ (ฉบับที่ 10) เทย์เลอร์ & ฟรานซิส. น. 1667–1685. ISBN 978-0-240-80751-5.
  57. ^ มิสซิส PS & เบนเน็ตต์, HE (1978) "การกระเจิงจากโดมขีปนาวุธอินฟราเรด". เลือก. . 17 (6): 647. Bibcode : 1978OptEn..17..647A . ดอย : 10.1117/12.7972298 .
  58. ^ สมิธ อาร์จี (1972) "ความสามารถในการจัดการพลังงานแสงของเส้นใยแก้วนำแสงสูญเสียต่ำตามที่กำหนดโดยการกระตุ้นรามันและ Brillouin" เลนส์ประยุกต์ . 11 (11): 2489–94. Bibcode : 1972ApOpt..11.2489S . ดอย : 10.1364/อ . 11.002489 . PMID 20119362 . 
  59. ^ Paschotta, Rüdiger "Brillouin กระเจิง" . สารานุกรมของเลเซอร์ฟิสิกส์และเทคโนโลยี อาร์พี โฟโตนิกส์
  60. ^ Skuja, L.; ฮิราโนะ, ม.; โฮโซโน, เอช.; Kajihara, K. (2005). "ข้อบกพร่องในแก้วออกไซด์". Physica สถานะ solidi C 2 (1): 15–24. Bibcode : 2005PSSCR...2...15S . ดอย : 10.1002/pssc.200460102 .
  61. ^ Glaesemann, GS (1999) "ความก้าวหน้าทางกลและความน่าเชื่อถือของเส้นใยนำแสง". Proc. สปี้ . CR73 : 1. Bibcode : 1999SPIE.CR73....3G .
  62. อรรถเป็น Kurkjian, Charles R.; ซิมป์กินส์, ปีเตอร์ จี.; อินนิส, แดริล (1993). "ความแข็งแรง การเสื่อมสภาพ และการเคลือบซิลิกาไลท์ไกด์". วารสารสมาคมเซรามิกอเมริกัน . 76 (5): 1106–1112. ดอย : 10.1111/j.1151-2916.1993.tb03727.x .
  63. ^ Kurkjian, C (1988) "เสถียรภาพทางกลของแก้วออกไซด์". วารสารของแข็งที่ไม่ใช่ผลึก . 102 (1–3): 71–81. Bibcode : 1988JNCS..102...71K . ดอย : 10.1016/0022-3093(88)90114-7 .
  64. ^ เคิร์กเจียน CR; เคราซ์, เจที; แมทธิวสัน, เอ็มเจ (1989). "ความแข็งแรงและความล้าของใยแก้วนำแสงซิลิกา". วารสาร เทคโนโลยี ไลท์เวฟ . 7 (9): 1360–1370. Bibcode : 1989JLwT....7.1360K . ดอย : 10.1109/50.50715 .
  65. ^ Kurkjian ชาร์ลส์ R .; Gebizlioglu, Osman S.; คามลิเบล, อีร์ฟาน (1999). แมทธิวสัน, เอ็ม. จอห์น (บรรณาธิการ). "การเปลี่ยนแปลงความแรงของเส้นใยซิลิกา". การดำเนินการของ SPIE ความน่าเชื่อถือและการทดสอบไฟเบอร์ออปติก 3848 : 77. Bibcode : 1999SPIE.3848...77K . ดอย : 10.1117/12.372757 . S2CID 119534094 . 
  66. ^ Skontorp, อาร์เน่ (2000) โกบิน, ปิแอร์ เอฟ; เพื่อน, คลิฟฟอร์ด เอ็ม (สหพันธ์). "คุณสมบัติทางกลไม่เชิงเส้นของใยแก้วนำแสงที่มีซิลิกาเป็นส่วนประกอบ". การดำเนินการของ SPIE การประชุมยุโรปครั้งที่ห้าเกี่ยวกับโครงสร้างและวัสดุที่ชาญฉลาด4073 : 278 Bibcode : 2000SPIE.4073..278S ดอย : 10.1117/12.396408 . S2CID 135912790 . 
  67. ^ Proctor, B. A.; Whitney, I.; Johnson, J. W. (1967). "The Strength of Fused Silica". Proceedings of the Royal Society A. 297 (1451): 534–557. Bibcode:1967RSPSA.297..534P. doi:10.1098/rspa.1967.0085. S2CID 137896322.
