เส้นใยนำแสงหรือใยแก้วนำแสงคือเส้นใยแก้วหรือพลาสติกที่ มีความยืดหยุ่น ซึ่งสามารถส่งผ่านแสง^{[ a ]}จากปลายด้านหนึ่งไปยังปลายอีกด้านหนึ่ง เส้นใยดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงซึ่งช่วยให้สามารถส่งสัญญาณได้ในระยะทางที่ไกลกว่าและมีแบนด์วิดท์ (อัตราการถ่ายโอนข้อมูล) ที่ สูงกว่า สายเคเบิลไฟฟ้าเส้นใยถูกนำมาใช้แทนสายเคเบิลเนื่องจากสัญญาณเดินทางไปตามเส้นใยโดยมีการสูญเสีย น้อยกว่า และไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า^{[ 1 ]}

เส้นใยยังใช้สำหรับการให้แสงสว่างและการสร้างภาพ และมักจะถูกมัดรวมกันเป็นมัดเพื่อให้สามารถนำแสงเข้าไปหรือนำภาพออกมาจากพื้นที่จำกัดได้ เช่นในกรณีของไฟเบอร์สโคป [ ^{2 ] เส้นใย}ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษยังใช้สำหรับการใช้งานอื่นๆ อีกหลากหลาย เช่นเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงและเลเซอร์ใยแก้วนำแสง^{[ 3 ]}

โดยทั่วไปแล้วเส้นใยแก้วนำแสงจะทำได้โดยการดึงในขณะที่เส้นใยพลาสติกสามารถทำได้ทั้งโดยการดึงหรือการอัดขึ้นรูป [ ^{4 ] [ 5 ] โดย}ทั่วไปแล้วเส้นใยนำแสงจะมีแกน ที่ล้อมรอบด้วย วัสดุหุ้มโปร่งใส ที่มี ดัชนี หักเหต่ำกว่า แสงจะถูกกักไว้ในแกนโดยปรากฏการณ์การสะท้อนภายในทั้งหมดซึ่งทำให้เส้นใยทำหน้าที่เป็นตัวนำคลื่น^{[ 6 ]}เส้นใยที่รองรับเส้นทางการแพร่กระจายหรือโหมดตามขวาง หลายเส้นทาง เรียกว่าเส้นใยแบบมัลติโหมดในขณะที่เส้นใยที่รองรับโหมดเดียวเรียกว่าเส้นใยแบบซิงเกิลโหมด (SMF) ^{[ 7 ]}เส้นใยแบบมัลติโหมดโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนที่กว้างกว่า^{[ 8 ]}และใช้สำหรับลิงก์การสื่อสารระยะสั้นและสำหรับการใช้งานที่ต้องส่งกำลังไฟฟ้าสูง^{[ 9 ]}เส้นใยแบบซิงเกิลโหมดใช้สำหรับลิงก์การสื่อสารส่วนใหญ่ที่มีความยาวมากกว่า 1,050 เมตร (3,440 ฟุต) ^{[ 10 ]}

การเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียต่ำเป็นสิ่งสำคัญในการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง^{[ 11 ]}ซึ่งมีความซับซ้อนกว่าการเชื่อมต่อสายไฟหรือสายเคเบิล และเกี่ยวข้องกับการตัดเส้นใยอย่างระมัดระวัง การจัดเรียงแกนใยแก้วอย่างแม่นยำ และการเชื่อมต่อแกนที่จัดเรียงแล้วเหล่านี้ สำหรับการใช้งานที่ต้องการการเชื่อมต่อถาวรการเชื่อมต่อแบบหลอมละลาย (fusion splice)เป็นที่นิยม ในเทคนิคนี้ จะใช้ประกายไฟเพื่อหลอมปลายเส้นใยเข้าด้วยกัน อีกเทคนิคหนึ่งที่นิยมใช้คือการเชื่อมต่อแบบกลไก (mechanical splice ) โดยที่ปลายเส้นใยจะถูกยึดไว้ด้วยแรงทางกล การเชื่อมต่อชั่วคราวหรือกึ่งถาวรทำได้โดยใช้ตัวเชื่อมต่อใยแก้วนำแสง แบบพิเศษ [ ^{12 ]}สาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและการใช้งานใยแก้วนำแสงเรียกว่าใยแก้วนำแสง (fiber optics ) คำนี้ถูกบัญญัติโดยนักฟิสิกส์ชาวอินเดีย-อเมริกันชื่อ^Narinder Singh Kapany ^{[ 13 ]}

Daniel ColladonและJacques Babinetสาธิตการนำแสงโดยการหักเห ซึ่งเป็นหลักการที่ทำให้ใยแก้วนำแสงเป็นไปได้ เป็นครั้งแรกในปารีสในช่วงต้นทศวรรษ 1840 ^{[ 14 ]} John Tyndallได้รวมการสาธิตนี้ไว้ในการบรรยายสาธารณะของเขาในลอนดอน 12 ปีต่อมา^{[ 15 ]} Tyndall ยังเขียนเกี่ยวกับคุณสมบัติของการสะท้อนกลับภายในทั้งหมดในหนังสือแนะนำเกี่ยวกับธรรมชาติของแสงในปี 1870: ^{[ 16 ] [ 17 ]}

เมื่อแสงผ่านจากอากาศเข้าสู่น้ำ รังสีหักเหจะเบี่ยงเบนเข้าหาเส้นตั้งฉาก ... เมื่อรังสีผ่านจากน้ำเข้าสู่อากาศ รังสีจะเบี่ยงเบนออกจากเส้นตั้งฉาก ... ถ้ามุมที่รังสีในน้ำทำกับเส้นตั้งฉากกับพื้นผิวมีค่ามากกว่า 48 องศา รังสีจะไม่ออกจากน้ำเลย แต่จะสะท้อนกลับทั้งหมดที่พื้นผิว ... มุมที่แสดงขอบเขตที่การสะท้อนกลับทั้งหมดเริ่มต้นเรียกว่ามุมจำกัดของตัวกลาง สำหรับน้ำ มุมนี้คือ 48°27′ สำหรับแก้วฟลินต์คือ 38°41′ ในขณะที่สำหรับเพชรคือ 23°42′

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ทีมแพทย์ชาวเวียนนาได้นำแสงผ่านแท่งแก้วที่โค้งงอเพื่อส่องสว่างโพรงในร่างกาย^{[ 18 ]}การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ เช่น การส่องสว่างภายในอย่างใกล้ชิดระหว่างการทำฟัน ตามมาในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 การส่งภาพผ่านหลอดได้รับการสาธิตโดยอิสระโดยนักทดลองวิทยุClarence Hansellและผู้บุกเบิกโทรทัศน์John Logie Bairdในช่วงทศวรรษที่ 1920 ในช่วงทศวรรษที่ 1930 Heinrich Lammแสดงให้เห็นว่าสามารถส่งภาพผ่านกลุ่มใยแก้วนำแสงที่ไม่มีฉนวนหุ้มและใช้สำหรับการตรวจภายในทางการแพทย์ แต่งานของเขาถูกลืมเลือนไปเป็นส่วนใหญ่^{[ 15 ] [ 19 ]}

ในปี พ.ศ. 2496 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์Bram van Heelได้สาธิตการส่งภาพผ่านกลุ่มใยแก้วนำแสงที่มีปลอกหุ้มโปร่งใสเป็นครั้งแรก^{[ 19 ]}ต่อมาในปีเดียวกันนั้นHarold HopkinsและNarinder Singh Kapanyที่Imperial Collegeในลอนดอนประสบความสำเร็จในการสร้างกลุ่มใยแก้วนำแสงที่ส่งภาพได้ซึ่งมีมากกว่า 10,000 เส้น และต่อมาก็ประสบความสำเร็จในการส่งภาพผ่านกลุ่มใยแก้วนำแสงยาว 75 ซม. ซึ่งประกอบด้วยใยแก้วนำแสงหลายพันเส้น^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}กล้องส่องตรวจกระเพาะอาหารแบบกึ่งยืดหยุ่นชนิดใยแก้วนำแสงที่ใช้งานได้จริงเครื่องแรกได้รับการจดสิทธิบัตรโดยBasil Hirschowitz , C. Wilbur Peters และ Lawrence E. Curtiss นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนในปี พ.ศ. 2499 ในกระบวนการพัฒนากล้องส่องตรวจกระเพาะอาหาร Curtiss ได้ผลิตใยแก้วนำแสงหุ้มแก้วเป็นครั้งแรก ก่อนหน้านี้ใยแก้วนำแสงอาศัยอากาศหรือน้ำมันและขี้ผึ้งที่ไม่เหมาะสมเป็นวัสดุหุ้มที่มีดัชนีหักเหต่ำ^{[ 19 ]} Kapany เป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่าไฟเบอร์ออปติกส์หลังจากเขียนบทความในScientific American ในปี 1960 ซึ่งแนะนำหัวข้อนี้ให้กับผู้อ่านในวงกว้าง ต่อมาเขาได้เขียนหนังสือเล่มแรกเกี่ยวกับสาขาใหม่นี้^{[ 19 ] [ 22 ]}

