ความรู้พื้นฐานการสไปซ์สายไฟเบอร์  (Fiber Splicing)

สายใยแก้วนำแสง หรือ สายไฟเบอร์ออฟติก สายเคเบิ้ลอินเตอร์เน็ตความเร็วสูงที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก และมีการใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เนื่องจาก สามารถแปลงสัญญาณข้อมูลไฟฟ้า ไปเป็นสัญญาณแสง เพื่อส่งผ่านข้อมูลอย่างคงที่ได้ ส่วน ดังนั้นในบทความนี้เราจะพาคุณไปทำความรู้จักกับพื้นฐานการสไปซ์สายไฟเบอร์

สายใยแก้วนำแสงหรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า สายไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic Cable)

คือสายสัญญาณที่ผลิตมาจากแก้ว และหุ้มด้วยใยพิเศษที่ป้องกันการกระแทก และฉนวน โดยมีคุณสมบัติเหมือนเป็นท่อเพื่อส่งสัญญาณแสงจากต้นทางไปยังปลายทาง และมีอุปกรณ์ที่ต้นทาง และปลายทางทาหน้าที่แปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณข้อมูลเพื่อ นาไปใช้งาน สายใยแก้วนำแสงจะมีต้นทุนที่ต่ำมากและส่งข้อมูลได้เป็นปริมาณมากๆ ซึ่งด้วยคุณสมบัติดังกล่าวทาให้ถูกนามาใช้เพื่อส่งข้อมูลในโครงข่ายคอมพิวเตอร์ (Network) และสื่อสารข้อมูล เนื่องจากการส่งข้อมูลผ่านสายไฟเบอร์ออฟติก (Fiber Optic) นั้น สามารถส่งได้ในระยะทางไกล และสามารถส่งข้อมูลได้ในปริมาณที่สูงตามขนาดของ Bandwidth ที่รองรับได้ อีกทั้งยังไม่มีผลกระทบจากคลื่นสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าอีกด้วย จึงทาให้ในปัจจุบันมีการนาสายใยแก้วนาแสงมาใช้งานกันอย่างแพร่หลาย แทนสายชนิดเก่าที่เป็นสายที่ท าจากตัวนาชนิดทองแดงที่มีราคาสูง

สายใยแก้วนำแสงที่นิยมใช้กันสามารถแยกได้ 2 ชนิดดังนี้

1. ชนิดSingle mode

สาหรับสายใยแก้วนาแสงชนิดนี้ จะมีเส้นผ่าศูนย์กลางของ Core ขนาด 9 ไมครอนเมตร และ Cladding ขนาด 125 ไมครอนเมตร ตามลาดับ เมื่อ Core มีขนาดเล็กมาก ทาให้ลาแสงเดินทางค่อนข้างเป็นเส้นตรง และเกิดการสูญเสียน้อยลง จึงทาให้สามารถส่งข้อมูลจานวนมาก ๆ ได้อย่างรวดเร็ว และสามารถส่งไปได้ไกลเป็นหลายสิบกิโลเมตร ซึ่งจากข้อดีดังกล่าว จึงทาให้นิยมนามาใช้เป็นโครงข่ายเพื่อเชื่อมต่อระหว่างสถานีหลักของโครงข่ายสื่อสาร ซึ่งมีการเชื่อมโครงข่ายกันระหว่างจังหวัด หรือระหว่างภาค โดยความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในการส่งข้อมูลจะส่งในช่วง 1300 นาโนเมตร (nm) หรือ 1500 นาโนเมตร (nm)

2. ชนิด Multimode (MM) 

สาหรับสายใยแก้วนาแสงชนิดนี้มีเส้นผ่าศูนย์กลางของ Core ขนาด62.5 ไมครอนเมตร สาหรับมาตรฐาน OM1 และขนาด 50 ไมครอนเมตรสาหรับมาตรฐาน OM2, OM3 และ OM4โดยสายใยแก้วนาแสงMultimode ทั้งหมดจะมี Cladding ขนาด 125 ไมครอนเมตร และเนื่องจาก Core มีขนาด ใหญ่ ทาให้แสงที่เดินทางสามารถกระจัดกระจาย ทาให้แสงเกิดการหักล้างกัน และมีการสูญเสียของแสงมากกว่าสายใยแก้วนาแสงชนิด Singlemodeจึงทาให้สามารถส่งข้อมูลได้ในระยะทางที่สั้นกว่า โดยความยาวคลื่นที่ใช้ในการส่งข้อมูลจะส่งในช่วง 850 นาโนเมตร (nm) หรือ 1300 นาโนเมตร (nm) ดังนั้นสายใยแก้วนาแสงชนิดนี้ส่วนใหญ่จะถูกนามาใช้ส่งสัญญาณภายในอาคารซึ่งมีระยะไม่ไกล

การสไปซ์สายไฟเบอร์ (Fiber Splicing)

การสไปซ์สายไฟเบอร์ (Fiber Splicing) คือ การเชื่อมสายไฟเบอร์ที่ขาด หรือหักทั้งสองเส้นเข้าด้วยกัน เพื่อทำให้เป็นเนื้อเดียวกันมากที่สุด ด้วยการตัดสายไฟเบอร์ทั้งสองเส้นให้หน้าตัดคมสวยอย่างแม่นยำ แล้วเอามาวางต่อกันพร้อมเชื่อมสายด้วยเครื่องหลอมสไปซ์สายด้วยเครื่องเข้าหัวไฟเบอร์ออฟติก หรือการ Fusion splice Fiber optic cable เพื่อให้การรับ-ส่งสัญญาณแสงสามารถวิ่งผ่านได้เร็วและดีที่สุด โดยที่มีค่าการสูญเสีย (Insertion Loss) น้อยที่สุด จากรับ-ส่งสัญญาณในแต่ละครั้ง ไม่ว่าจะเป็นแพลตฟอร์ม แอพพิเคชั่น ไหนที่ต้องส่งสัญญาณผ่านสายไฟเบอร์ออฟติก เช่น ระบบคอมพิวเตอร์ ระบบสื่อสารต่างฯ

