สารบัญ
 อภิธานศัพท์(Glossary)
 บทคัดย่อ(ไทย อังกฤษ)
 บทนำ
นิยามของเส้นใยนำแสงและการเดินทางของแสง
 ชนิดของเส้นใยนำแสง
 ตัวอย่างระบบสื่อสารด้วย
เส้นใยนำแสงเบื้องต้น
 การประยุกต์ใช้งาน
 บรรณานุกรม
บทสารานุกรมอื่น ๆ
โทรคมนาคม: นิยามและความหมาย
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๑ - โทรเลขและโทรศัพท์
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๒ - คลื่นวิทยุและการสื่อสารไร้สาย
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๓ - การ
สื่อสารด้วยแสงและการสื่อสารข้อมูลผ่านดาวเทียม
ประวัติการสื่อสาร
โทรคมนาคมโลก ๔-การสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย
อินเทอร์เน็ต
ประวัติศาสตร์การสื่อสารไทย: ยุคอดีต
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: วิวัฒนาการโทรเลขและโทรพิมพ์
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: องค์การโทรศัพท์แห่งประเทศไทยกับกิจการโทรคมนาคม
ประวัติศาสตร์การสื่อสาร
โทรคมนาคมไทย: ยุคเครือข่าย
อินเทอร์เน็ต
พื้นฐานร่วมเทคโนโลยี
โทรคมนาคมกับการสื่อสาร
มวลชน
พื้นฐานกฎหมายเกี่ยวกับการประกอบกิจการโทรคมนาคม
ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าด้านสื่อสาร
วิทยาการการทดสอบทางโทรคมนาคม