ระบบส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงที่ใช้งานได้จริงระบบแรกได้รับการสาธิตโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันManfred Börnerที่ ห้องปฏิบัติการวิจัย Telefunkenในเมือง Ulm ในปี 1965 ตามด้วยการยื่นขอสิทธิบัตรครั้งแรกสำหรับเทคโนโลยีนี้ในปี 1966 ^{[ 23 ] [ 24 ]}ในปี 1968 NASA ได้ใช้ใยแก้วนำแสงในกล้องโทรทัศน์ที่ส่งไปยังดวงจันทร์ ในขณะนั้น การใช้งานในกล้องถือเป็นความลับและ พนักงานที่ดูแลกล้องต้องอยู่ภายใต้การดูแลของบุคคลที่มีการรักษาความปลอดภัยที่เหมาะสม^{[ 25 ]}

Charles K. KaoและGeorge A. HockhamจากบริษัทStandard Telephones and Cables (STC) ของอังกฤษ เป็นคนแรกที่ส่งเสริมแนวคิดที่ว่าการลดทอนในใยแก้วนำแสงสามารถลดลงต่ำกว่า 20 เดซิเบลต่อกิโลเมตร(dB/km)ทำให้ใยแก้วนำแสงเป็นสื่อการสื่อสารที่ใช้งานได้จริงในปี 1965 ^{[ 26 ]}พวกเขาเสนอว่าการลดทอนในใยแก้วนำแสงที่มีอยู่ในขณะนั้นเกิดจากสิ่งเจือปนที่สามารถกำจัดออกได้ มากกว่าที่จะเกิดจากผลทางกายภาพพื้นฐาน เช่น การกระเจิง พวกเขาได้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับคุณสมบัติการสูญเสียแสงของใยแก้วนำแสงอย่างถูกต้องและเป็นระบบ และชี้ให้เห็นถึงวัสดุที่เหมาะสมที่จะใช้สำหรับใยแก้วนำแสงดังกล่าว นั่นคือแก้วซิลิกาที่มีความบริสุทธิ์สูง การค้นพบนี้ทำให้ Kao ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2009 ^{[ 27 ]}ขีดจำกัดการลดทอนที่สำคัญที่20 dB/kmได้รับการบรรลุผลเป็นครั้งแรกในปี 1970 โดยนักวิจัยRobert D. Maurer , Donald Keck , Peter C. Schultzและ Frank Zimar ซึ่งทำงานให้กับบริษัทผลิตแก้วCorning Glass Worksของ อเมริกา ^{[ 28 ]}พวกเขาได้สาธิตเส้นใยที่มี การลดทอน 17 dB/kmโดยการเติมไทเทเนียมลงในแก้วซิลิกาไม่กี่ปีต่อมา พวกเขาได้ผลิตเส้นใยที่มีการลดทอนเพียง4 dB/kmโดยใช้ เจอร์ มาเนียมไดออกไซด์เป็นสารเติมแต่งแกนกลาง ในปี 1981 General Electricได้ผลิตแท่งควอตซ์ หลอมเหลว ที่สามารถดึงเป็นเส้นใยยาว 25 ไมล์ (40 กม.) ได้^{[ 29 ]}

ในตอนแรก เส้นใยนำแสงคุณภาพสูงสามารถผลิตได้ในอัตรา 2 เมตรต่อวินาทีเท่านั้นโทมัส เมนซาห์ วิศวกรเคมี ได้เข้าร่วมงานกับคอร์นิงในปี 1983 และเพิ่มความเร็วในการผลิตเป็นมากกว่า 50 เมตรต่อวินาที ทำให้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมีราคาถูกกว่าสายทองแดงแบบดั้งเดิม^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}นวัตกรรมเหล่านี้ได้นำไปสู่ยุคของการสื่อสารโทรคมนาคมด้วยใยแก้วนำแสง ศูนย์วิจัยCSELT ของอิตาลี ได้ทำงานร่วมกับคอร์นิงเพื่อพัฒนาสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ใช้งานได้จริง ส่งผลให้มีการติดตั้งสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในเขตเมืองเป็นครั้งแรกในเมืองตูรินในปี 1977 ^{[ 33 ] [ 34 ]} CSELT ยังได้พัฒนาเทคนิคเบื้องต้นสำหรับการต่อเส้นใยนำแสงที่เรียกว่า Springroove ^{[ 35 ]}

การลดทอนในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงสมัยใหม่นั้นน้อยกว่าในสายเคเบิลทองแดงไฟฟ้ามาก ทำให้สามารถเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงระยะไกลได้โดยใช้ตัวทวนสัญญาณในระยะทาง 70–150 กิโลเมตร (43–93 ไมล์) สองทีม นำโดยDavid N. Payneจากมหาวิทยาลัย SouthamptonและEmmanuel Desurvireที่Bell Labsได้พัฒนาเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยเออร์เบียมซึ่งช่วยลดต้นทุนของระบบใยแก้วนำแสงระยะไกลโดยการลดหรือกำจัดตัวทวนสัญญาณแบบออปติคอล-ไฟฟ้า-ออปติคอล ในปี 1986 และ 1987 ตามลำดับ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

สาขาผลึกโฟตอนิกส์ ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่ นำไปสู่การพัฒนาเส้นใยผลึกโฟตอนิกส์ ในปี 1991 [ ^{39 ]}ซึ่งนำทางแสงโดยการเลี้ยวเบนจากโครงสร้างเป็นระยะ แทนที่จะเป็นการสะท้อนภายในทั้งหมด เส้นใยผลึกโฟตอนิกส์รุ่นแรกเริ่มวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในปี 2000 ^{[ 40 ] เส้นใยผลึกโฟตอนิกส์สามารถส่งกำลังได้สูงกว่าเส้นใยทั่วไป และคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่ กับ}ความยาวคลื่นสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ เส้นใยเหล่านี้อาจมีแกนกลวง^{[ 41 ]}

ใยแก้วนำแสงถูกใช้เป็นสื่อกลางในการสื่อสารโทรคมนาคมและเครือข่ายคอมพิวเตอร์เนื่องจากมีความยืดหยุ่นและสามารถรวมกลุ่มเป็นสายเคเบิลได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีข้อได้เปรียบสำหรับการสื่อสารทางไกล เพราะแสงอินฟราเรดสามารถแพร่ผ่านใยแก้วนำแสงได้โดยมีการลดทอน ต่ำกว่า กระแสไฟฟ้าในสายเคเบิลไฟฟ้ามาก ทำให้สามารถส่งสัญญาณได้ในระยะทางไกลโดยใช้ตัวทวนสัญญาณ น้อย ลง

อัตราการถ่ายโอนข้อมูล 10 หรือ 40 Gbit/s เป็นเรื่องปกติในระบบที่ใช้งานจริง^{[ 42 ] [ 43 ]}

การใช้เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) ช่วยให้ใยแก้วนำแสงแต่ละเส้นสามารถส่งสัญญาณได้หลายช่องสัญญาณอิสระ โดยแต่ละช่องใช้ความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน อัตราการส่งข้อมูลสุทธิ (อัตราการส่งข้อมูลโดยไม่รวมไบต์ส่วนเกิน) ต่อใยแก้วนำแสง คือ อัตราการส่งข้อมูลต่อช่องสัญญาณ ลบด้วยค่า ส่วนเกินของ การแก้ไขข้อผิดพลาดล่วงหน้า (FEC) คูณด้วยจำนวนช่องสัญญาณ (โดยปกติสูงสุด 80 ช่องใน ระบบ WDM หนาแน่นเชิง พาณิชย์ ณ ปี 2008)

สำหรับการใช้งานในระยะสั้น เช่น เครือข่ายภายในอาคารสำนักงาน (ดูที่ ไฟเบอร์ไปยังสำนักงาน ) สายเคเบิลใยแก้วนำแสงสามารถประหยัดพื้นที่ในท่อร้อยสายได้ เนื่องจากใยแก้วนำแสงเส้นเดียวสามารถส่งข้อมูลได้มากกว่าสายไฟฟ้าทั่วไป เช่นสายเคเบิลประเภท 5 มาตรฐาน ซึ่งโดยทั่วไปมีความเร็วอยู่ที่ 100 เมกะบิต/วินาที หรือ 1 กิกะบิต/วินาที นอกจากนี้ ใยแก้วนำแสงยังมักใช้สำหรับการเชื่อมต่อระยะสั้นระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ ตัวอย่างเช่นโทรทัศน์ความละเอียดสูง ส่วนใหญ่ มีช่องต่อเสียงดิจิทัลแบบออปติคอล ซึ่งช่วยให้สามารถสตรีมเสียงผ่านแสงได้ โดยใช้ โปรโตคอล S/PDIFผ่านการเชื่อมต่อ TOSLINK แบบออปติคอล

