การก่อสร้างสายเคเบิลใยแก้วนำแสง: การวิเคราะห์ที่ครอบคลุม

คุณเคยสงสัยไหมว่าอะไรทำให้ สายไฟเบอร์ออฟติก ดีกว่าสายทองแดงแบบเดิมหรือไม่? หากเป็นเช่นนั้น โปรดจำไว้ว่าสายไฟเบอร์ทำจากแกนแก้วคุณภาพสูงและปลอกหุ้มป้องกันสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถทนทานต่อทุกสิ่งตั้งแต่การเชื่อมต่อเครือข่ายที่อยู่อาศัยไปจนถึงการเชื่อมต่อใต้น้ำ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงการสร้างสายไฟเบอร์ออปติกโดยละเอียดและดูความท้าทายที่คุณอาจเผชิญ ดังนั้น อ่านต่อไปเพื่อเรียนรู้ว่าเหตุใดสายเหล่านี้จึงเป็นกระดูกสันหลังของการสื่อสารของโลก

รูปที่ 1 การก่อสร้างสายเคเบิลใยแก้วนำแสง

1) ส่วนประกอบและวัสดุใยแก้วนำแสง 

สายไฟเบอร์ออฟติก อาจดูบางและเปราะบาง อย่างไรก็ตาม พวกมันประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง โดยแต่ละชิ้นทำจากวัสดุขั้นสูงเพื่อรับประกันการส่งข้อมูลที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ ดังนั้น มาแยกรายละเอียดกัน!

ก) แกนหลัก : หัวใจของ สายไฟเบอร์

การ แกนกลาง เป็นส่วนหลักของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ทำหน้าที่ส่งสัญญาณแสง (ข้อมูล) และส่งข้อมูลด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงแสง นอกจากนี้ คุณภาพของแกนกลางยังกำหนดระยะทางและความเร็วในการส่งข้อมูลโดยสูญเสียข้อมูลน้อยที่สุดอีกด้วย สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมีแกนกลางหลัก 2 ประเภท ได้แก่

ก) กระจก (แกนซิลิกา) : ใยแก้วเหล่านี้ประกอบด้วยแก้วซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง (SiO₂) ซึ่งเป็นประเภทที่ใช้ในระบบโทรคมนาคมและการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตส่วนใหญ่ ช่วยให้สามารถส่งข้อมูลได้ไกลหลายร้อยกิโลเมตรโดยสูญเสียสัญญาณน้อยที่สุด

ข) พลาสติกออปติก (POF): ไฟเบอร์ประเภทนี้ทำจากพลาสติกราคาถูกและสูญเสียสัญญาณได้เร็วกว่าไฟเบอร์แก้ว อย่างไรก็ตาม ไฟเบอร์ประเภทนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในระยะทางสั้น เช่น ระบบความบันเทิงภายในบ้านหรือยานพาหนะ

ยิ่งไปกว่านั้น เพื่อควบคุมการแพร่กระจายของแสงของแกนกลางได้ดีขึ้น จะมีการเติมวัสดุพิเศษผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการเจือปน ตัวอย่างเช่น 

• เจอร์เมเนียม (GeO₂): สารประกอบที่ช่วยเพิ่มดัชนีหักเหแสงและรักษาแสงไว้ในแกนกลาง

• ฟอสฟอรัส (P₂O₅): นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มคุณสมบัติของกระจกเพื่อเพิ่มความทนทานและประสิทธิภาพของไฟเบอร์ 

รูปที่ 2 องค์ประกอบหลักของไฟเบอร์ออปติก 

ii) ชั้นหุ้ม

แกนกลางของใยแก้วนำแสงแต่ละแกนจะล้อมรอบด้วยชั้นหุ้มซึ่งมีความสำคัญมากเพราะจะป้องกันการสูญเสียแสงจากแกนกลาง โดยชั้นหุ้มจะทำงานได้เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการสะท้อนกลับทั้งหมดภายใน ซึ่งหมายความว่าแสงในแกนกลางใยแก้วนำแสงจะไม่หลุดออกไป แต่จะสะท้อนออกจากด้านข้างของแกนกลางและเคลื่อนที่ไปข้างหน้าต่อไป