  68. ^ Bartenev, G (1968). "The structure and strength of glass fibers". Journal of Non-Crystalline Solids. 1 (1): 69–90. Bibcode:1968JNCS....1...69B. doi:10.1016/0022-3093(68)90007-0.
  69. ^ ทราน, ดี.; Sigel, G.; เบนโดว์, บี. (1984). "แก้วและเส้นใยโลหะหนักฟลูออไรด์: บทวิจารณ์" วารสาร เทคโนโลยี ไลท์เวฟ . 2 (5): 566–586. Bibcode : 1984JLwT....2..566T . ดอย : 10.1109/JLT.1984.1073661 .
  70. ^ Nee, Soe-Mie F.; Johnson, Linda F.; Moran, Mark B.; Pentony, Joni M.; Daigneault, Steven M.; Tran, Danh C.; Billman, Kenneth W.; Siahatgar, Sadegh (2000). "Optical and surface properties of oxyfluoride glass". Proceedings of SPIE. Inorganic Optical Materials II. 4102: 122. Bibcode:2000SPIE.4102..122N. doi:10.1117/12.405276. S2CID 137381989.
  71. ^ คาราบูลุต ม.; เมลนิค อี.; สเตฟาน, อาร์; มาราซิงเหอ, GK; เรย์ ซี.เอส.; เคิร์กเจียน CR; วัน DE (2001). "คุณสมบัติทางกลและโครงสร้างของแก้วฟอสเฟต". วารสารของแข็งที่ไม่ใช่ผลึก . 288 (1–3): 8–17. Bibcode : 2001JNCS..288....8K . ดอย : 10.1016/S0022-3093(01)00615-9 .
  72. ^ เคิร์กเจียน, ซี. (2000). "คุณสมบัติทางกลของแก้วฟอสเฟต". วารสารของแข็งที่ไม่ใช่ผลึก . 263–264 (1–2): 207–212. Bibcode : 2000JNCS..263..207K . ดอย : 10.1016/S0022-3093(99)00637-7 .
  73. ^ Gowar จอห์น (1993) ระบบสื่อสารด้วยแสง (2d ed.) เฮมป์สเตด สหราชอาณาจักร: Prentice-Hall หน้า 209. ISBN 978-0-13-638727-5.
  74. ^ Kouznetsov, D .; โมโลนีย์ บริษัทร่วมทุน (2003). "เครื่องขยายสัญญาณ/เลเซอร์แบบไฟเบอร์แอมพลิฟายเออร์/เลเซอร์แบบ incoherent ไม่ต่อเนื่องกันที่ปรับขนาดได้กำลังสูง กำลังสูง ความยาวสั้น และกำลังขยายสูงได้" วารสาร IEEE ของ Quantum Electronics . 39 (11): 1452–1461. Bibcode : 2003IJQE...39.1452K . CiteSeerX 10.1.1.196.6031 . ดอย : 10.1109/JQE.2003.818311 . 
  75. ^ แมทธิวสัน, เอ็ม. (1994). "เทคนิคการทดสอบเครื่องกลด้วยไฟเบอร์ออปติก" (PDF) . การวิจารณ์เชิงวิพากษ์ของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกี่ยวกับการมองเห็น ความน่าเชื่อถือและการทดสอบไฟเบอร์ออปติก: การทบทวนที่สำคัญ ความน่าเชื่อถือและการทดสอบไฟเบอร์ออปติก 8-9 กันยายน 2536 CR50 : 32–57 รหัส : 1993SPIE10272E..05M . ดอย : 10.1117/12.181373 . S2CID 136377895 . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2019-05-02 . สืบค้นเมื่อ2019-05-02 – ผ่าน Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers   CS1 maint: location (link)
  76. ^ "การรวบรวมและการขยายพันธุ์ของแสง" . ตราสารแห่งชาติผู้พัฒนาโซน บรรษัทเครื่องมือแห่งชาติ. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 25 มกราคม 2550 . ดึงข้อมูลเมื่อ2007-03-19 .
  77. ^ ชต์, เจฟฟ์ (2002) ทำความเข้าใจเกี่ยวกับไฟเบอร์ออปติก (ฉบับที่ 4) ศิษย์ฮอลล์. ISBN 978-0-13-027828-9.
  78. ^ "การคัดกรองรายงานสำหรับแผนพลังงานชนบทอลาสก้า" (PDF) อลาสก้ากองกิจการชุมชนและภูมิภาค . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 8 พฤษภาคม 2549 . สืบค้นเมื่อ11 เมษายน 2549 .