โดรนใยแก้วนำแสงถูกนำมาใช้ในสงครามรัสเซีย-ยูเครนตั้งแต่เดือนมีนาคม พ.ศ. 2567 ^{[ 53 ] [ 54 ]}โดรนประเภทนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและไม่ได้รับผลกระทบจากระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์ [ ^{54 ] โดย}ทั่วไปโดรนจะบรรทุกม้วนสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่มีความยาวตั้งแต่ 5 ถึง 30 กิโลเมตร (3.1 ถึง 18.6 ไมล์) โดยมีการรายงานการกำหนดค่าทดลองที่มีความยาวสูงสุดถึง 65 กิโลเมตร (40 ไมล์) ^{[ 55 ]}เนื่องจากสัญญาณควบคุมและฟีดวิดีโอเดินทางผ่านแกนแก้วด้วยความเร็วแสงโดยไม่ก่อให้เกิดการปล่อยคลื่นวิทยุ โดรนจึงไม่สามารถระบุตำแหน่งหรือปิดใช้งานได้ด้วยอุปกรณ์รบกวนคลื่นความถี่วิทยุหรืออุปกรณ์หาทิศทางแบบเดิม^{[ 56 ]} Ushkuynik KVNของรัสเซียเป็นหนึ่งในอาวุธลอยตัว FPV ไฟเบอร์ออปติกที่ผลิตจำนวนมากเป็นครั้งแรก ซึ่งถูกนำไปใช้งานตั้งแต่ปี 2024 เป็นต้นไปในช่วงความขัดแย้งระหว่างรัสเซียและยูเครน^{[ 57 ]}ข้อจำกัดทางกายภาพของเทคโนโลยีนี้คือการเกี่ยวสายเคเบิล: หากโดรนเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วผ่านภูมิประเทศที่หนาแน่น สายเคเบิลแก้วที่ลากอยู่สามารถเกี่ยวเข้ากับพืชพรรณหรือสิ่งก่อสร้างและขาด ทำให้ภารกิจสิ้นสุดลงทันที^{[ 58 ]}

เส้นใยแก้วนำแสงถูกใช้เป็นตัวนำแสงในทางการแพทย์และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการส่องแสงสว่างไปยังเป้าหมายโดยไม่มีเส้นทางแสงที่ชัดเจนกล้องจุลทรรศน์ หลายชนิด ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบใยแก้วนำแสงเพื่อให้แสงสว่างเข้มข้นแก่ตัวอย่างที่กำลังศึกษา

ในอาคารบางแห่ง เส้นใยแก้วนำแสงทำหน้าที่ส่งแสงแดดจากหลังคาไปยังส่วนอื่นๆ ของอาคาร (ดูที่ระบบแสงที่ไม่สร้างภาพ ) โคมไฟใยแก้วนำแสงใช้สำหรับให้แสงสว่างในงานตกแต่งต่างๆ เช่นป้าย งานศิลปะของเล่นและต้นคริสต์มาส เทียม เส้นใยแก้วนำแสงเป็นส่วนประกอบสำคัญของผลิตภัณฑ์คอนกรีตโปร่งแสงLiTraCon

เส้นใยมีประโยชน์มากมายในการตรวจวัดระยะไกลในบางแอปพลิเคชัน เส้นใยเองทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ (เส้นใยนำแสงไปยังอุปกรณ์ประมวลผลที่วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงของคุณลักษณะของแสง) ในกรณีอื่นๆ เส้นใยถูกใช้เพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์กับระบบการวัด เส้นใยนำแสงสามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์เพื่อวัดความเครียดอุณหภูมิความดันและปริมาณอื่นๆ โดยการดัดแปลงเส้นใยเพื่อให้คุณสมบัติที่กำลังวัดนั้นเปลี่ยนแปลงความเข้มเฟสโพลาไรเซชันความยาวคลื่นหรือเวลาในการเดินทางของแสงในเส้นใย เซ็นเซอร์ที่เปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงนั้นง่ายที่สุด เนื่องจากต้องการเพียงแหล่งกำเนิดแสงและตัวตรวจจับอย่างง่ายเท่านั้น คุณสมบัติที่มีประโยชน์อย่างยิ่งของเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงดังกล่าวคือ หากจำเป็น สามารถตรวจวัดแบบกระจายได้ในระยะทางสูงสุดถึงหนึ่งเมตรการตรวจวัดเสียงแบบกระจายเป็นตัวอย่างหนึ่งของเรื่องนี้ เส้นใยนำแสงยังสามารถใช้ในการตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง ได้อีกด้วย เซ็นเซอร์ประเภทนี้สามารถตรวจจับความเครียดที่อาจส่งผลกระทบอย่างถาวรต่อโครงสร้างได้ โดยอาศัยหลักการวัดการลดทอนแบบอนาล็อก

ในทางตรงกันข้าม การวัดที่มีความแม่นยำสูงสามารถทำได้โดยการรวมองค์ประกอบการตรวจจับขนาดเล็กเข้ากับปลายเส้นใย^{[ 61 ]}สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปใช้ได้ด้วยเทคโนโลยีการผลิตระดับไมโครและนาโน ต่างๆ โดยไม่เกินขอบเขตระดับไมโครของปลายเส้นใย ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ เช่น การสอดเข้าไปในหลอดเลือดผ่านเข็มฉีดยา

เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงภายนอกใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงซึ่งโดยปกติจะเป็นแบบมัลติโหมด เพื่อส่งผ่าน แสง ที่ถูกปรับเปลี่ยนจากเซ็นเซอร์แสงที่ไม่ใช่ใยแก้วนำแสง หรือเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณแสง ข้อดีที่สำคัญของเซ็นเซอร์ภายนอกคือความสามารถในการเข้าถึงสถานที่ที่เข้าถึงได้ยาก ตัวอย่างเช่น การวัดอุณหภูมิภายในเครื่องยนต์เจ็ทโดยใช้ใยแก้วนำแสงเพื่อส่งรังสีไปยังไพโรมิเตอร์ที่อยู่นอกเครื่องยนต์ เซ็นเซอร์ภายนอกสามารถใช้ในลักษณะเดียวกันเพื่อวัดอุณหภูมิภายในหม้อแปลงไฟฟ้าซึ่งสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ที่รุนแรง ทำให้เทคนิคการวัดอื่นๆ เป็นไปไม่ได้ เซ็นเซอร์ภายนอกวัดการสั่นสะเทือน การหมุน การกระจัด ความเร็ว ความเร่ง แรงบิด และการบิด มีการพัฒนาไจโรสโคปแบบโซลิดสเตทโดยใช้การรบกวนของแสงไจโรสโคปใยแก้วนำแสง (FOG) ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่และใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ Sagnacในการตรวจจับการหมุนเชิงกล

การใช้งานทั่วไปของเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง ได้แก่ระบบรักษาความปลอดภัยตรวจจับการบุกรุก ขั้นสูง แสงจะถูกส่งผ่านสายเคเบิลเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงที่วางอยู่บนรั้ว ท่อ หรือสายเคเบิลสื่อสาร และสัญญาณที่ส่งกลับมาจะถูกตรวจสอบและวิเคราะห์หาความผิดปกติ สัญญาณที่ส่งกลับมานี้จะถูกประมวลผลแบบดิจิทัลเพื่อตรวจจับความผิดปกติและส่งสัญญาณเตือนหากมีการบุกรุกเกิดขึ้น ใยแก้วนำแสงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะส่วนประกอบของเซ็นเซอร์เคมีแบบออปติคอลและไบโอเซ็นเซอร์ แบบออปติคอ ล^{[ 62 ]}

ใยแก้วนำแสงยังใช้ในด้านการถ่ายภาพด้วยแสงอีกด้วย กลุ่มใยแก้วที่เชื่อมต่อกันอย่างเป็นระเบียบจะถูกนำมาใช้ บางครั้งร่วมกับเลนส์ สำหรับอุปกรณ์ถ่ายภาพที่มีลักษณะยาวและบาง เรียกว่าเอนโดสโคปซึ่งใช้ในการมองวัตถุผ่านรูเล็กๆ เอนโดสโคปทางการแพทย์ใช้สำหรับการตรวจวินิจฉัยหรือการผ่าตัดแบบแผลเล็ก เอนโดสโคปทางอุตสาหกรรม (ดูไฟเบอร์สโคปหรือโบเรสโคป ) ใช้สำหรับการตรวจสอบสิ่งต่างๆ ที่เข้าถึงยาก เช่น ภายในเครื่องยนต์เจ็ท

