ดาวน์โหลดงานนำเสนอ
1
การสื่อสารโทรคมนาคมด้วยเส้นใยแสง
หน่วยที่ 5 การสื่อสารโทรคมนาคมด้วยเส้นใยแสง จุดประสงค์การสอน 5.1 เข้าใจทฤษฎีของเส้นใยแสง บอกการค้นพบเส้นใยแสง อธิบายการหักเหของแสง บอกลักษณะของเส้นใยแสง อธิบายวิธีการป้อนแสงเข้าไปในเส้นใยแสง อธิบายชนิดของเส้นใยแสง บอกวิธีการผลิตเส้นใยแสง
2
5.2 รู้แหล่งกำเนิดแสงและอุปกรณ์รับสัญญาณแสง
บอกคุณลักษณะของแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ ในระบบเส้นใยแสง บอกลักษณะแหล่งกำเนิดแสงที่มาจากได โอดเปล่งแสง บอกลักษณะแหล่งกำเนิดแสงที่มีจาก เลเซอร์ไดโอด
3
5.2.4 บอกคุณสมบัติสำคัญของอุปกรณ์รับสัญญาณ
แสงในระบบเส้นใยแสง บอกการทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสง บอกการทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสง
4
5.3 เข้าใจหลักการสื่อสารด้วยเส้นใยแสง
บอกหลักการสื่อสารด้วยเส้นใยแสงเบื้องต้น อธิบายวิธีการส่งสัญญาณ อธิบายการต่อสายเส้นใยแสงในการใช้งาน อธิบายการนำระบบเส้นใยแสงไปประยุกต์ ใช้แบบต่าง ๆ
5
5.4 รู้หลักการเครื่องตรวจสอบเส้นใยแสงโอทีดีอาร์
บอกลักษณะเครื่องมือวัดสะท้อนกลับเชิงเวลา บอกวิธีการวัดการสะท้อนของแสงเชิงเวลา บอกลักษณะการสูญเสียในเส้นใยแสง บอกลักษณะ โอ ที ดี อาร์ พารามิเตอร์
6
เส้นใยแสง ( Optical fiber )
7
5.1 ทฤษฎีของเส้นใยแสง การค้นพบเส้นใยแสง รูปที่ 5.1 แสดงหลักการโทรศัพท์แสงของเบลล์
8
รูปที่ 5.2 การทดลองที่แสดงให้เห็นว่าแสงจะ ถูกจำกัดอยู่ในลำน้ำเท่านั้น
10
คุณสมบัติพิเศษของเส้นใยแสง
การสูญเสียต่ำ Band Width กว้าง ขนาดเล็กน้ำหนักเบา ไม่มีการเหนี่ยวนำทางแม่เหล็กไฟฟ้า ช่วยประหยัดทรัพยากรธรรมชาติ
12
เส้นใยแสง (optical fiber) คือ เส้นใยขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำแสง
ลักษณะของเส้นใยแสง เส้นใยแสง (optical fiber) คือ เส้นใยขนาดเล็กที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำแสง ดัชนีการหักเหของวัสดุหุ้มน้อยกว่าค่าดันีการหักเหของแกนประมาณ 0.2 – 3 % รูปที่ 5.3 โครงสร้างของเส้นใยแสงโดยทั่วไป
14
แสงจะเกิดการหักเห (refraction) และเกิดการสะท้อนกลับ (reflection) ปรากฏการเหล่านี้ เรียกว่ากฎ 3 ข้อของแสง - กฎข้อแรก แสงเดินทางเป็นเส้นตรง - กฎข้อที่สอง กฎการสะท้อนกลับของแสง - กฎข้อที่สาม กฎการหักเหของแสง
15
รูปที่ 5.4 แสดงกฎการสะท้อนกลับของแสง
16
