ในแวดวงใยแก้วนำแสงที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว มีนวัตกรรมหนึ่งที่โดดเด่นด้วยศักยภาพที่จะปฏิวัติวิธีการส่งข้อมูล นั่นคือ ใยแก้วนำแสงแบบแกนกลวง ใยแก้วนำแสงแบบดั้งเดิมซึ่งเป็นแกนหลักของระบบโทรคมนาคมมานานหลายทศวรรษ จะนำแสงผ่านแกนแก้วหรือพลาสติกแข็ง อย่างไรก็ตาม ใยแก้วนำแสงแบบแกนกลวงเป็นทางเลือกใหม่ที่โดดเด่นด้วยการนำแสงผ่านแกนกลวง ซึ่งโดยทั่วไปจะบรรจุอากาศหรือสุญญากาศ การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยลดการสูญเสียและการกระจายสัญญาณ ทำให้การส่งข้อมูลรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

แต่จริงๆ แล้ว ไฟเบอร์แบบแกนกลวงคืออะไร และทำไมมันถึงได้รับความนิยมอย่างมาก ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกพื้นฐานของเทคโนโลยีไฟเบอร์แบบแกนกลวง ศึกษาวิธีการทำงาน ข้อดีเหนือไฟเบอร์แบบดั้งเดิม และการประยุกต์ใช้งานที่เป็นไปได้ ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ที่ชื่นชอบเทคโนโลยี ผู้เชี่ยวชาญด้านโทรคมนาคม หรือเพียงแค่สนใจความก้าวหน้าล่าสุดในไฟเบอร์ออปติก คู่มือฉบับสมบูรณ์นี้จะให้ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับไฟเบอร์แบบแกนกลวง

เส้นใยแก้วแบบแกนกลวง (Hollow core fiber) คือเส้นใยนำแสงชนิดหนึ่งที่นำแสงผ่านแกนกลางกลวง ซึ่งแตกต่างจากแกนแก้วหรือพลาสติกแข็งที่ใช้ในเส้นใยนำแสงแบบดั้งเดิม การออกแบบที่ล้ำสมัยนี้ใช้ประโยชน์จากแกนกลางที่บรรจุอากาศหรือสุญญากาศ ล้อมรอบด้วยโครงสร้างหุ้มที่ใช้กลไกการนำแสงแบบโฟตอนิกแบนด์แก็ปหรือกลไกป้องกันการสั่นพ้อง เพื่อจำกัดและส่งผ่านแสง

ส่วนประกอบหลัก:

แกนหลัก: บริเวณกลวงตรงกลางที่แสงส่องผ่าน แกนกลางนี้สามารถเติมอากาศ สุญญากาศ หรือบางครั้งอาจเติมก๊าซอื่นๆ ขึ้นอยู่กับการใช้งานและข้อกำหนดด้านการออกแบบ

การหุ้ม: ล้อมรอบแกนกลวงและได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อนำแสงผ่านแกนโดยใช้เอฟเฟกต์แบนด์แก๊ปโฟตอนิกหรือกลไกการสะท้อนแบบป้องกันการสั่นพ้อง โดยทั่วไปแล้ววัสดุหุ้มทำจากซิลิกาบริสุทธิ์สูงที่มีโครงสร้างเป็นคาบซึ่งสร้างคุณสมบัติทางแสงที่จำเป็น

ชั้นป้องกัน: เช่นเดียวกับเส้นใยแก้วนำแสงแบบดั้งเดิม เส้นใยแก้วแบบแกนกลวงมีชั้นเคลือบป้องกันและชั้นบัฟเฟอร์ที่ช่วยปกป้องโครงสร้างภายในที่บอบบางจากความเสียหายจากสภาพแวดล้อม แรงกดเชิงกล และการสัมผัส ชั้นเหล่านี้ช่วยรับประกันความทนทานและอายุการใช้งานที่ยาวนานของเส้นใยแก้วในการใช้งานจริง

ข้อดีของเส้นใยกลวงแบบแกน

1. ลดการสูญเสียสัญญาณ

เส้นใยแกนกลวงมีการลดทอนสัญญาณต่ำกว่าเส้นใยแกนแข็งแบบดั้งเดิมอย่างมาก เนื่องจากการส่งผ่านแสงส่วนใหญ่เกิดขึ้นผ่านอากาศหรือสุญญากาศภายในแกนกลวง แทนที่จะผ่านวัสดุแข็ง อากาศและสุญญากาศมีการสูญเสียการดูดซับและการกระเจิงต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับซิลิกาหรือพลาสติก ซึ่งโดยทั่วไปใช้ในเส้นใยแกนแข็ง การลดปฏิสัมพันธ์กับวัสดุแกนนี้ช่วยลดการเสื่อมสภาพของสัญญาณ ทำให้ข้อมูลเดินทางได้ไกลขึ้นและสูญเสียสัญญาณน้อยลง

2. ความหน่วงต่ำ

ความหน่วงเวลา หมายถึงเวลาที่ข้อมูลใช้ในการเดินทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง แสงเดินทางในอากาศ (หรือสุญญากาศ) ได้เร็วกว่าในแก้วหรือพลาสติกแข็ง เนื่องจากดัชนีหักเหของอากาศต่ำกว่า ในเส้นใยแก้วกลวง อากาศเป็นสื่อกลางหลักในการแพร่กระจายแสง ซึ่งช่วยลดเวลาเดินทางของพัลส์แสงได้อย่างมาก ดังนั้น การส่งข้อมูลผ่านเส้นใยแก้วกลวงจึงมีความหน่วงเวลาต่ำกว่า ทำให้เส้นใยแก้วเหล่านี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ความเร็วเป็นสิ่งสำคัญ เช่น การซื้อขายความถี่สูงและการสื่อสารแบบเรียลไทม์

ความท้าทายและข้อจำกัด

1. ความท้าทายด้านการผลิต

การผลิตเส้นใยแกนกลวงเกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน ซึ่งมีความท้าทายมากกว่าเส้นใยแกนแข็งแบบดั้งเดิม โครงสร้างแกนกลวงที่แม่นยำและการออกแบบโครงสร้างหุ้มที่ซับซ้อน ไม่ว่าจะเป็นแบบโฟตอนิกแบนด์แก็ปหรือแบบป้องกันเรโซแนนซ์ ล้วนต้องใช้เทคนิคการผลิตขั้นสูง

2. การพิจารณาต้นทุน

วัสดุขั้นสูงและกระบวนการผลิตเฉพาะทางที่จำเป็นสำหรับเส้นใยแกนกลวงส่งผลให้มีต้นทุนสูงกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยแกนแข็งแบบดั้งเดิม

3. การเดินสาย

การ เส้นใยแก้วกลวงต้องใช้เครื่องตัดแยกเส้นใยและเครื่องต่อสายแบบพิเศษเพื่อลดการสูญเสียให้น้อยที่สุด การจัดวางสายต้องใช้ความแม่นยำสูง Shinho มีอุปกรณ์ครบครันสำหรับการประมวลผลเส้นใยแก้วกลวง เพื่อปกป้องการพัฒนาเส้นใยแก้วกลวง