ใยแก้วนำแสงสามารถใช้ส่งพลังงานโดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อแปลงแสงเป็นไฟฟ้า^{[ 63 ]}แม้ว่าวิธีการส่งพลังงานแบบนี้จะไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับวิธีการทั่วไป แต่ก็มีประโยชน์อย่างยิ่งในสถานการณ์ที่ไม่ต้องการตัวนำโลหะ เช่น ในกรณีใช้งานใกล้เครื่อง MRI ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูง^{[ 64 ]}ตัวอย่างอื่นๆ ได้แก่ การจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในองค์ประกอบเสาอากาศกำลังสูงและอุปกรณ์วัดที่ใช้ในอุปกรณ์ส่งกำลังไฟฟ้าแรงสูง

ในสเปกโทรสโกปี มัดใยแก้วนำแสงจะส่งแสงจากสเปกโตรมิเตอร์ไปยังสารที่ไม่สามารถวางไว้ภายในสเปกโตรมิเตอร์ได้ เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของสารนั้น สเปกโตรมิเตอร์จะวิเคราะห์สารโดยการสะท้อนแสงออกจากและผ่านสารนั้น การใช้ใยแก้วนำแสงทำให้สามารถใช้สเปกโตรมิเตอร์เพื่อศึกษาวัตถุจากระยะไกลได้^{[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ]}

เส้นใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยธาตุหายาก บางชนิด เช่นเออร์เบียมสามารถใช้เป็นตัวกลางเพิ่มกำลังของเลเซอร์ใยแก้วหรือเครื่องขยายสัญญาณแสงได้เส้นใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยธาตุหายากสามารถใช้เพื่อขยายสัญญาณได้โดยการต่อเส้นใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยธาตุหายากส่วนสั้นๆ เข้ากับเส้นใยแก้วนำแสงปกติ (ที่ไม่เจือด้วยธาตุหายาก) เส้นใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยธาตุหายากจะถูกกระตุ้นด้วยแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นที่สอง ซึ่งถูกส่งเข้าไปในสายพร้อมกับคลื่นสัญญาณ แสงทั้งสองความยาวคลื่นจะส่งผ่านเส้นใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยธาตุหายาก ซึ่งจะถ่ายโอนพลังงานจากความยาวคลื่นกระตุ้นที่สองไปยังคลื่นสัญญาณ กระบวนการที่ทำให้เกิดการขยายสัญญาณคือ การปล่อยแสงแบบกระตุ้น (stimulated emission )

ใยแก้วนำแสงยังถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในฐานะตัวกลางที่ไม่เป็นเชิงเส้น ตัวกลางที่เป็นแก้วรองรับปฏิสัมพันธ์ทางแสงที่ไม่เป็นเชิงเส้นจำนวนมาก และความยาวปฏิสัมพันธ์ที่ยาวนานซึ่งเป็นไปได้ในใยแก้วนำแสงช่วยอำนวยความสะดวกให้กับปรากฏการณ์ต่างๆ ซึ่งถูกนำมาใช้ประโยชน์สำหรับการใช้งานและการวิจัยพื้นฐาน^{[ 68 ]}ในทางกลับกัน ความเป็นไม่เชิงเส้นของใยแก้วนำแสงอาจส่งผลเสียต่อสัญญาณแสง และมักจำเป็นต้องมีมาตรการเพื่อลดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าว ใยแก้วนำแสงที่เจือด้วยตัวเปลี่ยนความยาวคลื่นจะรวบรวม แสง วับวับในการทดลองทางฟิสิกส์กล้องเล็งใยแก้วนำ แสง สำหรับปืนพก ปืนไรเฟิล และปืนลูกซองใช้ชิ้นส่วนของใยแก้วนำแสงเพื่อปรับปรุงการมองเห็นของเครื่องหมายบนกล้องเล็ง

เส้นใยนำแสงถูกใช้เป็นส่วนประกอบในสิ่งทออิเล็กทรอนิกส์แฮร์รี่ เวนไรต์ เป็นผู้ริเริ่มสิ่งนี้เป็นครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 ^{[ 69 ]}เขาใช้เส้นใยนำแสงเพื่อสร้าง "เสื้อสเวตเตอร์ที่มีมังกรพ่นไฟและกลายร่างเป็นนก"

เส้นใยแก้วนำแสงเป็นตัวนำคลื่นไดอิ เล็กทริกทรงกระบอก ( ตัวนำคลื่น ที่ไม่นำไฟฟ้า ) ที่ส่งผ่านแสงไปตามแกนของมันผ่านกระบวนการสะท้อนภายในทั้งหมด เส้นใยประกอบด้วยแกนที่ล้อมรอบด้วย ชั้น หุ้มซึ่งทั้งสองทำจากวัสดุไดอิเล็กทริก^{[ 70 ]}เพื่อจำกัดสัญญาณแสงไว้ในแกน ดัชนี หักเห ของแกนต้องมากกว่าดัชนีหักเห ของชั้นหุ้ม ขอบเขตระหว่างแกนและชั้นหุ้มอาจเป็นแบบฉับพลันใน เส้นใยแบบดัชนีขั้นบันไดหรือค่อยเป็นค่อยไปในเส้นใยแบบดัชนีไล่ระดับสามารถป้อนแสงเข้าไปในเส้นใยแก้วนำแสงได้โดยใช้ เลเซอร์หรือLED

เส้นใยแก้วนำแสงนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางไฟฟ้า เนื่องจากไม่มีการรบกวนระหว่างสัญญาณในสายเคเบิลที่แตกต่างกัน และไม่มีการรับเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมข้อมูลที่เดินทางภายในเส้นใยแก้วนำแสงนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากอุปกรณ์นิวเคลียร์ด้วยซ้ำ^{[ b ] [ 71 ]}

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงไม่นำไฟฟ้า ทำให้มีประโยชน์ในการปกป้องอุปกรณ์สื่อสารใน สภาพแวดล้อมที่ มีแรงดันไฟฟ้าสูงเช่น โรง ไฟฟ้าหรือสถานที่ที่เสี่ยงต่อฟ้าผ่าการแยกทางไฟฟ้ายังช่วยป้องกันปัญหาจากวงจรลูปกราวด์ ด้วย เนื่องจากไม่มีไฟฟ้าในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่อาจก่อให้เกิดประกายไฟ จึงสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีควันหรือไอระเหยที่อาจระเบิดได้การดักฟัง (ในกรณีนี้คือการดักฟังสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ) ทำได้ยากกว่าการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า สายเคเบิลใยแก้วนำแสงไม่ตกเป็นเป้าหมายของการขโมยโลหะในทางตรงกันข้าม ระบบสายเคเบิลทองแดงใช้ทองแดงจำนวนมากและตกเป็นเป้าหมายของการขโมยมาตั้งแต่ช่วงที่ราคาสินค้าโภคภัณฑ์เฟื่องฟูในทศวรรษ 2000

ดัชนีหักเหเป็นวิธีวัดความเร็วของแสงในวัสดุ แสงเดินทางเร็วที่สุดในสุญญากาศเช่น ในอวกาศ ความเร็วของแสงในสุญญากาศอยู่ที่ประมาณ 300,000 กิโลเมตร (186,000 ไมล์) ต่อวินาที ดัชนีหักเหของตัวกลางคำนวณได้โดยการหารความเร็วของแสงในสุญญากาศด้วยความเร็วของแสงในตัวกลางนั้น ดังนั้น ดัชนีหักเหของสุญญากาศจึงเท่ากับ 1 ตามนิยาม เส้นใยนำแสงแบบโหมดเดี่ยวทั่วไปที่ใช้สำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมมีปลอกหุ้มที่ทำจากซิลิกาบริสุทธิ์ โดยมีดัชนี 1.444 ที่ 1500 นาโนเมตร และแกนกลางที่ทำจากซิลิกาเจือปน โดยมีดัชนีประมาณ 1.4475 ^{[ 70 ]}ยิ่งดัชนีหักเหมากเท่าไร แสงก็จะเดินทางช้าลงในตัวกลางนั้น จากข้อมูลนี้ กฎง่ายๆ ก็คือ สัญญาณที่ใช้ใยแก้วนำแสงสำหรับการสื่อสารจะเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 200,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้น การโทรศัพท์ผ่านสายไฟเบอร์ระหว่างซิดนีย์และนิวยอร์ก ซึ่งมีระยะทาง 16,000 กิโลเมตร หมายความว่าจะมีเวลาหน่วงขั้นต่ำ 80 มิลลิวินาที (ประมาณหนึ่งในสองของวินาที) ระหว่างที่ผู้โทรคนหนึ่งพูดและอีกคนได้ยิน^{[ c ]}${\displaystyle {\tfrac {1}{12}}}$