-กฎการหันเหของแสง รูปที่ 5.5 การหักเหของแสง
17
เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลาง 2 ชนิดที่มีดัชนีการหักเหแสง (light refractive index) ต่างกัน
หรือ (5.1) (5.2)
18
ตัวอย่าง สมมติว่าลำแสงเดินทางจากอากาศด้วยมุมตกกระทบ 45๐ จงหามุมหักเหในแก้ว ถ้าดัชนีการหักเหของแสงในอากาศเท่ากับ 1 และดัชนีการหักเหของแก้วเท่ากับ 1.5 วิธีทำ จาก nอากาศ×sinอากาศ = nแก้ว×sinแก้ว 1×sinอากาศ = 1.5×sinแก้ว sinแก้ว = แก้ว = 28°
19
การสะท้อนกลับหมดและมุมตกกระทบที่ทำให้เกิดการสะท้อนหมดเรียกว่า “มุมวิกฤต” (critical angle)
= = 1 จะได้สมการตามกฎของสเนลล์ในกรณีเกิดการสะท้อนกลับหมด ดังนี้ (5.3)
20
แสงหักเหกลับไปกลับมา
การเดินทางในเส้นใยแสง แสงหักเหกลับไปกลับมา รูปที่ 5.6 การเดินทางของแสงในแกนเส้นใยแสง
21
5.1.3 วิธีการป้อนแสงเข้าในเส้นใยแสง
วิธีการป้อนแสงเข้าในเส้นใยแสง 3 2 1 แสงที่ส่งเข้าไปแล้วเกิดการหักเหเข้าไปในวัสดุหุ้ม แสงที่มีค่าเท่ากับมุมวิกฤต แสงที่สะท้อนกลับหมด และเดินทางไปข้างหน้า รูปที่ 5.7 แสดงมุมรับแสงของเส้นใย
22
จากรูปลำแสงหมายเลข 1 นั้นแสงจะสะท้อนกลับหมดและเดินไปข้างหน้าซึ่งขนาดของการเปิดรับให้แสงผ่านมีชื่อว่า อะเพอร์เจอร์เชิงตัวเลข (NA : numerical aperture) NA = = (5.4) เมื่อ n1 เป็นค่าดัชนีการหักเหของแกน n2 เป็นค่าดัชนีการหักเหของวัสดุหุ้ม
23
รูปที่ 5.8 ผลของค่าอะเพอร์เจอร์เชิงตัวเลขมีผลต่อ
ค่า NA มากมุมรับแสงมากง่ายต่อการป้อนแสง มีประสิทธิภาพสูง ค่า NAน้อยมุมรับแสงแคบต้องใช้เทคนิคการป้อนแสง รูปที่ 5.8 ผลของค่าอะเพอร์เจอร์เชิงตัวเลขมีผลต่อ ประสิทธิภาพการส่งของเส้นใยแสง
24
ชนิดของเส้นใยแสง การแบ่งชนิดของเส้นใยแสงแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ กลุ่มที่ 1 แบ่งตามสารที่ใช้ทำมีอยู่ด้วยกัน 3 ชนิด คือ แก้วซิลิการ (silica glass) พลาสติก (plastic) ใช้สารพวก ซิลิกอนรีซีน (silicon resin) แก้วผสม (multi component glass)
25
กลุ่มที่ 2 แบ่งตามการแพร่กระจาย (propagation mode)
แบ่ง ออกได้เป็น 2 ชนิด โหมดเดี่ยว (single-mode optic fiber) 2a n2 n1 รูปที่ 5.9 ลักษณะของเส้นใยแสงโหมดเดี่ยว
26
โหมดร่วม (multi-mode optic fiber)
2a n2 n1 รูปที่ 5.10 ลักษณะของเส้นใยแสงโหมดร่วม
27
กลุ่มที่ 3 แบ่งตามลักษณะของดัชนีการหักเหของแกนแบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ
สเต็บอินเด็กซ์ (step-index) No Air วัสดุหุ้มแกน n2 n1 อินเด็กโพไพล์ Single mode step-index
28
No Air วัสดุหุ้มแกน n2 n1 อินเด็กโพไพล์ Multi mode step-index
29
เกรดเด็ดอินเด็กซ์ (graded-index) n2 n1 r = a
r r = 0 แกน รูปที่ 5.12 ลักษณะของเส้นใยแสงแบบเกรดเด็ดอินเด็กซ์
30
รูปที่ 5.13 แสดงการสรุปการแบ่งชนิดของเส้นใยแสง
สารที่ใช้ทำ แก้วซิลิก้า แก้วผสม พลาสติก การแพร่กระจาย โหมดเดี่ยว โหมดร่วม ดัชนีของแกน สเต็บอินเด็กซ์ เกรดเด็ดอินเด็กซ์ รูปที่ 5.13 แสดงการสรุปการแบ่งชนิดของเส้นใยแสง
31
ขนาดของ Core และ Cladding
ขนาดของ Fiber Optic Cable ที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ 8/125 50/125 62.5/125 100/140
32
ขนาดจำนวนของ Optical Fiber
ความแตกต่างระหว่าง Fiber Optic ทั่วไป พอจะสามารถแยกออกเป็น 3 แบบหลักๆ ได้แก่ - แบบ Simplex Fiber Optic cable เป็นสาย Fiber Optic ที่มีสาย Fiber Optic เพียงเส้นเดียวภายใน Cable Jacket เนื่องจากมีเพียง Fiber เส้นเดียวภายใน ดังนั้นปกติจะมี Buffer ขนาดที่ใหญ่กว่าทั่วไป รวมทั้งมี Jacket ที่หนากว่าปกติเช่นกัน
33
- แบบ Duplex Cable ภายในจะมีสาย Fiber Optic 2 เส้น ภายใน Jacket เดียวกัน สายประเภท ได้รับความนิยมให้ใช้เป็น Fiber Back Bone และสามารถทำงานเป็น Full Duplex ได้ - แบบ Multifiber Cable เป็นสาย Fiber Optic ที่มีสาย Fiber ภายในหลายๆ เส้น มีตั้งแต่ 2 เส้นขึ้นไปจนถึง กว่า 100 เส้น หรืออาจมากถึง 300 เส้นก็ได้
34
การเชื่อมต่อด้วย Connector
FC Connector ได้รับการออกแบบโดย NTT ของญี่ปุ่น ส่วนมาก Connector แบบนี้ จะถูกนำไปใช้งานทางด้านเครือข่ายโทรศัพท์ อาศัยการขันเกลียว เพื่อยึดติดกับหัวปรับ ข้อดีของ Connector ประเภทนี้ ได้แก่ การเชื่อมต่อที่แน่นหนา แต่ข้อเสียคือการเชื่อมต่ออาจต้องเสียเวลามาก
35
SC Connector ออกแบบโดย AT&T สำหรับการเชื่อมต่อ Fiber Optic ภายในอาคารสำนักงาน เครือข่าย LAN เหมาะสำหรับ งานที่ต้องการถอดเปลี่ยน Connector อย่างรวดเร็ว โดยไม่สนใจความแน่นหนาของ Connector
36
FDDI Connector ออกแบบโดย American National Standards Institute, (ANSI) สำหรับใช้งานบนเครือข่าย FDDI (Fiber Distributed data Interface) โดยเฉพาะ
37
Connector แบบ SMA เป็น Connector อีกแบบหนึ่งที่ได้รับความนิยมมาก โดยเฉพาะในงานของ NATO และในกิจการทางทหารของสหรัฐ ออกแบบโดย Amphenol Corp.