ข้อสังเกตุในการสไปซ์สายไฟเบอร์

ประสิทธิภาพและความเสถียรสูงสุด: การหลอมสไปซ์เป็นวิธีต่อสายไฟเบอร์ที่ให้ค่าการสูญเสียสัญญาณ (loss) ต่ำที่สุด (น้อยกว่า 0.1dB) และค่าสะท้อนกลับของแสงน้อยที่สุด ทำให้การเชื่อมต่อมีความเสถียร และแข็งแรงมาก เหมาะสำหรับสายไฟเบอร์ความเร็วสูงระดับ 40 และ 100 กิกะบิต ซึ่งมีเกณฑ์ค่าการสูญเสียที่เข้มงวด การสไปซ์จึงเป็นที่นิยมอย่างต่อเนื่องเมื่อเทียบกับการใช้หัวต่อสำเร็จรูป (yield loss 0.2dB ขึ้นไป)

ความสำคัญของเครื่องตัดสาย (Cleaver): คุณภาพของการสไปซ์ขึ้นอยู่กับความแม่นยำ และความเรียบคมของหน้าตัดสาย ดังนั้นเครื่องตัดสายที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งจำเป็น แม้ว่าเครื่องตัดสายคุณภาพดีอาจมีราคาสูง แต่หากเปรียบเทียบกับวิธีการต่อสายแบบอื่น เช่น การใช้คีมหนีบหรือขัดต่อกาวอีพ็อกซี่ ผู้ปฏิบัติงานส่วนใหญ่มักมีเครื่องตัดสายที่เหมาะสมอยู่แล้ว

ความยืดหยุ่นและเวลาในการทำงาน: แม้ว่าการสไปซ์สายเองอาจใช้เวลามากกว่าการติดตั้งสายสำเร็จรูป แต่ก็มีความยืดหยุ่นสูงกว่า ไม่ต้องรอการผลิต หรือกำหนดความยาวสายล่วงหน้า ทำให้โดยรวมอาจเร็วกว่า นอกจากนี้ การสไปซ์สายพิกเทล (Splice-on) ต้องการพื้นที่ทำงานที่มั่นคง และต้องจัดเรียงสายที่สไปซ์แล้วในถาดอย่างระมัดระวัง เพื่อให้องศาการโค้งของสายไฟเบอร์เป็นไปตามมาตรฐาน

อุปกรณ์หลักที่ใช้สำหรับงานติดตั้งและเชื่อมต่อสายไฟเบอร์ออปติกในปัจจุบัน

1. Patch Cord
   คือสายไฟเบอร์ออปติกสำเร็จรูปที่เข้าหัวคอนเนคเตอร์มาพร้อมใช้งาน มักพบเห็นในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ภายในอาคาร หรือตามบ้าน ตัวอย่างเช่น สาย LC to LC (Duplex) ที่มีคอนเนคเตอร์ LC ทั้งสองด้านสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์สองฝั่ง หรือสาย LC to SC (Duplex) ที่มีคอนเนคเตอร์ต่างชนิดกันเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่รองรับคอนเนคเตอร์ต่างประเภท นอกจากนี้ยังมีสาย Simplex ที่มีเส้นใยแก้วนำแสงเพียงเส้นเดียวพร้อมคอนเนคเตอร์ด้านเดียว
2. Pigtail
   เป็นสายไฟเบอร์ออปติกที่มีคอนเนคเตอร์เพียงด้านเดียว ส่วนปลายอีกด้านเป็นสายเปลือย เหมาะสำหรับนำไปเชื่อมต่อด้วยวิธีการสไปซ์ (Fusion Splicing) กับสายไฟเบอร์ออปติกอื่นๆ โดยทั่วไปมีสองขนาด Jacket หลักคือ 3.0 mm ซึ่งเน้นความแข็งแรงทนทาน และ 900 µm ซึ่งมีความยืดหยุ่นสูง โค้งงอได้ดี และประหยัดพื้นที่ในการจัดเก็บ
3. Patch Panel
   เป็นแผงกระจายสายสัญญาณไฟเบอร์ออปติก ทำหน้าที่เป็นจุดพัก และจัดการสายไฟเบอร์ออปติกภายในอาคารหรือศูนย์ข้อมูล ช่วยให้การเชื่อมต่อ และบำรุงรักษาสายเป็นระเบียบ ป้องกันความเสียหายบริเวณจุดต่อ และเพิ่มความสะดวกในการเปลี่ยนแปลง หรือเพิ่มเติมการเชื่อมต่อ
4. Enclosure (กล่องพักสายภายนอก)
   คือกล่องที่ออกแบบมาเพื่อติดตั้งภายนอกอาคาร เช่น ตามเสาไฟฟ้า มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมภายนอก (แดด ฝน ฝุ่น) ทำหน้าที่ปกป้องจุดเชื่อมต่อของสายไฟเบอร์ออปติกประเภทสายภายนอก (Outdoor Cable)
5. ODF (Optical Distribution Frame)
   คือตู้กระจายสายใยแก้วนำแสง มีลักษณะเป็นตู้สำหรับติดตั้งบนผนัง หรือตั้งพื้น ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บ ควบคุม และกระจายสายไฟเบอร์ออปติกจำนวนมาก มักพบในสถานีโทรคมนาคม หรือศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ โดยมีคุณสมบัติในการป้องกันสภาพแวดล้อมได้ในระดับหนึ่ง