  79. ^ "คอร์นนิ่งประกาศเปิดตัวเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงที่ก้าวล้ำ" (ข่าวประชาสัมพันธ์) Corning Incorporated 2550-07-23. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 13 มิถุนายน 2554 . สืบค้นเมื่อ2013-09-09 .
  80. ^ Olzak ทอม (2007/05/03) "ปกป้องเครือข่ายของคุณจากการแฮ็กไฟเบอร์" . เทครีพับบลิค . ซีเน็ต. ที่เก็บไว้จากเดิมใน 2010/02/17 สืบค้นเมื่อ2007-12-10 .
  81. ^ "เลนส์เลเซอร์" . OPTEK Systems Inc เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2012-01-27 . สืบค้นเมื่อ2012-07-17 .
  82. ^ แอตกินส์ อาร์เอ็ม; ซิมป์กินส์ PG; Yablon, AD (2003). "ร่องรอยของฟิวส์ไฟเบอร์: ความไม่เสถียรของ Rayleigh ในท่อนำคลื่นแสง" เลนส์ตัวอักษร 28 (12): 974–976. Bibcode : 2003OptL...28..974A . ดอย : 10.1364/OL.28.000974 . PMID 12836750 . 
  83. ^ Hitz, เบร็ค (สิงหาคม 2003) “เปิดเผยที่มาของ 'ฟิวส์ไฟเบอร์'” . Photonics Spectra สืบค้นเมื่อ2011-01-23 .
  84. ^ ซอ โคจิ; และคณะ (ตุลาคม 2546). "การประเมินความทนทานกำลังสูงในการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสง" (PDF) . ฟุรุคาวะ ทบทวน (24): 17–22. ISSN 1348-1797 . สืบค้นเมื่อ2008-07-05 .  
  85. ^ GP Agrawal, ระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง, Wiley-Interscience, 1997

อ่านเพิ่มเติม

  • Agrawal, Govind (2010). ระบบสื่อสารไฟเบอร์ออปติก (4 ed.) ไวลีย์. ดอย : 10.1002/9780470918524 . ISBN 978-0-470-50511-3.
  • การพนัน, วอชิงตัน (2000). "การเพิ่มขึ้นและเพิ่มขึ้นของเส้นใยแก้วนำแสง". IEEE วารสารในเรื่องเฉพาะทางควอนตัมอิเล็กทรอนิคส์ 6 (6): 1084–1093. Bibcode : 2000IJSTQ...6.1084G . ดอย : 10.1109/2944.902157 . S2CID  23158230 .
  • มิราบิโต, ไมเคิล แมสซาชูเซตส์; และ Morgenstern, Barbara L., The New Communications Technologies: Applications, Policy, and Impactฉบับที่ 5 Focal Press, 2004. ( ISBN 0-240-80586-0 ). 
  • Mitschke F. , Fiber Optics: Physics and Technology , Springer, 2009 ( ISBN 978-3-642-03702-3 ) 
  • นาเกล อาร์เอส; แม็คเชสนีย์ เจบี; วอล์คเกอร์, กัวลาลัมเปอร์ (1982). "ภาพรวมของกระบวนการและประสิทธิภาพของการสะสมไอเคมีดัดแปลง (MCVD)" วารสาร IEEE ของ Quantum Electronics . 30 (4): 305–322. Bibcode : 1982ITMTT..30..305N . ดอย : 10.1109/TMTT.1982.1131071 . S2CID  33979233 .
  • ราจีฟรามาสวามี; กุมาร ศิวราชัน; กาเลน ซาซากิ (27 พฤศจิกายน 2552) เครือข่ายออปติคอล: มุมมองในทางปฏิบัติ มอร์แกน คอฟมันน์. ISBN 978-0-08-092072-6.
  • คู่มือไฟเบอร์ออปติกของ Lennie Lightwaveสมาคมไฟเบอร์ออปติก 2016
  • Friedman, Thomas L. (2007). The World is Flat. Picador. ISBN 978-0-312-42507-4. The book discusses how fiber optics has contributed to globalization, and has revolutionized communications, business, and even the distribution of capital among countries.
  • GR-771, Generic Requirements for Fiber Optic Splice Closures, Telcordia Technologies, Issue 2, July 2008. Discusses fiber optic splice closures and the associated hardware intended to restore the mechanical and environmental integrity of one or more fiber cables entering the enclosure.
  • Paschotta, Rüdiger. "Tutorial on Passive Fiber optics". RP Photonics. Retrieved 17 October 2013.

External links