38
ST-Connector เป็น Connector ที่ถูกนำมาใช้งานสำหรับสาย Fiber Optic ชนิด Single Mode และ Multimode มากที่สุด โดยที่ Connector ประเภทนี้ มีอัตราการสูญเสียกำลังแสงเพียงแค่ไม่เกิน 0.5 dB เท่านั้น วิธีการเชื่อมต่อก็เพียงสอดเข้าไปที่รู Connector แล้วบิดตัวเพื่อให้เกิดการล็อคตัวขึ้น เพิ่มความทนทาน ทำให้ไม่เกิดปัญหาเนื่องจาการสั่นสะเทือน ถูกนำมาใช้กับระบบ LAN Hub หรือ Switches
39
5.1.5 วิธีการผลิตเส้นใยแสง
วิธีการผลิตเส้นใยแสง ต้องทำแท่งแก้วต้นแบบ ( PREFORM ) ก่อน ก. วิธีวีเอดี (VAD method : Vapor phase Axial Deposition) รูปที่ 5.14 หลักการผลิตแท่งแก้วต้นแบบด้วยวิธีวีเอดี
40
Inner-CVD method หรือ Modified CVD method
ข. วิธีซีวีดี (CVD method : Chemical Vapor Deposition) Inner-CVD method หรือ Modified CVD method
41
Outer-CVD method
42
รูปที่ 5.16 แท่งแก้วต้นแบบ
43
การทำแท่งแก้วต้นแบบให้เป็นเส้นใยแสง
รูปที่ 5.17 การยืดเส้นใยแสงจากแท่งแก้วต้นแบบ
45
รูปที่ 5.18 ลักษณะเคเบิ้ลเส้นใยแสง
46
5.2 แหล่งกำเนิดแสงและอุปกรณ์รับสัญญาณแสง
คุณลักษณะของแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ในระบบใยแสง ก. ให้แสงที่มีพลังงานหรือความเข้มแสงมากพอ ข. โครงสร้างสามารถส่งพลังงานแสงส่วนใหญ่หรือทั่งหมดเข้าไปในเส้นใยแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กได้โดยมุมของการเกิดแสงต้องเป็นมุมแคบและมีทิศทางที่แน่นอนหรือใช้เลนส์นูนช่วยรวมแสง
47
ค. ความยาวคลื่นของแสงที่ได้ต้องมีความเหมาะสมกับเส้นใยแสง ความยาวคลื่นที่เหมาะสมประมาณ 1.55 ไมครอน
รองลงมาได้แก่ 1.3 และ 0.82 ไมครอน ง. ไลน์วิดซ์ (line width ) ของแสงที่ได้จะต้องมีค่าน้อย ๆ เพื่อให้สามารถส่งข้อมูลปริมาณมาก ๆ ได้
48
จ. ช่วงเวลาตอบสนองของแหล่งกำเนิด หรือช่วงเวลาที่แหล่งกำเนิดได้รับสัญญาณไฟฟ้าแล้วสร้างสัญญาณแสงออกมาต้องมีค่าสั้นมาก ๆ อันจะมีผลทำให้ได้วงจรไดรเวอร์ที่สามารถส่งข้อมูลปริมาณมาก ๆ ได้ ฉ. พลังงานแสงต้องมีค่าคงที่ต่อเนื่องตลอดเวลาและไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ อันเนื่องมาจากผลของอุณหภูมิและสภาพแวดล้อม
49
5.2.2 แหล่งกำเนิดแสงที่มาจากไดโอดเปล่งแส
ไดโอดเปล่งแสง (LED : Lihgt Emitting Diade) คือ ไดโอดที่ถูกออกแบบโครงสร้างให้สามารถเปล่งพลังงานแสงออกมาได้เมื่อมีการไบอัสที่ถูกต้อง
50
รูปที่ 5.19 โครงสร้างของไดโอดเปล่งแสง
51
รูปที่ 5.20 ไดโอดเปล่งแสงหรือแอลอีดีที่ใช้ในเส้นใยแสง
52