เมื่อแสงที่เดินทางในตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางแสงสูงกระทบกับขอบเขตด้วยมุมตกกระทบที่สูงชัน (มากกว่ามุมวิกฤตสำหรับขอบเขต) แสงจะสะท้อนกลับทั้งหมด ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการสะท้อนกลับภายในทั้งหมดผลกระทบนี้ถูกนำมาใช้ในใยแก้วนำแสงเพื่อกักเก็บแสงไว้ในแกนกลาง ใยแก้วนำแสงสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีการนำแสงที่อ่อนหมายความว่าความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างแกนกลางและปลอกหุ้มมีขนาดเล็กมาก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 1%) ^{[ 72 ]}แสงเดินทางผ่านแกนกลางของใยแก้วนำแสง สะท้อนไปมากับขอบเขตระหว่างแกนกลางและปลอกหุ้ม

เนื่องจากแสงต้องตกกระทบขอบเขตด้วยมุมที่มากกว่ามุมวิกฤต ดังนั้นเฉพาะแสงที่เข้าสู่เส้นใยภายในช่วงมุมที่กำหนดเท่านั้นที่จะสามารถเดินทางผ่านเส้นใยได้โดยไม่รั่วไหลออก ช่วงมุมนี้เรียกว่ากรวยรับแสงของเส้นใย มีมุมสูงสุดจากแกนของเส้นใยที่แสงสามารถเข้าสู่เส้นใยได้เพื่อให้แสงแพร่กระจายหรือเดินทางในแกนกลางของเส้นใย ค่าไซน์ของมุมสูงสุดนี้คือค่ารูรับแสงเชิงตัวเลข (NA) ของเส้นใย เส้นใยที่มีค่า NA มากกว่าจะต้องการความแม่นยำในการเชื่อมต่อและใช้งานน้อยกว่าเส้นใยที่มีค่า NA น้อยกว่า ขนาดของกรวยรับแสงนี้เป็นฟังก์ชันของความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างแกนกลางและปลอกหุ้มของเส้นใย เส้นใยแบบโหมดเดี่ยวมีค่า NA น้อย

เส้นใยแก้วนำแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนขนาดใหญ่ (มากกว่า 10 ไมโครเมตร) สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตเส้นใยดังกล่าวเรียกว่าเส้นใยมัลติโหมดจากการวิเคราะห์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (ดูด้านล่าง) ในเส้นใยมัลติโหมดแบบขั้นบันไดรังสีของแสงจะถูกนำทางไปตามแกนของเส้นใยโดยการสะท้อนภายในทั้งหมด รังสีที่พบกับขอบเขตระหว่างแกนและปลอกหุ้มที่มุม (วัดเทียบกับเส้นตั้งฉากกับขอบเขต) มากกว่ามุมวิกฤตสำหรับขอบเขตนี้ จะถูกสะท้อนกลับทั้งหมด มุมวิกฤตถูกกำหนดโดยความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างวัสดุแกนและปลอกหุ้ม รังสีที่พบกับขอบเขตที่มุมต่ำจะหักเหจากแกนเข้าไปในปลอกหุ้มซึ่งเป็นจุดสิ้นสุด มุมวิกฤตเป็นตัวกำหนดมุมรับแสงของเส้นใย ซึ่งมักรายงานเป็นค่ารูรับแสงเชิงตัวเลข ค่ารูรับแสงเชิงตัวเลขสูงช่วยให้แสงสามารถแพร่กระจายไปตามเส้นใยได้ทั้งในแนวใกล้แกนและในมุมต่างๆ ทำให้สามารถส่งผ่านแสงเข้าสู่เส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ค่ารูรับแสงเชิงตัวเลขที่สูงนี้จะเพิ่มปริมาณการกระจายตัวเนื่องจากรังสีที่ทำมุมต่างกันจะมีระยะทางในการเดินทาง ที่แตกต่างกัน และด้วยเหตุนี้จึงใช้เวลาในการเดินทางผ่านเส้นใยต่างกัน

ในใยแก้วนำแสงแบบดัชนีหักเหไล่ระดับ ดัชนีหักเหในแกนกลางจะลดลงอย่างต่อเนื่องระหว่างแกนและชั้นหุ้ม ทำให้รังสีแสงโค้งงออย่างราบรื่นเมื่อเข้าใกล้ชั้นหุ้ม แทนที่จะสะท้อนอย่างฉับพลันจากขอบเขตระหว่างแกนและชั้นหุ้ม เส้นทางโค้งที่เกิดขึ้นนี้ช่วยลดการกระจายตัวแบบหลายเส้นทาง เนื่องจากรังสีที่ทำมุมสูงจะผ่านบริเวณรอบนอกของแกนกลางที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่ามากกว่าบริเวณตรงกลางที่มีดัชนีหักเหสูง โปรไฟล์ดัชนีถูกเลือกเพื่อให้ความแตกต่างของความเร็วในการแพร่กระจายตามแนวแกนของรังสีต่างๆ ในใยแก้วนำแสงมีค่าน้อยที่สุด โปรไฟล์ดัชนีในอุดมคตินี้ใกล้เคียงกับ ความสัมพันธ์ แบบพาราโบลา อย่างมาก ระหว่างดัชนีและระยะห่างจากแกนกลาง

เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางน้อยกว่าประมาณสิบเท่า ของ ความยาวคลื่นของแสงที่แพร่กระจายไม่สามารถจำลองได้โดยใช้ทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต แต่ต้องวิเคราะห์เป็นโครงสร้างนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามสมการของแม็กซ์ เวลล์ ที่ลดรูปเป็นสมการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า^{[ d ]}ในฐานะนำคลื่นแสง เส้นใยจะรองรับโหมดตามขวางแบบ จำกัดหนึ่งโหมดหรือมากกว่า ซึ่งแสงสามารถแพร่กระจายไปตามเส้นใยได้ เส้นใยที่รองรับเพียงโหมดเดียวเรียกว่า เส้นใย โหมดเดี่ยว^{[ e ]}การวิเคราะห์นำคลื่นแสดงให้เห็นว่าพลังงานแสงในเส้นใยไม่ได้ถูกจำกัดไว้ในแกนกลางอย่างสมบูรณ์ แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเส้นใยโหมดเดี่ยว พลังงานส่วนสำคัญในโหมดที่ถูกจำกัดจะเดินทางในปลอกหุ้มเป็นคลื่นเอวาเนสเซนต์เส้นใยโหมดเดี่ยวชนิดที่พบมากที่สุดมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลาง 8–10 ไมโครเมตร และออกแบบมาเพื่อใช้ในย่านอินฟราเรดใกล้ ในทางกลับกันเส้นใยหลายโหมดผลิตขึ้นโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลางเล็กสุดที่ 50 ไมโครเมตร และใหญ่สุดที่หลายร้อยไมโครเมตร

เส้นใยนำแสงชนิดพิเศษบางชนิดถูกสร้างขึ้นโดยมีแกนหรือชั้นหุ้มที่ไม่เป็นทรงกระบอก โดยปกติจะมีหน้าตัดเป็นรูปวงรีหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งรวมถึงเส้นใยรักษาโพลาไรเซชันที่ใช้ในเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง และเส้นใยที่ออกแบบมาเพื่อยับยั้งการแพร่กระจายของ โหมดกระซิบ (whispering gallery mode )

เส้นใยคริสตัลโฟตอนิกส์ทำขึ้นโดยมีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหที่สม่ำเสมอ (มักอยู่ในรูปของรูทรงกระบอกที่วิ่งไปตามความยาวของเส้นใย) เส้นใยดังกล่าวใช้ ปรากฏการณ์ การเลี้ยวเบนแทนหรือควบคู่ไปกับการสะท้อนภายในทั้งหมด เพื่อกักเก็บแสงไว้ในแกนกลางของเส้นใย คุณสมบัติของเส้นใยสามารถปรับแต่งให้เหมาะสมกับการใช้งานที่หลากหลายได้