วิทยาการวางแผนและการสร้างแผนที่นำทางเทคโนโลยี
โทรคมนาคม

เศรษฐศาสตร์โทรคมนาคม

โซ่คุณค่าของอุตสาหกรรมการสื่อสารโทรคมนาคม
พื้นฐานดัชนีวรรณกรรมสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าสื่อสารและ
แขนงที่เกี่ยวข้อง
วิวัฒนาการวิทยุโทรศัพท์ โทรศัพท์เคลื่อนที่และมาตรฐานโทรคมนาคมที่เกี่ยวข้อง
สมาคมวิชาการไฟฟ้า/อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ โทรคมนาคมและสารสนเทศกับกิจกรรมวิชาการ
ชมรมไฟฟ้าสื่อสาร สมาคมสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและความถี่วิทยุเพื่อการสื่อสาร
การบริหารจัดการทรัพยากรการสื่อสารวิทยุเบื้องต้น
รหัสมอร์สเพื่อการสื่อสาร
กล้ำสัญญาณพื้นฐานเพื่อ
การสื่อสาร
พื้นฐานเทคโนโลยีรหัสควบคุมความผิดพลาดสำหรับการ
สื่อสาร
พื้นฐานการแผ่สเปกตรัมสำหรับการสื่อสาร
หลักการของซีดีเอ็มเอ
หลักการเทียบจังหวะสัญญาณโทรคมนาคม
หลักการของปริมาณการใช้งานวงจรสื่อสารและหมายเลขโทรคมนาคม
โครงข่ายการสื่อสารข้อมูลความเร็วสูงเอสดีเอช
พื้นฐานคุณภาพการบริการในเครือข่ายการสื่อสาร
เครือข่ายเฉพาะที่
เทคโนโลยีเอทีเอ็ม 
อินเทอร์เน็ตโพรโทคอล
เวอร์ชัน ๖
โครงข่ายโทรคมนาคมยุคหน้า
 พื้นฐานสายส่งสัญญาณสำหรับการสื่อสาร
 วิทยาการโทรศัพท์พื้นฐานและโครงข่าย
 เทคโนโลยีชุมสายโทรศัพท์พื้นฐาน
หลักการของระบบตรวจสอบคู่สายโทรศัพท์พื้นฐาน
พื้นฐานระบบเทเลกซ์
หลักการทำงานเบื้องต้นของเครื่องโทรสาร
เทคโนโลยีสื่อสารผ่านสายความเร็วสูง: ดีเอสแอล
การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า
โทรเลขเชิงแสง
พื้นฐานการสื่อสารเชิงแสง
พื้นฐานระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง
พื้นฐานระบบเส้นใยนำแสงสู่บ้าน
ระบบสื่อสัญญาณแสงหลายช่องแบบ DWDM
พื้นฐานสายอากาศวิทยุเพื่อการสื่อสาร
สายอากาศฉลาด
เทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายระยะใกล้
ระบบการระบุด้วยคลื่นวิทยุหรืออาร์เอฟไอดี
วิทยาการเครือข่ายไร้สายแบบไวไฟ
วิทยุสมัครเล่น
วิทยาการเครือข่ายตรวจวัดสัญญาณแบบไร้สาย
อัลตราไวด์แบนด์สำหรับการสื่อสารไร้สาย
ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ ๔๗๐ เมกกะเฮิรตซ์
การสื่อสารเหนือพื้นน้ำ
เครือข่ายเคเบิลใต้น้ำและ
การเชื่อมต่อในประเทศไทย
การแพร่ภาพโทรทัศน์พื้นฐาน
การพัฒนาเทคโนโลยี
เครือข่ายโทรทัศน์ไทยทีวีสี ช่อง
เทเลเท็กซ์
การสื่อสารบรอดแบนด์
การสื่อสารบรอดแบนด์ความเร็วสูงผ่านสายไฟฟ้า
เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย
พื้นฐานโครงข่ายการสื่อสารร่วมระบบดิจิทัล
เทคโนโลยีเครือข่ายส่วนตัวแบบเสมือน
เครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อโรงเรียนไทย
เทคโนโลยีการสื่อสารสำหรับระบบควบคุมการจำหน่ายไฟฟ้า
พื้นฐานระบบสื่อสารสำหรับการจ่ายไฟฟ้า
วิทยาการการสื่อสารข้อมูลจราจรผ่านคลื่นวิทยุกระจายเสียงเอฟเอ็ม
พื้นฐานระบบการสื่อสารเพื่อการบริหารทรัพยากรน้ำ
ระบบโทรมาตรเพื่อการ
ชลประทาน
ระบบการสื่อสารเพื่อการเตือนภัยสึนามิ
ระบบการสื่อสารเพื่อการแจ้งภัยและความปลอดภัยทางทะเล
ของโลก
พื้นฐานการสื่อสารกับหอเตือนภัย
เครือข่ายโทรคมนาคมเพื่อโครงการการพัฒนาภูเก็ต
ระบบสื่อสารกองทัพไทย
พื้นฐานการสื่อสารผ่าน
ดาวเทียม
ประวัติและพัฒนาการของดาวเทียมสื่อสาร
วิทยาการดาวเทียมธีออส
ดาวเทียมไทพัฒ
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรประเทศไทย
การรังวัดด้วยดาวเทียมจีพีเอสเพื่อการสำรวจทางการแผนที่
ระบบสำรวจข้อมูลทางสมุทรศาสตร์และสภาพ
แวดล้อมทางทะเลโดยใช้เทคโนโลยีทุ่นลอยสื่อสารผ่านดาวเทียม

  พื้นฐานระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง
  (Fiber optic Communication System)

   สมมาตร แสงเงิน
   มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร
 

  ๑.อภิธานศัพท์ (Glossary)

 
 

  เส้นใยนำแสง (Optical Fiber)

         ท่อนำแสงทรงกระบอกมีลักษณะโปร่งแสง มีขนาดเล็กมีความสามารถ ในการนำสัญญาณแสงได้ดี(มีค่าการลดทอนต่ำ)ทำให้สามารถส่งผ่านข้อมูล
         แสงไปได้ไกลมาก เส้นใยนำแสง ที่ใช้ในระบบสื่อสาร มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๑๒๕ ไมโครเมตร และมักทำมาจากแก้ว และวัสดุอื่นๆ
         เส้นใยนำแสงอาจเรียกว่า เส้นใยแก้ว หรือ เส้นใยแสง เป็นต้น
 

  ตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสง (Electrical to Optical Converter: E/O Converter)

         อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ เปลี่ยนสัญญาณข้อมูล ที่อยู่ในรูปของสัญญาณไฟฟ้า เช่น สัญญาณเสียง หรือสัญญาณภาพ ให้เป็นสัญญาณแสง เพื่อส่งผ่าน
         เข้าไปในเส้นใยนำแสง ตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้า เป็นสัญญาณแสง ได้แก่ แหล่งกำเนิดแสงแบบแอลอีดี(LED) หรือแหล่งกำเนิดแสงแบบเลเซอร์
         (Laser) เป็นต้น

  ตัวแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า (Optical to Electrical Converter: O/E Converter)

         อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณแสง ที่ออกมาจากเส้นใยนำแสง ให้เป็นสัญญาณข้อมูลทางไฟฟ้า เพื่อนำสัญญาณข้อมูลนั้นไปใช้งาน ตัวแปลง
         สัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ได้แก่ ตัวตรวจจับแสงแบบโฟโตไดโอด (photodiode) หรือแบบโฟโตทรานซิเตอร์(phototransistor)

  เส้นใยนำแสงชนิดเสต็ปอินเด็กซ์ (Step Index)

         ประเภทของเส้นใยนำแสงประเภทหนึ่ง ที่แยกตามโครงสร้างของดรรชนีหักเห โดยดรรชนีหักเหของคอร์และแคลดดิ้งของเส้นใยนำแสงชนิดนี้จะมี
         ค่าคงที่

  เส้นใยนำแสงชนิดเกรดเด้ดอินเด็กซ์ (graded-index fiber)

         ประเภทของเส้นใยนำแสงประเภทหนึ่ง ที่แยกตามโครงสร้างของดรรชนีหักเห โดยจะมีค่าดรรชนีหักเหของคอร์ไม่คงที่แต่ดรรชนีหักเหของแคลดดิ้ง
         จะมีค่าคงที่ ซึ่งเส้นใยนำแสงชนิดนี้ สามารถใช้ส่งสัญญาณ ที่มีอัตราการส่งข้อมูล (Bit Rate) มากกว่าเส้นใยนำแสงชนิดเสต็ปอินเด็กซ์ เนื่องจาก
         สามารถลดผลกระทบเกี่ยวกับการแพร่กระจาย 
 

  ๒.บทคัดย่อ up

       หลักการเบื้องต้นและโครงสร้างพื้นฐานของระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสงประกอบด้วย ตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสง (E/O) ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณข้อมูลทางไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น สัญญาณเสียงมนุษย์ สัญญาณเสียงเพลง สัญญาณวิทยุ หรือสัญญาณภาพไปเป็นสัญญาณแสง เพื่อป้อนเข้าไปในเส้นใยนำแสงเพื่อส่งต่อไปยังปลายทาง และตัวแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณข้อมูลทางไฟฟ้า (O/E) จะทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณแสงที่เดินทางออกมาจากเส้นใยนำแสงกลับมาเป็นสัญญาณข้อมูลทางไฟฟ้า เพื่อนำไปใช้งานต่อไป โดยโครงสร้างสำคัญของเส้นใยนำแสงมีอยู่สองส่วน คือ คอร์ (core)และแคลดดิ้ง (cladding) และแบ่งชนิดของเส้นใยนำแสงได้โดยพิจารณาจากโครงสร้างค่าดัชนีของตัวไฟเบอร์หรือเส้นใยนำแสงเองและโหมดการเดินทางของแสง เส้นใยนำแสงถูกนำมาประยุกต์ใช้งานในด้านต่างๆ ได้แก่ ด้านการแพทย์ ด้านเครื่องมือวัดและตัวตรวจวัด(sensor)และด้านเครือข่ายโทรคมนาคม


  Abstract
  up

         Fiber optic communication system is a kind of lightwave communications that utilize the optical fiber as a waveguide. Generally, its basic structure composes of electro-optic (E/O) converter, optical fiber, and optic-electronic (O/E) converter. The fiber structure consists of “core” and “cladding” which their index profile and propagation mode represent to their types. Its related applications are for medical and sensor purpose, sensor, and for high speed communication as well.