5.2.3 ลักษณะของแหล่งกำเนิดแสงที่มาจากเลเซอร์ไดโอด
เลเซอร์ไดโอด เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำประเภทเดียวกับไดโอดแต่ถูกออกแบบให้สามารถเปล่งแสงเลเซอร์ออกมาได้ ลักษณะของแสงเลเซอร์เป็นแสงที่เป็นระเบียบ มีทิศทางการพุ่งของแสงไปในทางเดียวกัน และมีเฟสตรงกันทำให้มีความเข้มสูงมาก
53
รูปที่ 5.21 เลเซอร์ไดโอด
54
5.2.4 คุณสมบัติสำคัญของอุปกรณ์รับสัญญาณแสงในระบบใยแสง
คุณสมบัติที่สำคัญของโฟดีดีเทคเตอร์ ก. ต้องมีความไว้ในการรับแสงได้ดีเฉพาะในช่วงที่ต้องการ ข. เวลาในการตอบสนองสัญญาณต้องสั้นมาก ค. ในระบบสื่อสารแบบอนาลอกต้องใช้โฟโตดีเท็กเตอร์ ชนิดลิเนียร์เพื่อลดความผิดเพี้ยนของสัญญาณลงให้ น้อยที่สุด ง. สัญญาณรบกวนภายในอันเนื่องมาจากสภาพแวดล้อม ต้องมีค่าน้อยที่สุด
55
5.2.5 การทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสง
การทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้รับสัญญาณแสง สารพี(P) สารเอ็น(N) รูปที่ 5.22 โครงสร้างของโฟโตไดโอด สารพี(P) สารเอ็น(N) รูปที่ 5.23 พินโฟโตไดโอด
56
รูปที่ 5.24 สัญลักษณ์ของโฟโตทรานซีสเตอร์
57
ก) วงจรกำเนิดสัญญาณแสง
รูปที่ 5.25 วงจรขับไอโอดเปล่งแสงเบื้องต้น
58
สามารถหากระแสที่ไหลผ่านไดโอดเปล่งแสง (LED1) ได้ซึ่งจะถูกกำหนดโดยการะแสคอลเล็กเตอร์ (IC) ของรานซิสเตอร์ (Q1) ดังนี้ IF = IC = (VCC – VF – VCE) / RC (5.5) เมื่อ IF เป็นกระแสที่ไหลผ่านไดโอดเปล่งแสง VF เป็นแรงดันตกคร่อมไดโอดเปล่งแสงขณะไบอัสตรง มีค่ากำหนดในไดโอดเปล่งแสงแต่ละเบอร์ VCE เป็นแรงดันตกคร่อมทรานซีสเตอร์ในบางครั้งอาจ ไม่นำมาคิดคำนวณเพราะมีค่าต่ำ
59
ความสัมพันธ์ระหว่าง กระแส (IC) และกระแส (IB)
(5.6) เมื่อ เป็นแรงอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ สามารถคำนวณหาค่ากระแสเบสได้จาก IB = (Vi(max) – VBE)/RB (5.7) เมื่อ Vi(max) คือ ค่าแรงดันสูงที่สุดของสัญญาณเข้า
60
รูปที่ 5.26 วงจรพื้นฐานของวงจรขับแบบอนาลอก
61
รูปที่ 5.27 วงจรขับไดโอดเปล่งแสงแบบอนาลอก
62
รูปที่ 5.28 การทำงานของเลเซอร์ไดโอด
ขยายสัญญาณ ควบคุมการไบอัส วงจรขับ ขยายสัญญาณป้อนกลับ PD LD สัญญาณเข้า รูปที่ 5.28 การทำงานของเลเซอร์ไดโอด
63
รูปที่ 5.29 ตัวอย่างวงจรขับเลเซอร์ไดโอด
64
ข) วงจรรับสัญญาณแสง (photo detector circuit)
รูปที่ 5.30 วงจรรับสัญญาณแสงเบื้องต้น
65
จากรูปที่ 5.30 แรงดันทางด้านเอาท์พุทมีค่าเป็น
VO = -IP . R (5.8) เมื่อ IP เป็นกระแสที่ไหลผ่านในวงจร RL เป็นโหลดของวงจร สร้างกระแส IP ได้อย่างมีเสถียรภาพ ซึ่งค่าของแรงดันเอาท์พุตจะมีค่า VO = -IP Rf (5.9)