ต่างจากแกนกลาง แผ่นหุ้มทำด้วยแก้วซิลิกาชนิดอื่นที่มีดัชนีการหักเหแสงต่ำกว่า ความแตกต่างของดัชนีการหักเหแสงนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณแสงจะไม่หลุดออกจากไฟเบอร์ จึงทำให้สามารถส่งสัญญาณระยะไกลได้โดยไม่มีสิ่งรบกวน

iii) การเคลือบบัฟเฟอร์

ชั้นเคลือบบัฟเฟอร์เป็นชั้นป้องกันด้านนอกของเส้นใย หากไม่มีชั้นนี้ เส้นใยจะบอบบางมากและไม่สามารถทนต่อแรงเครียดในระดับปานกลางได้ ชั้นเคลือบบัฟเฟอร์ช่วยป้องกันความชื้น สารเคมี และแรงเครียดทางกายภาพ วัสดุทั่วไปบางชนิดที่ใช้สำหรับชั้นเคลือบบัฟเฟอร์ ได้แก่:

• อะคริเลต: สารเคลือบที่มีความยืดหยุ่นและเบากว่าจึงมีประโยชน์ในการใช้งานส่วนใหญ่ 

• โพลิอิไมด์: ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและงานอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ต้องทนอุณหภูมิสูงเนื่องจากคุณสมบัติทนความร้อน

2) การเสริมความแข็งแกร่งและชั้นป้องกันในสายเคเบิลออปติก

	วัตถุประสงค์	วัสดุ	ประโยชน์หลัก
สมาชิกที่มีความแข็งแกร่ง	ป้องกันการยืดและแตกหัก	เคฟลาร์®, แท่งเหล็ก, กระจก	เพิ่มความทนทานและความยืดหยุ่น
เสื้อแจ๊กเก็ตตัวนอก	โล่ป้องกันไฟ รังสี UV และสารเคมี	PVC, LSZH, โพลียูรีเทน	เพิ่มความปลอดภัยและอายุการใช้งานยาวนาน
การกันซึม	ป้องกันความเสียหายจากความชื้น	เจลเติมแกนแห้ง	ยืดอายุการใช้งานในสภาวะเปียกชื้น
การเสริมเกราะ	ป้องกันแรงกระแทกและหนู	เทปเหล็ก, ฉนวนอลูมิเนียม	มั่นใจได้ถึงความทนทานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

3) กระบวนการผลิตสายไฟเบอร์ออฟติก

การผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเปรียบเสมือนการสร้างซุปเปอร์ไฮเวย์ในอุดมคติสำหรับสัญญาณแสง ขั้นตอนต่อไปนี้จำเป็นต้องปฏิบัติตามด้วยความแม่นยำสูงเพื่อให้สามารถสื่อสารได้รวดเร็วและชัดเจน มาดูขั้นตอนเฉพาะกันเลย  

ขั้นตอนที่ 1: การสร้างพรีฟอร์ม – แผนผัง

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงเริ่มต้นด้วยการขึ้นรูปล่วงหน้า ซึ่งเป็นแท่งแก้วหนาบริสุทธิ์พิเศษที่จะถูกยืดให้เป็นเส้นใยแก้ว แท่งนี้ใช้วัสดุและแสงที่บริสุทธิ์พิเศษ ดังนั้นแสงที่ฉายออกมาจึงไม่กระจัดกระจาย  

ขั้นตอนที่ 2: การวาดเส้น – ยืดให้บาง

ตอนนี้คุณสามารถวางพรีฟอร์มในเตาเผาที่ให้ความร้อนเกิน 2,000 องศาเซลเซียส และแปลงพรีฟอร์มให้เป็นผลลัพธ์ที่ต้องการได้ เมื่อเทแก้วที่หลอมละลายแล้ว แก้วจะถูกยืดอย่างระมัดระวังจนหนา 125 ไมครอน (µm) หรือเท่ากับเส้นผมของมนุษย์! 

เพื่อการปกป้องและความยืดหยุ่น จะมีการเคลือบผิวด้วยของเหลวทันทีหลังจากการยืด นอกจากนี้ จะใช้แสง UV เพื่อทำให้การเคลือบแข็งตัวทันที เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นใยมีความเหนียวและไม่มีรอยแตกร้าว 

รูปที่ 3 กระบวนการผลิตใยแก้วนำแสง

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบสายเคเบิล – เพิ่มการป้องกัน

การเพิ่มชั้นพิเศษจะช่วยเพิ่มอัตราการอยู่รอดและความทนทานของเส้นใย ทำให้สามารถทนต่อสภาพโลกแห่งความเป็นจริงได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยการวางชั้นอย่างมีจุดประสงค์ ตัวอย่างเช่น 

• ขั้นแรก ไฟเบอร์จะถูกวางไว้ภายในท่อบัฟเฟอร์เพื่อป้องกันความชื้นและการโค้งงอ 

• จากนั้นใช้ Kevlar® หรือแท่งเหล็กเป็นส่วนเสริมความแข็งแรงเพื่อป้องกันการยืดและหัก 

