ทำความรู้จักกับสายใยแก้วนำแสง Fiber Optic

ไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) หรือสายใยแก้วนำแสง คือสายนำสัญญาณความเร็วสูงที่ส่งสัญญาณอินเตอร์เน็ตไปสู่ทุกบ้าน แต่หลายคนก็ยังไม่รู้ว่าแท้จริงแล้วระบบไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) นั้นคืออะไร ทำไมถึงได้เป็นที่นิยมในการใช้งาน ดังนั้นในบทความนี้เราจะพาทุกท่านไปเจาะลึกเกี่ยวกับสายไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) กัน

ไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) หรือสายใยแก้วนำแสง คืออะไร

สมัยก่อนสายสัญญาณที่ใช้กับระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์มักจะมีปัญหาของสายที่มีตัวนำเป็นโลหะ โดยปัญหาที่ว่าก็คือสัญญาณที่วิ่งอยู่ภายในสายนั้น อาจจะถูกรบกวนได้โดยเคลื่อนแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น มอเตอร์ไฟฟ้า หรือเครื่องใช้ฟ้าต่างๆ ที่ผลิตสนามแม่เหล็ก หรือแม้กระทั่งกับปรากฎการณ์ธรรมชาติ อาทิเช่น ฟ้าร้อง หรือว่าฟ้าผ่า เป็นต้น และการเดินสายในระยะทางที่ค่อนข้างไกลมากๆ มักจะมีการสูญเสียของสัญญาณเกิดขึ้น ทำให้จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์สำหรับทวนสัญญาณเป็นจำนวนมาก เพราะฉะนั้นจึงได้มีการคิดค้นและพัฒนาสายสัญญาณแบบใหม่ โดยสายสัญญาณแบบใหม่นี้ โดยจะใช้ตัวนำสัญญาณที่ไม่ได้เป็นโลหะ เพื่อลบจปัญหาที่เกิดขึ้นจากสายนำสัญญาณที่ใช้วัตถุเป็นโลหะนั้นเอง ซึ่งสายสัญญาณที่ว่านี้ก็คือ สายไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) หรือสายใยแก้วนำแสง โดยไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) จะใช้สัญญาณแสงในการส่งสัญญาณแทนที่จะใช้การส่งสัญญาณด้วยไฟฟ้า ทำให้ในการส่งสัญญาณแต่ละครั้งจะไม่ถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าต่างๆ นอกจากนั้นไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) ยังมีความคงทนต่อสภาพแวดล้อมทั่วไปอีกด้วย นอกจากนี้สายไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) ยังสามารถส่งสัญญาณไปได้ไกลมากๆ และมีการสูญเสียสัญญาณที่ต่ำ ทั้งยังให้ BandWidth ที่สูงมากกว่าสายแบบโลหะหลายเท่าตัว

โครงสร้างและหลักการทำงานของ Fiber Optic Cable

ไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) หรือสายใยแก้วนำแสงนั้น เป็นตัวกลางของสัญญาณแสงชนิดหนึ่ง ที่ทำมาจากแก้วซึ่งมีความบริสุทธิ์สูงมาก ใช้กับสัญญาณที่อยู่ในรูปของแสงเท่านั้น ตัวแก้วนำแสงของผู้ผลิตบางรายอาจทำมาจากแก้วหรือพลาสติกก็ได้ โดยโครงสร้างของ Fiber Optic มีอยู่ด้วยกัน 3 ส่วนหลักๆ คือ

Core : เป็นส่วนที่อยู่ชั้นในสุดทำหน้าที่ให้แสงเดินทางผ่าน

Cladding : เป็นชั้นแรกที่ห่อหุ้ม core ส่วนนี้จะสร้างท่อนำแสง และแนวทางการเคลื่อนที่ของแสง โดยการสะท้อนภายในทั้งหมดที่พื้นผิวของ cladding

Coating : เป็นชั้นที่อยู่รอบนอกสุด ห่อหุ้ม ชั้น Cladding คอยปกป้องโครงสร้างไม่ให้เกิดความเสียหายทางกายภาพหรือ จากสิ่งแวดล้อม แต่เราสามารถปลอกออกมาได้เมื่อต้องการ เชื่อมต่อเส้นใยแก้ว

ชนิดของสาย Fiber Optic

ชนิดของสาย Fiber Optic สามารถแบ่งได้ตามความสามารถในการนำแสงของสายซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 2 แบบ คือ

Fiber Optic Multi Mode : เป็นการนำแสงที่มีลักษณะการกระจายแสงออกด้านข้างได้ จึงต้องมีดัชนีหักเหของแสงกับอุปกรณ์ฉาบผิวที่สัมผัสกับ Cladding ให้มีการสะท้อนกลับหมด การที่แสงเดินทางกระจัดกระจายทำให้แสงเกิดการหักล้างกันจึงมีการสูญเสียของแสงมาก ทำให้การนำแสงรูปแบบนี้ไม่สามารถใช้งานในระยะไกลมากๆ ได้

Fiber Optic Single Mode : เป็นการใช้ตัวนำแสงที่บีบลำแสงให้พุ่งตรงไปตามท่อแก้ว โดยมีการกระจายแสงออกทางด้านข้างน้อยที่สุด ทำให้การนำแสงในรูปแบบนี้มีกำลังสูญเสียทางแสงน้อย เหมาะสำหรับการใช้งานกับระยะทางไกลๆ

Fiber Optic นั้นดียังไง ?

- ส่งผ่านข้อมูลที่มี Bandwidth สูงได้ แม้ระยะทางไกล : เพราะสานไฟเบอร์ออฟติก หรือ เส้นใยแก้วนำแสงนั้นใช้ "ใยแก้วนำแสง" ในการส่งสัญญาณ โดยจะแตกต่างจากสายส่งสัญญาณชนิดอื่นที่ใช้ จึงทำให้สายไฟเบอร์ออฟติกนั้นสามารถส่งผ่านข้อมูลได้ไม่ต่ำกว่า 2.5 ล้านบิท (2.5 กิกะบิต) ในระยะทางไม่เกิน 20 กิโลเมตร

- สามารถส่งสัญญาณได้ไกล: สายไฟเบอร์ออฟติกนั้นสามารถเดินได้ระยะทางสูงสุดถึง 20 กิโลเมตร โดยสามารถเดินได้ไกลกว่าสายแลนถึง 200 เท่า

- มีค่าสูญเสียของสัญญาณที่ต่ำ (ค่า Loss) : สายไฟเบอร์ออฟติกนั้นมีคุณสมบัติที่สามารถให้แสงวิ่งผ่านได้จึงทำให้ "ค่า Loss" ของสัญญาณที่ต่ำมากแม้จะเดินสายสัญญาณในระยะทางไกล โดยจะแตกต่างกับทองแดงซึ่งจะมีค่า Loss ที่สูงขึ้นเรื่อยๆถ้าหากเดินสายสัญญาณเกิน 100เมตร 

- มีความปลอดภัยจากการโจรกรรมข้อมูล : สายไฟเบอร์ออฟติกนั้นมีลักษณะการทำงานคือ ส่งผ่านข้อมูลภายในเครื่อข่ายโดยใช้แสงเป็นตัวนำ จึงยากที่จะดักจับข้อมูลระหว่างทาง

- มีความปลอดภัยต่อชีวิตและทรัพย์สิน : สายไฟเบอร์ออฟติกนั้นทำมาจากวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้า จึงไม่มีการนำกระแสไฟฟ้าและไม่เกิดการลัดวงจร อีกทั้งสายไฟเบอร์ออฟติกยังทำมากจากวัสดุที่ไม่ลามไฟอีกด้วย