66
ค่าของกระแส IP เป็นผลอันเนื่องมาจากผลของแสงตกกระทบและคำนวณได้จาก
IP = RPin (5.10) เมื่อ R เป็นค่ากระแสต่อพลังงาน (แอมแปร์/วัตต์) กำหนด ด้วยค่าจากตารางคุณสมบัติของโฟโตโอด Pin เป็นพลังงานแสงหรือขนาดความเข้มของแสง ที่ตกมากระทบโฟโตไดโอด
67
รูปที่ 5.31 การทำงานโหมดโฟโตวอลตาอิก
68
RF รูปที่ 5.32 การทำงานโหมดโฟโตคอนดัดทีฟ
69
5.3 หลักการสื่อสารโทรคมนาคมด้วยเส้นใยแสง
5.3 หลักการสื่อสารโทรคมนาคมด้วยเส้นใยแสง หลักการสื่อสารโทรคมนาคมด้วยเส้นใยแสงเบื้องต้น E O สัญญาณไฟฟ้า เส้นใย สัญญาณไฟฟ้า สัญญาณแสง สัญญาณเข้า สัญญาณออก รูปที่ 5.33 ระบบการสื่อสารด้วยเส้นใยแสงเบื้องต้น
70
วิธีการส่งสัญญาณ
71
ข) การมอดูเลต อาจทำใด้หลายวิธีดังนี้ - พัลส์แอมปลิจูดมอดูเลชั่น (PAM) - พัลส์โค้ดมอดูเลชั่น (PCM) - พัลส์โพสิชั่นมอดูเลชั่น (PPM) - พัลส์วิดซ์มอดูเลชั่น (PWM)
72
5.3.3 การต่อสายเส้นใยแสงในการใช้งาน
ก. การต่อโดยใช้คอนเนคเตอร์ รูปที่ 5.35 ส่วนประกอบของคอนเนคเตอร์แบบพลาสติก
73
รูปที่ 5.36 คอนเนคเตอร์และอะแดปเตอร์
74
รูปที่ 5.37 แสดงปลายสายเส้นใยแสง
2 กาวแข็ง ปลายสาย รูปที่ 5.37 แสดงปลายสายเส้นใยแสง
75
Polishing Technique
76
ข. การต่อสายเส้นใยแสงโดยการเชื่อมสายเข้าด้วยกัน
ข. การต่อสายเส้นใยแสงโดยการเชื่อมสายเข้าด้วยกัน ขั้วอิเล็กโทรด แท่นยึดปลายสาย ปลายสาย รูปที่ 5.38 ลักษณะการวางตัวของขั้วอิเล็กโทรดและปลาย เส้นใยแสงในเครื่องเชื่อมสาย
77
รูปที่ 5.39 กรรไกรปอกสายและเครื่องตัดสาย
78
รูปที่ 5.40 รูปเครื่องเชื่อมเส้นใยแสง
80
รูปที่ 5.41 การเชื่อมที่ได้ผลดีและการเชื่อมที่ไม่ดี
82
รูปที่ 5.42 การป้องกันรอยเชื่อมของเส้นใยแสง
83
5.3.4 การนำระบบเส้นใยแสงไปประยุกต์ใช้แบบต่าง ๆ
ก) การเชื่อมโยงข้อมูลทางแสง (optical data link) ข) ระบบการตรวจสำหรับใช้งานด้านอุตสหกรรม (ITV : Industrial Television) ค) ระบบเคเบิลทีวี (optical CATV) ง) การใช้เส้นใยแสงในระบบโครงข่ายท้องถิ่น (LAN : Local Area Network) จ) การใช้งานในระบบโทรศัพท์
84
5.4 เครื่องตรวจสอบเส้นใยโอทีดีอาร์
เครื่องมือวัดสะท้อนกลับเชิงเวลา รูปที่ 5.43 แสดงพัลส์ของแสงที่เดินทางไปและกลบภายในสายสัญญาณ
85
ดังนั้นความยาวของสายอาจหาได้จากการคำนวณ
ระยะทาง = ความเร็ว x เวลา = ความเร็ว x (ผลต่างของเวลา)/2 การวัดการสะท้อนของแสงเชิงเวลา เครื่องมือที่อาศัยหลักการวัดการสะท้อนของแสงเชิงเวลาสามารถตรวจวัดพัลส์ของแสงที่สะท้อนกลับและคำนวณความยาวของเส้นใยแสง
