อัตราการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคืออะไร?

ในฐานะซัพพลายเออร์ชั้นนำในด้านเลเซอร์และใยแก้วนำแสงฉันได้เห็นความก้าวหน้าที่น่าทึ่งและการใช้งานอย่างกว้างขวางของเทคโนโลยีใยแก้วนำแสง หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดในประสิทธิภาพของระบบใยแก้วนำแสงคืออัตราการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์ภายในสายเคเบิล การทำความเข้าใจแนวคิดนี้เป็นพื้นฐานสำหรับทุกคนที่เกี่ยวข้องในการออกแบบการติดตั้งหรือการบำรุงรักษาเครือข่ายใยแก้วนำแสง

พื้นฐานของการลดทอนสัญญาณเลเซอร์ในสายไฟเบอร์ออปติก

การลดทอนในบริบทของไฟเบอร์ออปติกหมายถึงการลดพลังของสัญญาณเลเซอร์ขณะเดินทางผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง การลดลงนี้เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และวัดในเดซิเบลต่อกิโลเมตร (db/km) อัตราการลดทอนเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่กำหนดระยะทางสูงสุดที่สัญญาณสามารถเดินทางได้โดยไม่ต้องเสื่อมสภาพอย่างมีนัยสำคัญและความจำเป็นในการขยายสัญญาณ

มีหลายปัจจัยที่ทำให้เกิดการลดทอนสัญญาณเลเซอร์ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง หนึ่งในสาเหตุหลักคือการดูดซับ เมื่อแสงเลเซอร์โต้ตอบกับวัสดุของเส้นใยพลังงานบางส่วนจะถูกดูดซึมโดยอะตอมในแก้ว การดูดซับนี้ส่วนใหญ่เกิดจากสิ่งสกปรกในแก้วเช่นไฮดรอกซิลไอออน (OH-) และไอออนโลหะทรานซิชัน สิ่งสกปรกเหล่านี้สามารถดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นเฉพาะนำไปสู่การลดลงของกำลังสัญญาณ

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งคือการกระจัดกระจาย การกระเจิงของ Rayleigh เป็นประเภทที่พบมากที่สุดในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง มันเกิดขึ้นเมื่อแสงเลเซอร์โต้ตอบกับการ inhomogeneities กล้องจุลทรรศน์ในโครงสร้างแก้ว ความไม่พอใจเหล่านี้ทำให้แสงกระจายไปในทิศทางที่แตกต่างกันส่งผลให้สูญเสียพลังงานในทิศทางไปข้างหน้า - การแพร่กระจาย การกระเจิงของ Rayleigh นั้นเป็นสัดส่วนที่ผกผันกับพลังที่สี่ของความยาวคลื่นซึ่งหมายความว่าความยาวคลื่นที่สั้นกว่าจะได้รับผลกระทบจากการกระเจิงมากขึ้น

การดัดสายเคเบิลใยแก้วนำแสงยังช่วยลดทอน เมื่อเส้นใยงอแสงที่แพร่กระจายผ่านมันสามารถหลบหนีจากแกนกลางของเส้นใยนำไปสู่การสูญเสียพลังงานสัญญาณ มีการสูญเสียการดัดสองประเภท: แมโคร - การดัดและการดัดขนาดเล็ก มาโคร - การดัดงอเกิดขึ้นเมื่อเส้นใยงอด้วยรัศมีขนาดใหญ่เช่นเมื่อติดตั้งรอบมุม ในทางกลับกัน Micro - การดัดงอนั้นเกิดจากการเปลี่ยนรูปขนาดเล็กในเส้นใยเช่นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความดันหรืออุณหภูมิ

อัตราการลดทอนสำหรับสายไฟเบอร์ออปติกประเภทต่างๆ

อัตราการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง มีสองประเภทหลักของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง: โหมดเดี่ยว - โหมดและหลายโหมด เส้นใยโหมดเดี่ยวได้รับการออกแบบมาเพื่อพกโหมดแสงเดียวซึ่งช่วยให้ระยะการส่งผ่านนานขึ้นและแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น ในทางกลับกันเส้นใยหลายโหมดสามารถพกพาแสงหลายโหมดได้ แต่มีอัตราการลดทอนที่สูงขึ้นและโดยทั่วไปจะใช้สำหรับระยะทางที่สั้นกว่า

ในบรรดาเส้นใยโหมดเดี่ยวได้รับการพัฒนามาตรฐานที่แตกต่างกันเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น,G.657.A2 เบนด์ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวที่ไม่รู้สึกตัวได้รับการออกแบบให้มีการสูญเสียการดัดต่ำ เส้นใยประเภทนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่เส้นใยต้องงออย่างรวดเร็วเช่นในการสร้างเครือข่ายบ้านหรือศูนย์ข้อมูล อัตราการลดทอนของเส้นใย G.657.A2 ค่อนข้างต่ำโดยทั่วไปประมาณ 0.3 - 0.4 dB/km ที่ความยาวคลื่น 1310 nm และ 0.2 - 0.3 dB/km ที่ 1550 nm

G.654E ตัดเส้นใยโหมดเดี่ยวเปลี่ยนความยาวคลื่นได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับระบบการส่งสัญญาณระยะยาว มันมีอัตราการลดทอนต่ำที่ความยาวคลื่น 1,550 นาโนเมตรซึ่งเป็นหน้าต่างที่การลดทอนต่ำที่สุดเกิดขึ้นในเส้นใยซิลิกา อัตราการลดทอนของเส้นใย G.654E สามารถต่ำถึง 0.18 dB/km ที่ 1550 nm ทำให้เหมาะสำหรับสายเคเบิลใต้น้ำและเครือข่ายภาคพื้นดินระยะไกล