  ๓.บทนำ up  

         จากการเจริญเติบโตของสังคมมนุษย์และการพัฒนาเทคโนโลยี ทำให้มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารกันมากขึ้น เป็นผลทำให้ปริมาณ การส่งข้อมูลมีอย่างมหาศาล ดังนั้นระบบโทรคมนาคมที่ใช้จะต้องมีความสามารถรองรับ และตอบสนองความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อรองรับอัตราเร็ว ของการส่งข้อมูลสูง รวมทั้งมีความถูกต้องแม่นยำ และความปลอดภัยของข้อมูลที่ดี ระบบดังกล่าว คือ การสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง [๑-๒] เทคโนโลยีของระบบสื่อสาร ด้วยเส้นใยนำแสงนี้ ได้ถูกพัฒนามากขึ้นมาตามลำดับ และมีการใช้งานแพร่หลาย ได้แก่ โครงข่ายการส่งข้อมูลความเร็วสูง ระบบเอสดีเอช(SDH) หรือระบบโซเน็ท(SONET) [๓] หรือระบบเส้นใยนำแสงสู่บ้าน(Fiber To The Home: FTTH) [๔] เป็นต้น


  ๔.นิยามของเส้นใยนำแสงและการเดินทางของแสง
   up

          เส้นใยนำแสง (optical fiber) หมายถึง สายนำสัญญาณที่มีโครงสร้างเป็นทรงกระบอกกลม ลักษณะโปร่งแสง ผลิตมาจากสารประกอบซิลิกอน
ไดออกไซด์
(SiO2)
หรืออื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๑๒๕ ไมโครเมตร (๑ ไมโครเมตรมีค่าเท่ากับ ๐.๐๐๐๐๐๐๑ เมตร) โดยมีส่วนประกอบสำคัญสองส่วนคือ ส่วนของคอร์(core) และส่วนของแคลดดิ้ง(cladding)โดยส่วนของคอร์และส่วนของแคลดดิ้งจะเป็นเนื้อใสที่มีลักษณะซ้อนกันอยู่ ส่วนของคอร์จะมีค่าดรรชนีหักเหเท่ากับ และส่วนของแคลดดิ้งจะมีค่าดรรชนีหักเหเท่ากับ ดังรูปที่ ๔.




                                                                                              

  รูปที่ ๔.๑ โครงสร้างพื้นฐานของเส้นใยนำแสง
 

       แสงสามารถเดินทางเข้าไปในเส้นใยนำแสง ได้โดยอาศัยคุณสมบัติของแสง ที่เรียกว่า “การสะท้อนกลับหมดของแสง” (Total Internal Reflection :TIR) บางครั้งเรียกว่าปรากฏการณ์ TIR ในเส้นใยนำแสง ซึ่งลักษณะการเดินทางของแสงในเส้นใยนำแสงแสดงได้ดังรูปที่ ๔.๒




                                                        

รูปที่ ๔.๒ ปรากฏการณ์ TIR และลักษณะการเดินทางของแสง
ในเส้นใยนำแสง

 

 จากรูปที่ ๔.() ปรากฏการณ์การสะท้อนกลับหมดจะเกิดขึ้นได้ จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข ที่ว่า ค่าดรรชนีหักเหของคอร์ จะต้องมีค่ามากกว่าค่า ดรรชนีหักเหของ แคลดดิ้งเสมอ และการสะท้อนกลับนี้จะเกิดขึ้นบริเวณรอยต่อระหว่างคอร์กับแคลดดิ้ง ส่วนรูปที่ ๔.() นั้นเป็นลักษณะการเดินทางของแสงในเส้นใยนำแสง โดยแสงแต่ละตัวสะเดินทางสะท้อนไปสะท้อนมาจากต้นทางไปยังปลายทางได้ แสงที่ใช้ในการส่งข้อมูลในเส้นใยนำแสงตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้เนื่องจากแสงที่ใช้ในการสื่อสารมีความยาวคลื่นแสงโดยทั่วไปเท่ากับ๑,๓๑๐ นาโนเมตร(nm)หรือ ๑,๕๕๐ นาโนเมตร (nm) และการส่งข้อมูลเข้าไปในเส้นใยนำแสงนั้น จะต้องทำการเปลี่ยนข้อมูลต่างๆ เหล่านั้น (สัญญาณเสียง หรือ สัญญาณภาพ) ให้เป็นสัญญาณแสงที่สอดคล้องก่อนโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณแสง (E/O Converter)


  ๕.ชนิดของเส้นใยนำแสง
   up

         การแบ่งชนิดเส้นใยนำแสง จะใช้โครงสร้างของค่าดรรชนีหักเห(index Profile)และโหมดการเดินทาง(Propagation Mode) ในการจำแนกชนิดของเส้นใยนำแสง ดังนี้