การลดทอนในใยแก้วนำแสง หรือที่เรียกว่าการสูญเสียการส่งผ่าน คือการลดลงของความเข้มของสัญญาณแสงเมื่อเดินทางผ่านตัวกลางการส่งผ่าน สัมประสิทธิ์การลดทอนในใยแก้วนำแสงมักแสดงในหน่วย dB/km ตัวกลางมักจะเป็นเส้นใยแก้วซิลิกา^{[ f ]}ที่กักลำแสงตกกระทบไว้ภายใน การลดทอนเป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดการส่งสัญญาณดิจิทัลในระยะทางไกล ดังนั้นจึงมีการวิจัยมากมายทั้งในด้านการลดการลดทอนและการเพิ่มการขยายสัญญาณแสงให้สูงสุด การลดการลดทอนของใยแก้วนำแสงซิลิกาลงสี่อันดับขนาดในช่วงสี่ทศวรรษเป็นผลมาจากการปรับปรุงกระบวนการผลิต ความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ พรีฟอร์ม และการออกแบบเส้นใยอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำให้เส้นใยเหล่านี้เข้าใกล้ขีดจำกัดล่างทางทฤษฎีของการลดทอน^{[ 73 ]}

เส้นใยนำแสงแบบซิงเกิลโหมดสามารถผลิตได้โดยมีการสูญเสียต่ำมาก เส้นใย Vascade® EX2500 ของ Corning ซึ่งเป็นเส้นใยซิงเกิลโหมดที่มีการสูญเสียต่ำสำหรับความยาวคลื่นโทรคมนาคม มีค่าการลดทอนตามกำหนดที่0.148 dB/kmที่ 1550 nm ^{[ 74 ]}เส้นใยดังกล่าวที่มีความยาว 10 กม. สามารถส่งผ่านพลังงานแสงได้เกือบ 71% ที่ 1550 nm

การลดทอนในใยแก้วนำแสงเกิดจากทั้งการกระเจิงและการดูดกลืน เป็นหลัก ในใยแก้วนำแสงที่ทำจากแก้วฟลูออไรด์ เช่น ZBLAN การลดทอนต่ำสุดถูกจำกัดโดยการดูดกลืนของสิ่งเจือปน ใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่ทำจากแก้วซิลิกา ซึ่งการดูดกลืนของสิ่งเจือปนนั้นน้อยมาก ในใยแก้วนำแสงซิลิกา การลดทอนจะถูกกำหนดโดยกลไกภายใน ได้แก่การกระเจิงแบบเรย์ลีและการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดในแก้วที่แสงผ่าน การดูดกลืนในซิลิกาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่ความยาวคลื่นมากกว่า 1570 นาโนเมตร ที่ความยาวคลื่นที่มีประโยชน์มากที่สุดสำหรับการสื่อสารโทรคมนาคม การกระเจิงแบบเรย์ลีเป็นกลไกการสูญเสียที่เด่นกว่า ที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร ส่วนประกอบการลดทอนสำหรับเส้นใยนำแสงที่มีการสูญเสียต่ำที่สุดเป็นประวัติการณ์มีดังนี้: การสูญเสียจากการกระเจิงของเรย์ลี: 0.1200 dB/km , การสูญเสียจากการดูดซับอินฟราเรด: 0.0150 dB/km , การสูญเสียจากการดูดซับสิ่งเจือปน: 0.0047 dB/km , การสูญเสียจากความไม่สมบูรณ์ของท่อนำคลื่น: 0.0010 dB/ km

การแพร่กระจายของแสงผ่านแกนกลางของใยแก้วนำแสงนั้นอาศัยการสะท้อนกลับภายในทั้งหมดของคลื่นแสง ในแง่ของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต หรือโหมดนำทาง ในแง่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวทั่วไป ประมาณ 75% ของแสงจะแพร่กระจายผ่านวัสดุแกนกลางซึ่งมีดัชนีหักเหสูงกว่า และประมาณ 25% ของแสงจะแพร่กระจายผ่านวัสดุหุ้มซึ่งมีดัชนีหักเหต่ำกว่า รอยต่อระหว่างแกนกลางและวัสดุหุ้มที่เป็นแก้วนั้นเรียบมากเป็นพิเศษ และไม่ก่อให้เกิดการสูญเสียจากการกระเจิงหรือการสูญเสียจากความไม่สมบูรณ์ของคลื่นนำทางอย่างมีนัยสำคัญ การสูญเสียจากการกระเจิงส่วนใหญ่เกิดจากการกระเจิงแบบเรย์ลีในเนื้อแก้วที่ประกอบเป็นแกนกลางและวัสดุหุ้มของใยแก้วนำแสง

การกระเจิงของแสงในเส้นใยแก้วคุณภาพสูงเกิดจากความไม่สม่ำเสมอในระดับโมเลกุล (ความผันผวนขององค์ประกอบ) ในโครงสร้างของแก้ว แท้จริงแล้ว แนวคิดใหม่ที่กำลังเกิดขึ้นคือ แก้วเป็นเพียงกรณีจำกัดของของแข็งผลึกหลายเหลี่ยม ภายใต้กรอบแนวคิดนี้โดเมนที่แสดงระดับความเป็นระเบียบในระยะสั้นที่แตกต่างกัน จะกลายเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโลหะ เช่นเดียวกับแก้วและเซรามิก ข้อบกพร่องในระดับจุลโครงสร้างที่กระจายอยู่ทั้งระหว่างและภายในโดเมนเหล่านี้ เป็นตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการกระเจิงของแสง

การกระเจิงขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงที่ถูกกระเจิงและขนาดของจุดศูนย์กลางการกระเจิง ความสัมพันธ์เชิงมุมของความเข้มแสงที่กระเจิงจากใยแก้วนำแสงตรงกับความสัมพันธ์ของการกระเจิงแบบเรย์ลี ซึ่งบ่งชี้ว่าจุดศูนย์กลางการกระเจิงมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่แพร่กระจายมาก ปรากฏการณ์นี้เกิดจากความผันผวนของความหนาแน่นที่เกิดจากอุณหภูมิสมมติของแก้ว และจากความผันผวนของความเข้มข้นของสารเจือปนทั้งในแกนกลางและปลอกหุ้ม สัมประสิทธิ์การกระเจิงแบบเรย์ลีRสามารถแสดงได้ดังนี้: โดยที่R _dแทนการกระเจิงแบบเรย์ลีบนความผันผวนของความหนาแน่น และR _cแทนการกระเจิงแบบเรย์ลีบนความผันผวนของความเข้มข้นของสารเจือปน สารเจือปน เช่นเจอร์มาเนียมไดออกไซด์ หรือฟลูออรีน ถูกใช้เพื่อสร้างความแตกต่างของดัชนีหักเหระหว่างแกนกลางและปลอกหุ้ม เพื่อสร้างโครงสร้างนำคลื่น โดยที่λคือความยาวคลื่นnคือดัชนีหักเหpคือสัมประสิทธิ์โฟโตอิลาสติกβ _cคือค่าการอัดตัวแบบไอ โซเทอร์มอล k _Bคือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์T _fคืออุณหภูมิสมมติ ตัวแปรทางกายภาพเพียงอย่างเดียวที่มีผลต่อการกระเจิงเนื่องจากความผันผวนของความหนาแน่นคืออุณหภูมิสมมติของแก้ว อุณหภูมิสมมติที่ต่ำกว่าจะทำให้แก้วมีความเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้นและมีการกระเจิงแบบเรย์ลีน้อยลง อุณหภูมิสมมติสามารถลดลงได้อย่างมากโดยการเติมสารเจือปนออกไซด์ของโลหะอัลคาไลน์ประมาณ 100 ppm ในแกนไฟเบอร์ รวมถึงการระบายความร้อนของไฟเบอร์ที่ช้าลงในระหว่างกระบวนการดึงไฟเบอร์ วิธีการเหล่านี้ใช้ในการผลิตใยแก้วนำแสงที่มีการลดทอนต่ำที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายเคเบิลโทรคมนาคมใต้น้ำ $${\displaystyle R=R_{\text{d}}+R_{\text{c}}}$$$${\displaystyle R_{\text{d}}={\frac {8\pi ^{3}}{3\lambda ^{4}}}n^{8}p^{2}\beta _{\text{c}}k_{\text{B}}T_{\text{f}}}$$