• จากนั้นจึงใช้วัสดุหุ้มภายนอกที่ทำจาก PVC, LSZH หรือโพลียูรีเทน เพื่อป้องกันโครงสร้างจากน้ำ ไฟ และความเสียหายอื่นๆ 

สุดท้าย สำหรับสายเคเบิลแบบมัลติคอร์ จะมีการใช้ชั้นป้องกันหลายชั้นควบคู่กับมัดเส้นใยหลายเส้น ช่วยให้สามารถปรับแต่งเพิ่มเติมได้

ขั้นตอนที่ 4: ขั้นตอนการควบคุมคุณภาพ: ขั้นตอนสุดท้ายของความสมบูรณ์แบบ

ก่อนที่จะติดตั้งสายเคเบิลเหล่านี้ให้พร้อมใช้งาน สายเคเบิลจะต้องผ่านการทดสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วนเพื่อประเมินประสิทธิภาพภายใต้สภาวะต่างๆ โดยมีการทดสอบเฉพาะดังต่อไปนี้:

? การทดสอบการลดทอน: การทดสอบนี้จะประเมินระดับของ การลดทอน ที่เกิดขึ้นกับสัญญาณแสงขณะเดินทางผ่านไฟเบอร์ โดยเป้าหมายจะมีการสูญเสียสัญญาณสูงสุดที่ 0.2 เดซิเบลต่อกิโลเมตร ซึ่งถือว่าต่ำมาก จึงทำให้การส่งข้อมูลมีความชัดเจนและรวดเร็วสูงสุด

? การทดสอบความแข็งแรงแรงดึง: สายไฟเบอร์ออพติกจะถูกดึงด้วยแรงดึงสูงเพื่อทดสอบจุดแตกหัก เพื่อให้แน่ใจว่าสายสามารถทนต่อการยืดระหว่างการติดตั้งได้โดยไม่แตกหัก

รูปที่ 4 การทดสอบคุณภาพเส้นใยแก้วนำแสง

? การทดสอบความต้านทานการกดทับ: สายเคเบิลต้องรับภาระคงที่เพื่อจำลองสถานการณ์จริง เช่น สายเคเบิลถูกฝังอยู่ใต้ดินหรือถูกรถขับทับ ไฟเบอร์ต้องคงสภาพเดิมและส่งสัญญาณได้อย่างต่อเนื่อง

? การทดสอบความเครียดของอุณหภูมิและสิ่งแวดล้อม: สายเคเบิลต้องทนต่ออุณหภูมิร้อนและเย็น รวมถึงสภาพอากาศชื้น เพื่อประเมินการขยายตัวและการหดตัวตามกาลเวลา ซึ่งรับประกันการใช้งานได้ไม่ว่าจะติดตั้งในสภาพแวดล้อมใดก็ตาม เช่น ทะเลทราย ภูเขา หรือใต้น้ำลึก

เมื่อสายไฟเบอร์ออพติกผ่านการทดสอบเสร็จสิ้น ก็จะพร้อมสำหรับการจัดส่งและติดตั้ง ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานอินเทอร์เน็ต โทรศัพท์ และการรับส่งข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ สำหรับคนนับล้านทั่วโลก!

4) รูปแบบการก่อสร้างสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมีการใช้งานแตกต่างกันไปตามสถานที่ใช้งาน มาสำรวจความแตกต่างกัน

• สายออปติกในร่มและกลางแจ้ง

• ในร่ม: อาคารจำเป็นต้องใช้การใช้งาน สายเคเบิลภายในอาคาร ซึ่งทั้งปลอดภัยและยืดหยุ่นได้ ดังนั้นเพื่อให้ทนไฟได้ดีขึ้น ปลอกหุ้มภายนอกจึงมักทำจาก PVC หรือ LSZH (Low Smoke Zero Halogen) นอกจากนี้ น้ำหนักเบายังทำให้ติดตั้งในพื้นที่จำกัดได้ง่าย

• กลางแจ้ง: สายเคเบิลภายนอก สายเคเบิลเหล่านี้ต้องทนต่อสภาวะที่รุนแรงมากขึ้น ดังนั้นจึงต้องการการปกป้องเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น แจ็คเก็ตจะใช้วัสดุน้ำหนักเบาที่ทนต่อรังสี UV และกันน้ำ นอกจากนี้ วัสดุเส้นใยภายในสายเคเบิลบางชนิดที่ทำหน้าที่เป็นเจลหรือตัวกั้นน้ำยังช่วยป้องกันไม่ให้ความชื้นกัดกร่อนสายเคเบิลอีกด้วย