         ก.จำแนกตามโครงสร้างค่าดรรชนีหักเห(Index Profile)ได้แก่ เส้นใยนำแสงชนิดสเต็ปอินเด็กซ์(Step-Index fiber:SI)และเส้นใยนำแสงชนิดเกรดอินเด็กซ์ (Graded-Index fiber: GI)
         ข.จำแนกตามโหมดการเดินทาง(Propagation Mode)ได้แก่ เส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว(Single-Mode fiber:SM) และเส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วม (Multi-mode fiber: MM)

       .๑ เส้นใยนำแสงชนิดเสตปอินเด็กซ์ (Step Index)

      
เส้นใยนำแสงชนิดสเตปอินเด็กซ์(SI)คือ เส้นใยนำแสงที่มีค่าดรรชนีหักเหของคอร์และแคลดดิ้งคงที่ โดยการแสดงค่าดรรชนีหักเหของเส้นใยนำแสงจะใช้กราฟแสดงค่าดรรชนีหักเห ที่เป็นฟังก์ชันกับค่าระยะแนวรัศมี ของเส้นใยนำแสง หรือที่เรียกว่า Refractive Index Profile ซึ่งกราฟแสดงค่า
รรชนีหักเหของคอร์และแคลดดิ้งของเส้นใยนำแสงชนิดสเตปอินเด็กซ์ แสดงดังรูปที่ ๕
.
 




                                                         

  รูปที่ ๕.๑ เส้นใยนำแสงชนิดสเต็ปอินเด็กซ์ (step index)
 

จากรูปที่ ๕.() กราฟแสดงค่าดรรชนีหักเหหรือ Refractive Index Profile มีชื่อว่า Matched-cladding ซึ่งค่าดรรชนีหักเหของคอร์มีค่าคงที่ตลอดช่วงระยะตั้งแต่ ถึง หรือระยะเส้นผ่าศูนย์กลางของคอร์  เช่นเดียวกับค่าดรรชนีหักเห ของแคลดดิ้งจะมีค่าคงที่ตลอดช่วงระยะตั้งแต่  ถึง หรือระยะเส้นผ่าศูนย์กลาง ของแคลดดิ้ง  ส่วนรูป  .() เป็นเส้นใยนำแสงชนิดสเต็ปอินเด็กซ์ ที่มีกราฟแสดงค่าดรรชนีหักเห เป็นลักษณะรูปตัวดับเบิ้ลยู (W-profile) หรือแบบขั้นบันไดคู่ (Double-clad) และรูปที่ ๕.() นั้นกราฟแสดงค่าดรรชนีหักเหแบบขั้นบันไดสี่เท่า (Quadruple-clad)

       ๕.๒ เส้นใยนำแสงชนิดเกรดอินเด็กซ์ (graded-index fiber)

เส้นใยนำแสงชนิดเกรดอินเด็กซ์ (GI) คือ เส้นใยนำแสงที่มีค่าดรรชนีหักเหของคอร์เปลี่ยนแปลงไปตามแนวระยะรัศมีที่พุ่งออกจากแนวกึ่งกลางของเส้นใยนำแสงโดยที่จุดกึ่งกลางของคอร์จะมีค่าดรรชนีหักเหสูงสุด จากนั้นจะค่อยๆ ลดลง โดยการเปลี่ยนแปลงค่าดรรชนีหักเหของคอร์มีรูปแบบที่แตกต่างกันออกไป ส่วนค่าดรรชนีหักเหของแคลดดิ้งนั้น โดยทั่วไปจะมีค่าคงที่ตลอดเนื้อสาร ซึ่งลักษณะกราฟโครงร่างของค่าครรชนีหักเหของคอร์และแคลดดิ้ง (Refractive Index Profile) ของเส้นใยนำแสงชนิดเกรดเด้ดอินเด็กซ์ แสดงดังรูปที่ ๕.๒
 




                                                          

  รูปที่ ๕.๒ เส้นใยนำแสงชนิดเกรดอินเด็กซ์(graded-index)
 

