ใยแก้วนำแสง: มันคืออะไร, ฟังก์ชั่น, ข้อดีและข้อเสีย

 ที่ ใยแก้วนำแสง เป็นเส้นใยอ่อนตัวที่ทำจากวัสดุโปร่งใส เช่น ใยแก้วหรือเส้นใยพลาสติก และใช้เป็นวิธีการขยายพันธุ์ของ เบา. ใยแก้วนำแสงโดยทั่วไปจะบางมาก โดยมีเพียงไม่กี่ ไมโครมิเตอร์ความหนา (10^-6 เมตร) แต่อาจยาวได้หลายกิโลเมตร เส้นใยแก้วนำแสงมีการใช้งานหลายอย่าง โดยการรับส่งข้อมูลเป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้กันมากที่สุด

ฟิสิกส์ไฟเบอร์ออปติก

เส้นใยแก้วนำแสงประกอบด้วยแกน เปลือก และฝาครอบป้องกัน

เส้นใยแก้วนำแสงเกิดจากแกนที่มีความโปร่งใสสูง ดัชนีการหักเหของแสง เคลือบด้วยชั้นพลาสติกใสซึ่งมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าแกนกลาง ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่อนุญาตให้ใช้ใยแก้วนำแสงคือ การสะท้อนภายในรวม จากแสง

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

สำหรับคุณ สะท้อนภายในทั้งหมด, แสงถูกปล่อยเข้าสู่แกนใยแก้วนำแสงใน a มุมตกกระทบต่ำสุดเรียกว่า มุมจำกัด (เรียกอีกอย่างว่ามุมวิกฤต) วัดโดยสัมพันธ์กับส่วนต่อประสานระหว่างแกนกลางกับปลอก มุมดังกล่าวช่วยให้แสงได้รับการสะท้อนแสงภายในอย่างต่อเนื่องภายในเส้นใยแก้วนำแสงโดยที่แสงไม่หลุดออกจากที่นั่น

ด้วยวิธีนี้ แสงสามารถแพร่กระจายได้ในระยะทางไกล โดยมีการสูญเสียน้อยที่สุดใน ความเข้มนอกจากการตรวจสอบรูปแบบการจัดวางสายไฟเบอร์ออปติกแล้ว

พูดง่ายๆ ก็คือ สายไฟเบอร์ออปติกทำงานเหมือนอุโมงค์สะท้อนแสงที่สะท้อนแสง

เส้นใยแก้วนำแสงสามารถแพร่กระจายได้มากกว่าหนึ่งสีหรือ ความยาวคลื่น,ภายใน. กระบวนการนี้เรียกว่า มัลติเพล็กซ์, ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้นพร้อมๆ กันผ่านใยแก้วนำแสงเส้นเดียว เช่น อินเทอร์เน็ต โทรศัพท์ และ โทรทัศน์ สิ่งที่ไม่สามารถทำได้ด้วยสายเคเบิลทั่วไป เช่น ทองแดง ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการถ่ายโอน ลูกเต๋า.

เมื่อความยาวคลื่นต่างกันออกไปในใยแก้วนำแสง สีมักจะผสมกัน ทำให้เกิด a บีมสีขาวเนื่องจาก สังเคราะห์สารเติมแต่ง ของสี ดังนั้นที่ขั้วของสายเคเบิลออปติคัลประเภทนี้จึงใช้ปริซึมชนิดหนึ่งที่สามารถกระเจิงแสงโดยแยกสีที่ต่างกันออกไป คลื่นความถี่ ไม่ต่อเนื่อง ลักษณะของความยาวคลื่นแต่ละช่วง

ดูยัง:การหักเหของแสงคืออะไร?

มีไว้เพื่ออะไร

กล้องเอนโดสโคปใช้สำหรับถ่ายภาพภายในลำคอ

ตรวจสอบการใช้งานหลักของเส้นใยแก้วนำแสง:

• สตรีมมิ่งในลูกเต๋า: ใยแก้วนำแสงสามารถใช้ในการส่งข้อมูลจากอินเทอร์เน็ต โทรศัพท์ โทรทัศน์ เครือข่าย วิทยุ ฯลฯ

• ได้รับในภาพ: ใยแก้วนำแสงสามารถใช้เพื่อให้ได้ภาพจากสถานที่ที่เข้าถึงได้ยาก เนื่องจากแสงสามารถสะท้อนเข้ามาภายในได้ไกลมาก