สำหรับความเข้มข้นของสารเจือปนต่ำ ค่าR _cจะแปรผันตรงกับx (d n /d x ) ²โดยที่xคือเศษส่วนโมลของสารเจือปนในแก้วที่มี SiO ₂เป็นส่วนประกอบ และnคือดัชนีหักเหของแก้ว เมื่อใช้สารเจือปน GeO ₂เพื่อเพิ่มดัชนีหักเหของแกนไฟเบอร์ จะทำให้ส่วนประกอบของการผันผวนของความเข้มข้นของการกระเจิงแบบเรย์ลีเพิ่มขึ้น และทำให้ไฟเบอร์ลดทอนลง นี่คือเหตุผลที่ไฟเบอร์ที่มีการลดทอนต่ำที่สุดไม่ใช้ GeO ₂ในแกนกลาง แต่ใช้ฟลูออรีนในชั้นหุ้มเพื่อลดดัชนีหักเหของชั้นหุ้ม ค่าR _cในไฟเบอร์แกนซิลิกาบริสุทธิ์จะแปรผันตรงกับปริพันธ์การทับซ้อนระหว่างโหมด LP01 และส่วนประกอบของการผันผวนของความเข้มข้นที่เกิดจากฟลูออรีนในชั้นหุ้ม

ในแกนกลางของเส้นใยซิลิกาบริสุทธิ์ที่เจือด้วยโพแทสเซียม (KPSC) ความผันผวนของความหนาแน่นเท่านั้นที่มีบทบาทสำคัญ เนื่องจากความเข้มข้นของ K₂O _{ฟลูออรีน}และคลอรีนต่ำมาก ความผันผวนของความหนาแน่นในแกนกลางจะลดลงด้วยอุณหภูมิสมมติที่ต่ำกว่าซึ่งเป็นผลมาจากการเจือด้วยโพแทสเซียม และจะลดลงอีกโดยการอบอ่อนในระหว่างกระบวนการดึงเส้นใย ซึ่งแตกต่างจากส่วนหุ้มที่ระดับสารเจือฟลูออรีนที่สูงกว่าและความผันผวนของความเข้มข้นที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มขึ้น ในเส้นใยดังกล่าว แสงที่เดินทางผ่านแกนกลางจะมีการกระเจิงและการลดทอนต่ำกว่าเมื่อเทียบกับแสงที่เดินทางผ่านส่วนหุ้มของเส้นใย

ที่กำลังแสงสูง การกระเจิงอาจเกิดจากกระบวนการทางแสงที่ไม่เป็นเชิงเส้นในเส้นใยได้เช่นกัน^{[ 75 ] [ 76 ]}

นอกเหนือจากการกระเจิงของแสงแล้ว การลดทอนหรือการสูญเสียสัญญาณยังสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการดูดซับแบบเลือกเฉพาะของความยาวคลื่นเฉพาะ วัสดุหลักที่ต้องพิจารณา ได้แก่ อิเล็กตรอนและโมเลกุล ดังต่อไปนี้:

• ในระดับอิเล็กตรอนนั้น ขึ้นอยู่กับว่าวงโคจรของอิเล็กตรอนมีการจัดเรียง (หรือ "ควอนตัม") ในลักษณะที่สามารถดูดซับควอนตัมของแสง (หรือโฟตอน) ที่มีความยาวคลื่นหรือความถี่เฉพาะในย่านอัลตราไวโอเลต (UV) หรือย่านแสงที่มองเห็นได้หรือไม่ ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดสีขึ้น
• ในระดับอะตอมหรือโมเลกุลนั้น ขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือนของอะตอมหรือโมเลกุล หรือพันธะเคมี ความหนาแน่นของการเรียงตัวของอะตอมหรือโมเลกุล และว่าอะตอมหรือโมเลกุลเหล่านั้นมีการเรียงตัวเป็นระเบียบในระยะยาวหรือไม่ ปัจจัยเหล่านี้จะกำหนดความสามารถของวัสดุในการส่งผ่านคลื่นความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นในย่านอินฟราเรด (IR) อินฟราเรดไกล คลื่นวิทยุ และไมโครเวฟ

การออกแบบอุปกรณ์โปร่งแสงใดๆ จำเป็นต้องเลือกใช้วัสดุโดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติและข้อจำกัดของวัสดุนั้นๆ ลักษณะ การดูดกลืนแสงของโครงสร้างผลึก ที่สังเกตได้ในย่านความถี่ต่ำ (ช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดกลางถึงไกล) จะกำหนดขีดจำกัดความโปร่งใสของวัสดุในย่านความยาวคลื่นยาว ลักษณะเหล่านี้เป็นผลมาจากการเชื่อมโยง แบบมีปฏิสัมพันธ์ ระหว่างการเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากความร้อนของอะตอมและโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบของโครงสร้างผลึกกับรังสีคลื่นแสงที่ตกกระทบ ดังนั้น วัสดุทุกชนิดจึงมีขอบเขตการดูดกลืนแสงที่จำกัดซึ่งเกิดจากการสั่นสะเทือนของอะตอมและโมเลกุล (การยืดพันธะ) ในย่านอินฟราเรดไกล (>10 μm)

กล่าวอีกนัยหนึ่ง การดูดซับแสงอินฟราเรดแบบเลือกเฉพาะโดยวัสดุใดวัสดุหนึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความถี่ของคลื่นแสงที่เลือกตรงกับความถี่ (หรือจำนวนเต็มเท่าของความถี่ เช่น ความถี่ฮาร์มอนิก ) ที่อนุภาคของวัสดุนั้นสั่น เนื่องจากอะตอมและโมเลกุลต่าง ๆ มีความถี่การสั่นตามธรรมชาติที่แตกต่างกัน พวกมันจึงดูดซับความถี่ (หรือส่วนต่าง ๆ ของสเปกตรัม) ของแสงอินฟราเรดแบบเลือกเฉพาะ

การสะท้อนและการส่งผ่านคลื่นแสงเกิดขึ้นเนื่องจากความถี่ของคลื่นแสงไม่ตรงกับความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติของการสั่นสะเทือนของวัตถุ เมื่อแสงอินฟราเรดที่มีความถี่เหล่านี้ตกกระทบวัตถุ พลังงานจะถูกสะท้อนหรือส่งผ่านไป

การลดทอนสัญญาณตลอดสายเคเบิลจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการเชื่อมต่อและการต่อสาย เมื่อคำนวณการลดทอนสัญญาณที่ยอมรับได้ (งบประมาณการสูญเสีย) ระหว่างตัวส่งและตัวรับ จะต้องพิจารณาปัจจัยดังต่อไปนี้:

• การสูญเสียสัญญาณ (dB) เนื่องมาจากชนิดและความยาวของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
• การสูญเสีย dB ที่เกิดจากตัวเชื่อมต่อ และ
• การสูญเสียสัญญาณ (dB) ที่เกิดจากการต่อสาย

โดยทั่วไปแล้ว ขั้วต่อแต่ละตัวจะทำให้เกิดเสียงรบกวนประมาณ 0.3 เดซิเบล หากขั้วต่อเหล่านั้นได้รับการขัดเงาอย่างดี ส่วนการต่อสายจะทำให้เกิดเสียงรบกวนน้อยกว่า 0.2 เดซิเบลต่อการต่อสาย

สามารถคำนวณความเสียหายทั้งหมดได้ดังนี้:

ค่าความสูญเสีย = ค่าความสูญเสีย dB ต่อตัวเชื่อมต่อ × จำนวนตัวเชื่อมต่อ + ค่าความสูญเสีย dB ต่อจุดต่อสาย × จำนวนจุดต่อสาย + ค่าความสูญเสีย dB ต่อกิโลเมตร × ระยะทางของใยแก้วนำแสง

โดยค่าการสูญเสียสัญญาณ (dB) ต่อกิโลเมตรนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของใยแก้วนำแสง และสามารถดูได้จากข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น ใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวขนาด 1550 นาโนเมตรโดยทั่วไปจะมีค่าการสูญเสีย 0.3 dB ต่อกิโลเมตร

งบประมาณการสูญเสียที่คำนวณไว้จะถูกนำมาใช้ในการทดสอบเพื่อยืนยันว่าการสูญเสียที่วัดได้นั้นอยู่ในขอบเขตพารามิเตอร์การทำงานปกติ

เส้นใยแก้วนำแสงเกือบทั้งหมดทำจากซิลิกาแต่ก็มีการใช้วัสดุอื่นๆ เช่นฟลูออโรเซอร์โคเนต ฟลูออโรอะลูมิเนตและแก้วแคลโคเจนิกรวมถึงวัสดุผลึก เช่นแซฟไฟร์สำหรับการใช้งานในย่านอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า หรือการใช้งานเฉพาะทางอื่นๆ แก้วซิลิกาและฟลูออไรด์มักมีดัชนีหักเหประมาณ 1.5 แต่บางวัสดุ เช่นแคลโคเจนิกอาจมีดัชนีสูงถึง 3 โดยทั่วไปแล้ว ความแตกต่างของดัชนีระหว่างแกนกลางและปลอกหุ้มจะน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์