ทั้งนี้มีการกำหนดค่าของเลขยกกำลังเป็นตัวแปรที่กำหนดรูปแบบของกราฟแสดงค่าดรรชนีหักเหของเส้นใยนำแสงชนิดเกรดเด้ดอินเด็กซ์ดังกล่าว เช่นเมื่อกำหนดให้ค่าของมีค่าเท่ากับ๑กราฟแสดงค่าดรรชนีหักเหในส่วนของคอร์ในช่วงระยะตั้งแต่ถึงจะมีลักษณะกราฟโครงร่างแบบสามเหลี่ยม (triangular profile)ดังรูปที่ ๕.()และถ้าค่ามีค่าเท่ากับ ๒ ลักษณะกราฟจะเป็นโครงร่างแบบพาราโบลา(parabolic profile) ดังรูปที่ ๕.()     เมื่อค่าของ มีค่าเท่ากับอนันต์(infinity :)จะทำให้กราฟโครงร่างของค่าดรรชนีหักเหเป็นแบบขั้นบันได(step profile)นั่นหมายความว่า เส้นใยนำแสงเส้นนั้นก็คือเส้นใยนำแสงชนิดขั้นบันไดหรือสเต็ปอินเด็กซ์ดังแสดงในหัวข้อที่ผ่านมา จากตัวอย่างในรูปที่ ๕.๒ รูปแบบของกราฟแสดงโครงร่างของค่าดรรชนีหักเหสามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นรูปแบบที่แตกต่างกันตามลักษณะการใช้งานเพื่อใช้สำหรับชดเชยผลกระทบต่างๆ ที่เกิดขึ้นหรือเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ  ของเส้นใยนำแสงให้มีมากขึ้นเช่น เส้นใยนำแสงชนิดเกรดอินเด็กซ์แบบ Dual-Shape-Core แบบ Segmented core หรือแบบ W-type - power เป็นต้น

      ๕.๓ เส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว (single mode fiber)

      เส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว(SM) คือ เส้นใยนำแสงที่ประกอบด้วยโหมดพื้นฐาน(fundamental mode) เพียงโหมดเดียวเท่านั้น ที่เดินทางอยู่ภายใน หรือเป็นเส้นใยนำแสง ที่ยอมให้โหมดพื้นฐาน เพียงโหมดเดียวเดินทางผ่านเข้าไปได้   โครงสร้างของเส้นใยนำแสงชนิดนี้ มักจะเป็นแบบสเต็ปอินเด็กซ์ (SI-SM) โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง ของคอร์ประมาณ ๓-๑๐ ไมโครเมตร และเส้นผ่านศูนย์กลาง ของแคลดดิ้งมีค่าประมาณ ๘๐-๑๒๕ ไมโครเมตร โครงสร้างและลักษณะการเดินทางของเส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว แสดงดังรูปที่ ๕.๓
 




                                                                                              

  รูปที่ ๕.๓ เส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว
 

เส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว นิยมถูกนำมาใช้ในระบบสื่อสารความเร็วสูง (high-speed communications) เนื่องจากสามารถส่งข้อมูล ที่มีค่าอัตราความเร็วในการส่งข้อมูล (bit rate) สูงหรือข้อมูลที่มีค่าแบนด์วิดท์สูงได้ดี

       ๕.๔ เส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วม (multi-mode fiber)

เส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วม(MM) คือ เส้นใยนำแสงที่ยอมให้โหมดการเดินทางของแสงทุกโหมด สามารถเดินทางผ่านเข้าไปได้ ซึ่งโครงสร้างของเส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วม จะมีทั้งแบบสเต็ปซ์อินเด็กซ์(MM-SI) และแบบเกรดเด้ดอินเด็กซ์ (GI-MM) โดยที่ขนาดของเส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วมจะมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของเส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยวโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของคอร์เท่ากับ ๕๐ ไมโครเมตร หรือ ๖๒.๕ ไมโครเมตร ส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางของแคลดดิ้งทั่วไปจะมีค่าประมาณ ๑๒๕ ไมโครเมตร หรืออาจพบขนาดของ แคลดดิ้งมีค่า ๒๐๐ ไมโครเมตร หรือ ๒๕๐ ไมโครเมตร ของบริษัทผู้ผลิตเส้นใยนำแสงบางราย ซึ่งโครงสร้างและลักษณะการเดินทางของเส้นใยนำแสงชนิดโหมดเดี่ยว แสดงดังรูปที่ ๕.๔
 