G.657.A1 เบนด์ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวที่ไม่รู้สึกตัวเป็นอีกประเภทหนึ่งของเส้นใยโค้งงอ มันมีประสิทธิภาพที่ดีทั้งในแง่ของการสูญเสียและการลดทอน อัตราการลดทอนของเส้นใย G.657.A1 นั้นคล้ายกับไฟเบอร์ G.657.A2 โดยมีค่าประมาณ 0.3 - 0.4 dB/km ที่ 1310 nm และ 0.2 - 0.3 dB/km ที่ 1550 nm

การวัดอัตราการลดทอน

การวัดอัตราการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์อย่างแม่นยำในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเป็นสิ่งสำคัญในการรับรองประสิทธิภาพที่เหมาะสมของเครือข่ายใยแก้วนำแสง มีหลายวิธีในการวัดการลดทอนรวมถึงวิธีการตัด - ด้านหลังและวิธีการสูญเสียการแทรก

วิธีการตัด - กลับเป็นวิธีโดยตรงและแม่นยำในการวัดการลดทอน ในวิธีการนี้มีการวัดความยาวของเส้นใยที่ยาวนานสำหรับกำลังเอาต์พุต จากนั้นความยาวสั้นของเส้นใยจะถูกตัดออกและกำลังวัดกำลังเอาต์พุตอีกครั้ง ความแตกต่างของกำลังเอาต์พุตระหว่างการวัดทั้งสองหารด้วยความยาวของเส้นใยที่ตัดออกทำให้อัตราการลดทอน

วิธีการสูญเสียการแทรกเป็นวิธีที่ใช้งานได้จริงสำหรับการวัดภาคสนาม ในวิธีนี้ใช้แหล่งกำเนิดแสงและเครื่องวัดพลังงาน แหล่งกำเนิดแสงเชื่อมต่อกับปลายด้านหนึ่งของเส้นใยและเครื่องวัดพลังงานเชื่อมต่อกับปลายอีกด้าน กำลังวัดกำลังของแสงที่ส่งผ่านเส้นใยและการลดทอนจะคำนวณตามความแตกต่างระหว่างกำลังอินพุตและกำลังเอาต์พุต

ผลกระทบของการลดทอนต่อการออกแบบเครือข่ายใยแก้วนำแสง

อัตราการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการออกแบบเครือข่ายใยแก้วนำแสง อัตราการลดทอนที่สูงหมายความว่าสัญญาณจะลดลงเร็วกว่าระยะทางโดยต้องการแอมพลิฟายเออร์สัญญาณหรือตัวทำซ้ำเพื่อรักษาความแรงของสัญญาณ สิ่งนี้จะเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อนของเครือข่าย

สำหรับเครือข่ายระยะไกลเช่นที่ใช้สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมหรือศูนย์ข้อมูลการลดอัตราการลดทอนเป็นสิ่งสำคัญ การใช้เส้นใยที่มีการลดทอนต่ำเช่น G.654E สามารถลดความจำเป็นในการขยายสัญญาณและเพิ่มระยะการส่งสัญญาณ นอกจากนี้การติดตั้งที่เหมาะสมเช่นการหลีกเลี่ยงการดัดของเส้นใยมากเกินไปยังสามารถช่วยลดการลดทอน

ในระยะสั้น - เครือข่ายระยะทางเช่นที่ใช้ในเครือข่ายท้องถิ่น (LANs) อัตราการลดทอนอาจไม่สำคัญ อย่างไรก็ตามยังคงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการลดทอนอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้เพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพของสัญญาณและข้อผิดพลาด

บทสรุป

โดยสรุปแล้วอัตราการลดทอนของสัญญาณเลเซอร์ในสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกเป็นแนวคิดที่ซับซ้อน แต่จำเป็นในด้านแสงของใยแก้วนำแสง มันได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นการดูดซับการกระเจิงและการดัดและแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง การทำความเข้าใจอัตราการลดทอนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบติดตั้งและรักษาเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่มีประสิทธิภาพสูง

ในฐานะซัพพลายเออร์ของเลเซอร์และใยแก้วนำแสงเรามุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงด้วยอัตราการลดทอนต่ำ สายเคเบิลใยแก้วนำแสงของเรารวมถึง G.657.A2, G.654E และ G.657.A1 ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเรา ไม่ว่าคุณจะสร้างเครือข่ายโทรคมนาคมระยะไกลหรือ LAN ระยะทางสั้น ๆ เรามีทางออกที่เหมาะสมสำหรับคุณ

หากคุณมีความสนใจในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ของเราหรือมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับเครือข่ายใยแก้วนำแสงของคุณเราขอแนะนำให้คุณติดต่อเราสำหรับการอภิปรายโดยละเอียด ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณในการค้นหาโซลูชั่นใยแก้วนำแสงที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ

การอ้างอิง

• Agrawal, GP (2002) ไฟเบอร์ - ระบบการสื่อสารแบบออปติก Wiley - Interscience
• Keizer, G. (2013) การสื่อสารไฟเบอร์ออปติคอล McGraw - Hill Education
• ITU - T คำแนะนำเกี่ยวกับเส้นใยแสง (G.652, G.654, G.657 ฯลฯ )