• เซนเซอร์: ผ่านเส้นใยแก้วนำแสง สามารถสร้างเซ็นเซอร์ที่หลากหลายที่มีความสามารถ ความแปรผันของอุณหภูมิที่ละเอียดอ่อน การเสียรูปเล็กน้อยในของแข็ง ความถี่แสง โพลาไรเซชันของ แสง ฯลฯ

ข้อดีข้อเสีย

แสงสามารถแพร่กระจายภายในเส้นใยแก้วนำแสงได้ด้วยคุณสมบัติทางแสงของแกนกลาง

→ ข้อดี

• ความเร็วในสตรีมมิ่ง: สายเคเบิลใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ที่ใช้ในโลกสามารถส่งได้ 40 Gbit/s (กิกะบิตต่อวินาที – 10⁹ bits/s) อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีเทคโนโลยีที่สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้สูงถึง 1 Pbit/s (Petabit ต่อวินาที – 10¹⁵ บิต/วินาที)

• ความต้านทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า: สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกทำมาจากวัสดุไดอิเล็กทริก และการแพร่กระจายของแสงภายในวัสดุเหล่านี้จะไม่ถูกรบกวนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก

• ต่ำบรรเทาในสัญญาณ: ใยแก้วนำแสงสามารถส่งข้อมูลด้วย. ต่างจากสายเคเบิลนำไฟฟ้า การสูญเสียเล็กน้อย: ประมาณ 0.2 เดซิเบล/กม. (0.2 เดซิเบล - หน่วยของความเข้มของพลังงานที่ส่งโดย คลื่น).

• ค่าใช้จ่าย: สายไฟเบอร์ออปติกมีราคาถูกกว่าสายตัวนำทองแดง

• ชีวิตมีประโยชน์: สายเคเบิลชนิดนี้มีอายุการใช้งานยาวนานมาก ประมาณว่าใช้งานต่อเนื่องนานกว่า 100 ปี

• อวกาศ: เนื่องจากอัตราการถ่ายโอนข้อมูล สายเคเบิลใยแก้วนำแสงจึงใช้พื้นที่น้อยกว่าสายเคเบิลทั่วไปมาก

→ ข้อเสีย

• ใบสมัคร: สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกอยู่ใต้ดินหรือต่อกับพื้นเสมอ

• ความเปราะบาง: สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกมีความอ่อนไหวและสามารถแตกหักได้ง่ายกว่าสายทองแดง และไม่อ่อนตัวเท่าสายโลหะ

• ระยะทาง: แม้ว่าพวกมันจะดูดซับแสงเพียงเล็กน้อย แต่สายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ครอบคลุมระยะทางไกลเช่นนี้ ที่เป็นเรือดำน้ำ พวกเขาต้องการสัญญาณทวนสัญญาณจำนวนมากเพื่อเสริมการสูญเสียความเข้มของ เบา.

ความเร็วไฟเบอร์ออปติก

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ที่ใช้ในปัจจุบันมีความสามารถในการส่งสัญญาณระหว่าง 10 และ 40 Gbits/s. อย่างไรก็ตาม มีหลายแอพพลิเคชั่นที่ต้องการอัตราการโอนที่สูงกว่า ดังนั้นบริษัทรับโอนบางแห่ง โทรคมนาคมได้พัฒนาสายเคเบิลที่มีความยาวมากกว่า 7000 กม. ซึ่งสามารถส่งสัญญาณได้สูงถึง 15.5 Tbits/s (เทราบิต/วินาที - 10¹⁵ บิต/วินาที) สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกประเภทนี้ประมาณว่าสามารถรองรับการโทรได้พร้อมกันสูงสุด 3,000,000 ครั้ง หรือช่องโทรทัศน์สูงสุด 90,000 ช่อง

ใยแก้วนำแสงสามารถใช้สำหรับการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต

ใยแก้วนำแสงทำอย่างไร?

วัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการสร้างเส้นใยแก้วนำแสงคือซิลิกาซึ่งเป็นชื่อที่นิยมสำหรับ ออกไซด์ในซิลิคอน (SiO₂). อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการ วัสดุอื่นๆ สามารถใช้ในการก่อสร้างได้ เช่น แว่นตาที่ได้รับฟลูออรีนและองค์ประกอบบางอย่างของตระกูล chalcogen เช่น กำมะถัน
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

เฮเลอร์บร็อค, ราฟาเอล. "ใยแก้วนำแสง"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.