                                                                       

  รูปที่ ๕.๔ เส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วม
 

จากรูปที่ ๕.๔ จะพบว่ากรณีเส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วมแบบสเต็ปอินเด็กซ์ (SI-MM) ลักษณะการเดินทางของโหมด จะสะท้อนไปมาบริเวณรอยต่อของคอร์กับแคลดดิ้ง โดยที่โหมดพื้นฐานจะเดินทางตามแนวแกนกลางของเส้นใยนำแสง ส่วนโหมดในอันดับสูงๆ จะสะท้อนไปมา ส่วนในกรณีเส้นใยนำแสงชนิดโหมดร่วมแบบเกรดเด้ดอินเด็กซ์(GI-MM) ลักษณะการเดินทางของโหมดจะมีลักษณะเป็นเส้นโค้ง เนื่องจาก ค่าดรรชนีหักเห ของคอร์มีค่าไม่คงที่ ซึ่งเป็นไปตามคุณสมบัติของเส้นใยนำแสงแบบเกรดอินเด็กซ์


  ๖.ตัวอย่างระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสงเบื้องต้น
  up

         ระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสงเป็นระบบสื่อสารที่มีองค์ประกอบคล้ายกับระบบสื่อสารชนิดอื่นๆ ที่ประกอบด้วยภาคส่งสัญญาณ ตัวกลางหรือสายนำสัญญาณ และภาครับสัญญาณ แต่จะมีความแตกต่างตรงที่ระบบสื่อสารเชิงแสงจะใช้สัญญาณแสงเป็นตัวนำสัญญาณข้อมูลจากภาคส่งไปยังภาครับ และสายนำสัญญาณ ที่ใช้ในการส่งข้อมูลจะทำมาจากแก้วบริสุทธิ์หรือพลาสติก ที่รู้จักกันในชื่อของเส้นใยนำแสง โดยระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสงเบื้องต้นแสดงดังรูปที่ ๖.๑




                                                                                              

  รูปที่ ๖.๑ ตัวอย่างลำดับการส่งผ่านสัญญาณของระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสง
 

จากรูปที่ ๖.๑ สัญญาณภาพจากกล้องจะถูกส่งไปยังตัวเปลี่ยนสัญญาณภาพเป็นสัญญาณแสง ซึ่งตัวเปลี่ยนสัญญาณภาพเป็นสัญญาณแสง ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณภาพไปเป็น สัญญาณแสงเพื่อป้อนเข้าสู่เส้นใยนำแสง ที่จะนำสัญญาณแสงนี้เดินทางไปยังปลายทางหรือภาครับสัญญาณ ที่ภาครับสัญญาณจะมีตัวเปลี่ยนสัญญาณแสงกลับไปเป็นสัญญาณภาพดังเดิม


  ๗.
การประยุกต์ใช้งาน  
up

         ก. การประยุกต์ด้านการแพทย์ ด้วยเทคโนโลยีของเส้นใยนำแสง สามารถนำมาสร้างเป็นเครื่องมือทางการแพทย์ที่ชื่อว่าเอ็นโดสโคป(Endoscope) ซึ่งมักจะประกอบด้วยเส้นใยนำแสงสองเส้น แพทย์จะใช้เครื่องมือนี้เข้าไปในร่างกายของคนไข้ เนื่องจากเส้นใยนำแสงมีขนาดเล็ก สามารถสอดเข้าไปในร่างกายคล้ายกับใช้เข็มที่มีขนาดใหญ่ เจาะเข้าไป ทำให้ไม่กระทบเนื้อเยื่อหรือต่ออวัยวะภายในอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้แล้วเทคโนโลยีเส้นใยนำแสงยังถูกนำมาใช้รักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับหัวใจที่มีปัญหาในการฟอกเลือด [๕] หรือนำมาใช้ในการวิเคราะห์เนื้อเยื่อสมอง [๖] ด้วย
 




                                                                     

  รูปที่ ๗.๑ การประยุกต์ระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสงด้านการแพทย์
 

 