86
5.4.3 ค่าต่าง ๆ ที่วัดได้จากเครื่องโอ ที ดี อาร์
ก) วัดความยาวของเส้นใยแสง ข) วัดค่าการลดทอนกำลังของแสงภายในเส้นใยแสง -ค่าการลดทอนกำลังของแสงเส้นใยแสงตลอดทั้งเส้น -ค่าการลดทอนกำลังของแสงต่อหน่วยความยาวหน่วย (dB/km) -ค่าการลดทอนกำลังของแสงที่แต่ละตำแหน่ง
87
ค) สามารถตรวจวัดค่าการสูญเสียกำลังของแสงอันเนื่อง
มาจากการเชื่อมต่อ (splice) ง) สามารถบอกได้ว่ามีการเชื่อมต่อแบบใดบ้างในสายทั้ง เส้น จ) สามารถบอกระยะทางที่วัดได้ในแต่ละตำแหน่ง ฉ) สามารถตรวจสอบและค้นหาตำแหน่งที่มีปัญหาภายใน เส้นใยแสง
88
5.4.4 หลักการทำงานของเครื่องโอ ที ดี อาร์
ก) การกระเจิงกลับ (backscattering)การสะท้อนของแสงลักษณะนี้เรียกว่าการกระเจิงแบบเรย์ลี(Rayleigh scattering) ซึ่งดูได้จากความสัมพันธ์ (5.11) คือ การกระเจิงแบบเรย์ลี คือ ความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสง
89
n0 Air n0=1 ncore External Medium Low Order Mode High Order Mode
รูปที่ 5.44 แสดงการเดินทางย้อนกลับมาของแสงภายในเส้นใยแสง เนื่องจากการกระเจิงแบบเรย์ลีและการสะท้อนแบบเฟรสเนล
90
ข) การสะท้อนแบบเฟรสเนล (Fresnel Refletion)
RF = {(n1 – n0)/(n1 + n0)} (5.12) เมื่อ n0 คือ ค่าดัชนีหักเหของอากาศ n1 คือ ค่าดัชนีหักเหของแกนภายในเส้นใยแสง
91
รูปที่ 5.45 แสดงการกระเจิงกลับของแสง
Input Cor Backscattering scattering รูปที่ 5.45 แสดงการกระเจิงกลับของแสง
92
5.4.5 การสูญเสียในเส้นใยแสงแบ่งเป็น 2 ประเภท
การสูญเสียในเส้นใยแสงแบ่งเป็น 2 ประเภท ก) การเชื่อมต่อเชิงกล (Mechanical Splice) (Typical loss: 0.3 dB) ข) การเชื่อมต่อแบบหลอมรวม(Fusion Splice) (Typical loss: 0.1 dB)
93
4
94
ตำแหน่งที่ 1 แสดงความชันของการลดทอนของแสงในเส้นใย
ตำแหน่งที่ 2 เกิดการสะท้อนแบบเฟรสเนลที่รอยต่อระหว่าง ปลายของเส้นใยแสงกับ อากาศของแหล่งกำเนิด แสง บนเครื่องโอ ที ดี อาร์ ตำแหน่งที่ 3 แสดงสัญญาณรบกวนที่อยู่ในระยะที่พ้นปลายใย แก้วนำแสง ตำแหน่งที่ 4 แสดงระดับกำลังสูงสุดของเครื่องโอ ที ดี อาร์
97
รูปที่ 5.46 แสดงรูปแบบการตรวจวัดบนหน้าจอโอ ที ดี อาร์
98
รูปที่ 5.47 แผนภาพต่อไปนี้แสดงโครงสร้างทั่วไปของ
(ข) รูปที่ 5.47 แผนภาพต่อไปนี้แสดงโครงสร้างทั่วไปของ ระบบของเครื่องโอ ที ดี อาร์
99
5.4.6 โอ ที ดี อาร์พารามิเตอร์(OTDR Parameters)
