LOSS ค่าการสูญเสียของสัญญาณแสงใน Fiber Optic System

0
37
การสูญเสียของสัญญาณแสง

การสูญเสียของสัญญาณแสงในสาย Fiber Optic (LOSS)

การสูญเสียของสัญญาณแสงในสาย Fiber Optic เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดความผิดพลาดของข้อมูลข่าวสาร ทำให้การเชื่อมต่อสื่อสารด้วยระยะทางไม่เป็นไปตามที่คาดหวัง (ปกติสาย Fiber Optic สามารถเชื่อมต่อได้ด้วยระยะทางที่ยาวมากๆ ตั้งแต่ 100 เมตรขึ้นไป จนถึงหลัก 100 กิโลเมตร)  ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่า การเลือกใช้สาย Fiber Optic แบบใด? แบบ Multi mode หรือ Single mode ? รวมทั้งยังขึ้นอยู่กับโปรโตคอลของเครือข่าย

เริ่มต้นทำความเข้าใจกับ สิ่งต่างๆเหล่านี้

  • ความสูญเสียพลังงาน (Power) ของ Fiber Optic นั้นขึ้นอยู่กับ ความยาวคลื่นที่ใช้ ความยาวคลื่นยิ่งมากเท่าใด อัตราการสูญเสียของแสง จะน้อยลง เช่น การสูญเสียกำลังแสง บนความยาวคลื่น 1300 nm ได้แก่ <0.5 dB/กิโลเมตร
  • สำหรับ Silica Glass นั้น ความยาวคลื่นสั้นที่สุด จะมีอัตราการสูญเสียมากที่สุด
  • อัตราการสูญเสีย Power ที่น้อยที่สุด ได้แก่ ความยาวคลื่น 1550 nm
  • หน่วยวัดที่แสดงการสูญเสียของ Power ได้แก่ Decibel (dB) โดยมีหน่วยคิดเป็น dB ต่อกิโลเมตร (dB/km)
  • ค่านี้ ถูกนำมาคำนวณ โดยเอาความยาวทั้งหมดของสาย Fiber Optic คิดเป็น Km

 

อย่างไร ก็ดี ปัจจัยหลักคือการสูญเสียของสัญญาณแสงในสาย ที่เกี่ยวกับการทำให้เกิดการสูญเสียของกำลังแสงในสาย มีหลายประการ ยกตัวอย่างดังนี้

  1. Bending Loss เนื่องจากการโค้งงอของสาย เกินค่ามาตรฐานที่ผู้ผลิตกำหนด เกิดจากปัญหาการโค้งงอของสาย เกินค่ารัศมี ความโค้งงอของสายตามปกติ (Minimum Bend Radius) อย่างไรก็ดี Bending Loss ยังสามารถเกิดขึ้นได้จากการองค์ประกอบย่อยๆ ดังนี้
    • ความโค้งที่มีความแหลมบริเวณแกนของสาย
    • ความไม่สมบูรณ์ของ Buffer และ Jacket โดยมีความคลาดเคลื่อนของการวางตำแหน่งระหว่างกัน ที่ห่างประมาณ 2-3 มิลลิเมตร
    • การติดตั้งสายไม่ถูกวิธีหรือไม่เรียบร้อย
    • ปัจจัยต่างๆเหล่านี้ เรียกว่า Micro bending สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อความยาวของสายเพิ่มมากขึ้น
  2. Splice Loss สามารถเกิดขึ้น ณ ที่ใดก็ได้ที่มีการตัดต่อและเชื่อมสายเข้าด้วยกัน การสูญเสียอันเนื่องมาจากการ ทำ Splice ที่ไม่สมบูรณ์  โดยประกอบด้วย การ Loss 2 แบบ ได้แก่ Mechanical Loss และ Fusion Splicing Loss
    • Mechanical Loss จะมีอัตราสูงที่สุด เมื่อเทียบกับ Fusion Splicing โดยมีอัตราการ Loss ตั้งแต่ 0.2 ไปจนถึง 1.0 dB ขึ้นไป
    • Fusion Splice มีอัตราการ Loss ต่ำสุด โดยมีอัตราการ Loss ต่ำกว่า 0.1 dB และอัตราการ Loss ที่ต่ำกว่า 0.05 เป็นเรื่องที่เป็นไปได้ หากใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ Splice ที่มีคุณภาพดี
  3. Connector Loss การสูญเสียที่เกิดขึ้นจาก Fiber Optic Connector สามารถมีระดับ 0.25 ไปจนถึง 1.5 dB และขึ้นอยู่กับชนิดของ Connector ที่ใช้งานอีกด้วย นอกจากนี้ยังมี Factor อื่นๆ ที่ทำให้เกิดการ Loss ของ Connector ดังนี้
    • ปัญหาสกปรก หรือ Contamination บน Connector (ปัญหาที่เกิดบ่อยที่สุด)
    • การติดตั้ง Connector ที่ไม่ถูกต้องไม่เรียบร้อย
    • การชำรุดเสียหายที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของ Connector
  4. Loss Inherent to Fiber การสูญเสียใน Fiber ที่ไม่สามารถจะขจัดไปได้ ในระหว่างกระบวนการผลิต มีสาเหตุเกิดจาก Impurities ในกระจก รวมทั้งการดูดซึมของแสงในระดับของโมเลกุล การสูญเสียของแสงขึ้นอยู่กับ ความหนาแน่นเชิงแสง ส่วนประกอบของ Fiber Optic รวมทั้งโครงสร้างทางโมเลกุลของ Fiber ซึ่ง เรียกว่า Rayleigh Scattering เมื่อแสงมากระทบกับส่วนประกอบดังกล่าว ก็จะเกิดการ กระจายตัวของแสงไปยังทิศทางต่างๆขึ้น
  5. Loss จากการติดตั้ง เนื่องจากว่า สาย Fiber Optic มีส่วนมากที่ทำมาจาก Silica และกระจก ดังนั้น ถึงแกนกลางของสายจะได้รับการป้องกันจาก Jacket เปลือกนอกของสาย รวมถึงโค้งสร้างอื่นๆด้วยแล้ว แต่การติดตั้งที่ขาดความระมัดระวัง การติดตั้งที่ทำให้เกิดความเสียหายกับแก้วแกนกลางภายใน เมื่อสายได้ถูกกระทำจากแรงเหล่านี้ในการติดตั้งมากเกินไป อาทิ แรงกด แรงกระแทก แรงเหวี่ยง แรงดึง แรงบิด (กล่าวไปในขั้นตอนการทดสอบสายไฟเบอร์ติก) ก็จะทำให้เกิดค่า Loss นั่นเอง

จากสาเหตุการเกิดค่าความสูญเสียหรือค่า Loss ในระบบ เมื่อเราทำการทดสอบระบบด้วยเครื่องทดสอบ OTDR เราจะได้กราฟที่แสดงผลในระบบที่ทำการทดสอบดังตัวอย่างรูปด้านล่าง

การสูญเสียของสัญญาณ

และรูปนี้คือตัวอย่างของการที่หัว Connector เกิดความสกปรก ซึ่งก็จะทำให้เกิดค่า Loss ด้วยเช่นกัน

การสูญเสียของสัญญาณ