           ข.  การประยุกต์ด้านเครื่องมือวัด และตัวตรวจจับ การนำเส้นใยนำแสงมาใช้งานด้านตัวตรวจวัด หรือเป็นที่นิยม อย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะใน
โรงงานอุตสาหกรรม  เช่น  การนำไปประยุกต์ใช้ในการตรวจนับชิ้นงาน  บนสายการผลิต การคัดแยกผลิตภัณฑ์ภายในโรงงาน  นอกจากนี้  ยังถูกนำไปใช้
ตรวจหาวัตถุใต้มหาสมุทร [๘] และการประยุกต์ใช้งานอีกอันหนึ่งที่มีความน่าสนใจมากก็คือ ผิวหนังอัจฉริยะ (smart skin) สำหรับใช้ในยานอวกาศหรือในเครื่องบินรบ โดยการนำเอาเส้นใยนำแสง ไปทำการติดตั้ง รอบลำตัวของเครื่องบิน เพื่อใช้ในการตรวจวัดอุณหภูมิ ความดัน ซึ่งงานวิจัยผิวหนังอัจฉริยะนี้ อาจถูกนำมาใช้ในหุ่นยนต์เพื่อทำให้หุ่นยนต์มีความรู้สึกคล้ายกับมนุษย์ก็เป็นได้
  
 




                                                                        

  รูปที่ ๗.๒ การประยุกต์ระบบสื่อสารด้วยเส้นใยนำแสงด้านเครื่องมือวัดและตัวตรวจจับ


           ค.การประยุกต์ด้านเครือข่ายโทรคมนาคม การประยุกต์ใช้งานทางด้านนี้มีมากมาย ตัวอย่างระบบที่น่าสนใจและถูกนำมาใช้งาน ได้แก่ ระบบเชื่อมโยง โครงข่ายสื่อสารโทรคมนาคมภาคพื้นดินที่ใช้เส้นใยนำแสงที่ครอบคลุมทั่วโลกโครงข่ายนี้ เรียกว่า โครงข่ายอ๊อกซิเจน(OXYGEN) ที่อาศัยเทคโนโลยีSDH/SONETร่วมกับเทคโนโลยี DWDM[๙]ในการการส่งข้อมูลโดยความยาวของเส้นใยนำแสงที่ใช้ทั้งหมดของโครงข่ายนี้ประมาณ ๓๐๐,๐๐๐ กิโลเมตร ซึ่งเส้นทางของโครงข่ายเดินทางผ่านใน ๗๕ ประเทศถัดมาคือ ระบบเส้นใยนำแสงสู่บ้าน(Fiber To The Home: FTTH) เป็นระบบสื่อสาร ที่เชื่อมโยงระหว่างชุมสายใหญ่กับชุมสายย่อยหรือระหว่างชุมสายย่อยด้วยกัน รวมไปถึงการกระจายสายสัญญาณจากชุมสายย่อยหรือตู้สาขาเข้าสู่บ้านพักอาศัยโดยเทคโนโลยีนี้ เป็นการนำเส้นใยนำแสงเข้าไป แทนสายนำสัญญาณประเภทโลหะ ประเทศที่มีการพัฒนา และใช้งาน FTTH แล้วดังเช่น ประเทศสหรัฐอเมริกาญี่ปุ่น และออสเตรเลีย เป็นต้น  


  ๘.
บรรณานุกรม  up

[๑] Gerd Keiser, Optical Fiber Communications. McGraw-Hill, 1991.

[๒] J. M. Senior, Optical Fiber Communications Principles and Practice. Prentice Hall, 1992.

[๓] Roger L. Freeman, Fiber-Optic Systems for Telecommunications. John-Wiiley&Sons, 2002.

[๔] Paul E. Green jr., Fiber To The Home. John-Wiiley&Sons, 2006.

[๕] Laser Focus World Magazine, vol. 34, no. 11, pp.55-57, Nov. 1998.

[๖] Laser Focus World Magazine, vol. 35, no.1, pp.18, Jan. 1999.

[๗] Cancer Information, “General Information About Gastric Cancer”, Fox Chase Cancer Center, 2007.

[๘] Laser Focus World Magazine, vol. 34, no.11, pp.18, Nov. 1998.

[๙] Stamatios V. Kartalopoulos, Introduction to DWDM Technology. IEEE Press, 2000.