ก) ความยาวคลื่น (Wavelength) ประมาณ 1310 หรีอ 1550 nm ข) ดัชนีหักเหแสง (Refractive4 Index) ค) ช่วงกว้างของพัลส์(Pulse Width) ง) ระยะของเส้นใยแสง(Fiber Rage)
100
จ) ค่าเฉลี่ย(Averaging)
ฉ) สัมประสิทธิ์การกระเจิงกลับ (Backscater Coefficient) ช) หน่วย (Unit) ฌ) สเกล (Scale)
101
รูปที่ 5.16 แสดงการขยายมาตราส่วนบนหน้าจอ โอ ที ดี อาร์
102
5.4.7 การประยุกต์ใช้เครื่องโอ ที ดี อาร์
ก) การตรวจสอบม้วนเคเบิลเส้นใยแสง ข) การประเมินค่าเคเบิลใหม่ก่อนทำการติดตั้ง ค) การประเมินค่าเส้นทางที่สงสัยว่าจะเกิดปัญหา ง) ตำแหน่งที่เกิดการผิดพลาด
103
5.4.8 คำนิยามศัพท์ที่เกี่ยวข้อง
- ค่าเฉลี่ย - การลดทอนสัญญาณ - การกระเจิงกลับ - สัมประสิทธิ์การกระเจิงกลับ - คลิปปลิง - Dead Zone - เดซิเบล
104
Loss(dB) = 10 log (p1/p2)………………….. (5.13)
- เดลต้า - ตัวรับสัญญาณแสง - ย่านการใช้
105
ตัวอย่างเช่น ต้องการวัดเส้นใยแสงที่ความยาว 80 กิโลเมตร จะต้องกำหนดค่าช่วงของการวัดได้ประมาณ 100 กิโลเมตร ซึ่งเครื่องโอ ที ดี อาร์ จะเก็บแสงที่สะท้อนหลังจากส่งแสงไปถึงระยะ 100 กิโลเมตร ถ้าช่วงที่กำหนดสั้นเกินไปจะทำให้สาเหตุให้การสะท้อนที่ปลายผิดตำแหน่งไป หรือสัญญาณที่เกิดการสะท้อนที่ปลาย หรือการสะท้อนเนื่องจากการเชื่อมต่อมีสิ่งเคลือบแฝง(Warp Around) เกิดขึ้น และปรากฏพัลส์หลอก ๆ ขึ้น
106
- Freerun แสดงสัญญาณการตรวจด้ายค่าเฉลี่ยน้อยที่สุด
- การสะท้อนแบบเฟรสเนล - การเชื่อมต่อแบบหลอมรวม - เกณฑ์การเชื่อมต่อ (Gainer Spice) - Ghost - Insertion Loss การวัด - Interlock - Jumper - การลอนช์แสง (Launch) - ตารางการสูญเสีย
107
- มาร์เกอร์ (Marker) - เมนู (Menu) - สวิตซ์ทางแสง (Plug-in) - ระดับพื้นของสัญญาณรบกวน (Noise Fioor) - ออฟเซต (Offset)
108
- สวิตซ์ทางแสง (Plug-in)
- พัลส์ - พัลส์สะท้อน (Pulse Reflection - ช่วงกว้างของพัลส์ (Pulse Width) โดยแสงที่เดินทาง ระหว่างพัลส์(ระยะทาง = ความเร็วแสง*เวลา) - การกระเจิงกลับแบบเรย์ล
109
- การสะท้อน - การเชื่อมต่อที่มีการสะท้อน - ดัชนีหักเหแสงในตัวกลาง (Refractive Index) ความเที่ยงตรงของการวัดระยะทางเครื่องโอ ที ดี อาร์ n = c/v (5.14) เมื่อ n คือ ดัชนีหักเหแสงในตัวกลาง c คือ ความเร็วของแสงในสูญอากาศ v คือ ความเร็วของแสงในตัวกลางที่พิจารณา
110
- มาตราส่วน (Scale) - การเชื่อมต่อ(Splice) - ความยาวคลื่น (Wavelength) อัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) :10 – 400 nm แสงขาว (Visible Light) : 400 – 700 nm อินฟราเรด (Infrared) : 700 – 1,000 nm