รูปที่ 5 สายไฟเบอร์หุ้มเกราะกลางแจ้ง

• สายเคเบิลอากาศและใต้ดิน

สายไฟเปลือยที่แขวนระหว่างเสาต้องใช้สายส่งไฟฟ้าที่แข็งแรงมาช่วยพยุงสายไฟไว้ สายไฟจะช่วยป้องกันไม่ให้สายงอหรือขาดเมื่อมีลมแรง

เกราะป้องกันใต้ดินที่ทำจากเหล็กหรืออลูมิเนียมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับป้องกันสายเคเบิลจากสิ่งสกปรก หิน และแรงกดดัน นอกจากนี้ยังมีชั้นกันน้ำที่หนากว่าเพื่อป้องกันความชื้น ซึ่งทำให้บางคนสามารถละทิ้งวัสดุเหล่านี้ได้

• สายริบบิ้นความหนาแน่นสูง

สำหรับศูนย์ข้อมูลประเภทที่ต้องใช้สายริบบิ้นเป็นจำนวนหลายพันสายในพื้นที่เล็กๆ สายริบบิ้นจะมัดสายริบบิ้นจำนวนมากไว้ด้วยกัน ทำให้เชื่อมต่อได้รวดเร็วและง่ายดาย ซึ่งช่วยให้ติดตั้งได้เร็วขึ้น สายริบบิ้นอาจมีขนาดเล็ก แต่สามารถส่งข้อมูลได้พร้อมกันในปริมาณมหาศาล!

5) ความท้าทายในการก่อสร้างสายเคเบิลใยแก้วนำแสง

การสร้างสายเคเบิลใยแก้วนำแสงอาจดูเหมือนง่าย แต่ก็ต้องเผชิญความท้าทายที่ยาก ต่อไปนี้คือความท้าทายบางส่วน:  

? การบรรลุถึงระดับความบริสุทธิ์สูงภายในแกนกลาง: เพื่อให้แน่ใจว่าการส่งสัญญาณจะสมบูรณ์แบบ ไฟเบอร์จะต้องเป็นใยแก้วบริสุทธิ์ 99.9999% สิ่งเจือปนใดๆ อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพของสัญญาณ ส่งผลให้ความเร็วอินเทอร์เน็ตและการเชื่อมต่อโทรศัพท์ช้าลง  

? การรักษาความยืดหยุ่นและความแข็งแกร่ง: ปัจจัยต่างๆ เหล่านี้รวมกันทำให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ สายเคเบิลต้องมีความยืดหยุ่นโดยไม่ต้องออกแรงมากขณะโค้งงอ และมีความแข็งแรงเฉพาะตัวขณะทนต่อการยืด การบีบอัด และการบิด  

? สภาพแวดล้อมที่รุนแรงและการควบคุมอุณหภูมิ: โดยทั่วไปสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกจะติดตั้งไว้บนพื้นที่ต่างๆ ตั้งแต่ภูเขาที่หนาวเหน็บไปจนถึงทะเลทรายที่ระดับความสูง สายไฟเบอร์ออปติกสามารถขยายตัวและหดตัวได้โดยไม่แตกร้าว และป้องกันความเสียหายจากน้ำ หิมะ และความร้อนที่สัมผัสได้ นอกจากนี้ การนำไปแช่ที่อุณหภูมิ -40C และ 80C ยังช่วยให้สายมีความยืดหยุ่น ซึ่งหมายถึงความแข็งแรงที่มากขึ้นเพื่อทนต่ออุณหภูมิที่รุนแรง

? ต้นทุนที่สูงและความซับซ้อนของการผลิต: การสร้างสายเคเบิลใยแก้วนำแสงต้องใช้เครื่องจักรขั้นสูง แม่นยำ และมีราคาแพง การผลิตสายเคเบิลใยแก้วนำแสงถือเป็นกระบวนการทั้งหมด ข้อผิดพลาดเพียงข้อเดียวสามารถทำให้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงทั้งหมดไร้ประโยชน์ได้!

6) บทสรุป  

การก่อสร้างสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเน้นที่ความเร็วควบคู่ไปกับความแข็งแกร่ง โครงสร้างทั้งหมดตั้งแต่แกนแก้วไปจนถึงเปลือกป้องกันได้รับการออกแบบมาให้ถ่ายทอดการสื่อสารไปยังผู้ใช้ได้อย่างรวดเร็วและชัดเจน เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้น ไฟเบอร์ออปติกก็จะก้าวหน้าตามไปด้วย ดังนั้น หากคุณกำลังมองหาการอัพเกรดเครือข่ายของคุณ ไม่ต้องมองหาที่อื่นไกล ดีคัมไฟเบอร์เราเชี่ยวชาญในการผลิตโซลูชันไฟเบอร์แบบกำหนดเอง ดังนั้นติดต่อเราได้เลยวันนี้!