เส้นใยนำแสงพลาสติก (POF) โดยทั่วไปเป็นเส้นใยแบบมัลติโหมดที่มีดัชนีขั้นบันได โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางแกนกลาง 0.5 มิลลิเมตรขึ้นไป โดยทั่วไป POF จะมีค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนสูงกว่าเส้นใยแก้ว คือ 1 dB/m หรือมากกว่า และการลดทอนที่สูงนี้จำกัดระยะการใช้งานของระบบที่ใช้ POF

ซิลิกาแสดงการส่งผ่านแสงที่ดีพอสมควรในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ในส่วนของสเปกตรัมอินฟราเรดใกล้ (near IR) โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ประมาณ 1.5 μm ซิลิกาสามารถมีการดูดซับและการสูญเสียจากการกระเจิงที่ต่ำมากในระดับ 0.2 dB/kmการสูญเสียที่ต่ำเช่นนี้ขึ้นอยู่กับการใช้ซิลิกาบริสุทธิ์พิเศษ ความโปร่งใสสูงในบริเวณ 1.4 μm เกิดขึ้นได้จากการรักษาความเข้มข้นของกลุ่มไฮดรอกซิล (OH) ให้ต่ำ ในทางกลับกันความเข้มข้น ของ OH ที่สูงขึ้น จะดีกว่าสำหรับการส่งผ่านใน บริเวณ อัลตราไวโอเลต (UV) ^{[ 77 ]}

ซิลิกาสามารถดึงเป็นเส้นใยได้ที่อุณหภูมิสูงพอสมควร และมีช่วงการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว ที่ค่อนข้างกว้าง ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ การต่อเส้นใยซิลิกาด้วยความร้อนและการตัดนั้นค่อนข้างมีประสิทธิภาพ เส้นใยซิลิกายังมีความแข็งแรงเชิงกลสูงทั้งต่อการดึงและการดัดงอ โดยมีเงื่อนไขว่าเส้นใยต้องไม่หนาเกินไปและพื้นผิวได้รับการเตรียมอย่างดีในระหว่างกระบวนการผลิต แม้แต่การตัดปลายเส้นใยอย่างง่ายก็สามารถให้พื้นผิวเรียบที่สวยงามและมีคุณภาพทางแสงที่ยอมรับได้ ซิลิกายังมีความเฉื่อยทางเคมี ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันไม่ดูดความชื้น (ไม่ดูดซับน้ำ)

กระจกซิลิกาสามารถเติมสารเจือปนได้หลายชนิด จุดประสงค์หนึ่งของการเติมสารเจือปนคือเพื่อเพิ่มดัชนีหักเห (เช่น ด้วยเจอร์มาเนียมไดออกไซด์ (GeO2 ₎หรืออะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3 ₎ ) หรือเพื่อลดดัชนีหักเห (เช่น ด้วยฟลูออรีนหรือโบรอนไตรออกไซด์ (B2O3 ₎ ) _{นอกจากนี้} ยังสามารถเติมสารเจือปนด้วยไอออนที่ไวต่อแสง เลเซอร์(เช่น เส้นใยที่เติมสารเจือปนธาตุหายาก) เพื่อให้ได้เส้นใยที่ไวต่อแสงเลเซอร์สำหรับใช้ในงานต่างๆ เช่น เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงหรือ งาน เลเซอร์โดยทั่วไปแล้วทั้งแกนกลางและชั้นหุ้มของเส้นใยจะถูกเติมสารเจือปน เพื่อให้ส่วนประกอบทั้งหมด (แกนกลางและชั้นหุ้ม) มีสารประกอบเดียวกัน (เช่น กระจก อะลูมิโน ซิลิเกต เจอร์มาโนซิลิเก ต ฟอสโฟซิลิเกต หรือโบโรซิลิเกต )

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเส้นใยแอคทีฟ ซิลิกาบริสุทธิ์มักไม่ใช่แก้วตัวกลางที่เหมาะสมนัก เนื่องจากมีความสามารถในการละลายไอออนของธาตุหายากต่ำ ซึ่งอาจนำไปสู่ผลกระทบการลดทอนเนื่องจากการรวมตัวกันของไอออนของสารเจือปน อลูมิโนซิลิเกตมีประสิทธิภาพมากกว่ามากในด้านนี้ เส้นใยซิลิกายังมีค่าเกณฑ์ความเสียหายทางแสงสูง คุณสมบัตินี้ช่วยให้มีแนวโน้มการแตกตัวที่เกิดจากเลเซอร์ต่ำ ซึ่งมีความสำคัญสำหรับเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงเมื่อใช้สำหรับการขยายพัลส์สั้น

เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ เส้นใยซิลิกาจึงเป็นวัสดุที่ได้รับเลือกในงานด้านแสงหลายประเภท เช่น การสื่อสาร (ยกเว้นระยะทางสั้นมากที่ใช้เส้นใยนำแสงพลาสติก) เลเซอร์ใยแก้ว เครื่องขยายสัญญาณใยแก้ว และเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง ความพยายามอย่างมากในการพัฒนาเส้นใยซิลิกาประเภทต่างๆ ได้เพิ่มประสิทธิภาพของเส้นใยดังกล่าวให้สูงกว่าวัสดุอื่นๆ^{[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ] [ 81 ] [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]}

กระจกฟลูออไรด์เป็นกระจกชนิดที่ไม่ใช่สารประกอบออกไซด์ที่มีคุณภาพทางแสงสูง ประกอบด้วยฟลูออไรด์ของโลหะ ต่างๆ เนื่องจากความหนืด ต่ำ ของกระจกเหล่านี้ จึงยากมากที่จะหลีกเลี่ยงการตกผลึก ได้อย่างสมบูรณ์ ในระหว่างกระบวนการผลิตผ่านการเปลี่ยนสถานะของกระจก (หรือการดึงเส้นใยจากสารหลอมเหลว) ดังนั้น แม้ว่า กระจกฟลูออไรด์ โลหะหนัก (HMFG) จะมีการลดทอนแสงต่ำมาก แต่ก็ไม่เพียงแต่ผลิตได้ยากเท่านั้น แต่ยังเปราะบางมาก และทนต่อความชื้นและการกัดกร่อนจากสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ได้ไม่ดี คุณสมบัติที่ดีที่สุดของกระจกฟลูออไรด์โลหะหนักคือไม่มีแถบการดูดกลืนแสงที่เกี่ยวข้องกับ หมู่ ไฮดรอกซิล (OH) (3,200–3,600 cm⁻¹ ^;เช่น 2,777–3,125 nm หรือ 2.78–3.13 μm) ซึ่งมีอยู่ในกระจกที่ใช้สารประกอบออกไซด์เกือบทั้งหมด การสูญเสียต่ำเช่นนี้ไม่เคยเกิดขึ้นจริงในทางปฏิบัติ และความเปราะบางและต้นทุนที่สูงของเส้นใยฟลูออไรด์ทำให้เส้นใยเหล่านี้ไม่เหมาะสมที่จะเป็นตัวเลือกหลัก

เส้นใยฟลูออไรด์ใช้ในสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดช่วง กลาง เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสงการวัดอุณหภูมิและการถ่ายภาพเส้นใยฟลูออไรด์สามารถใช้สำหรับการส่งผ่านคลื่นแสงแบบนำทางในตัวกลาง เช่นเลเซอร์ YAG ( อิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต ) ที่ 2.9 ไมโครเมตร ตามที่จำเป็นสำหรับการใช้งานทางการแพทย์ (เช่นจักษุวิทยาและทันตกรรม ) ^{[ 86 ] [ 87 ]}

ตัวอย่างหนึ่งของแก้วฟลูออไรด์โลหะหนักคือกลุ่ม แก้ว ZBLANซึ่งประกอบด้วยเซอร์โคเนียมแบเรียมแลนทานัมอะลูมิเนียมและโซเดียม ฟลูออไรด์ การใช้งานทางเทคโนโลยีหลักคือการ ใช้ เป็นตัวนำคลื่นแสงทั้งในรูปแบบระนาบและแบบเส้นใย โดยมีข้อดีโดยเฉพาะใน ช่วง อินฟราเรดกลาง (2,000–5,000 นาโนเมตร)

กระจกฟอสเฟตเป็นกระจกทางแสงชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยเมตาฟอสเฟต ของโลหะต่างๆ แทนที่จะเป็น _รูป ทรง สี่เหลี่ยมด้านเท่า SiO₄ _ใน โครงสร้างของแข็งแบบโครงข่าย ของกระจกซิลิเก ตหน่วยโครงสร้างพื้นฐานของกระจกชนิดนี้คือ_{ฟอสฟอรัส}เพนทอกไซด์ ( _P₂O₅ ) ซึ่งตกผลึกได้อย่างน้อยสี่รูปแบบที่แตกต่างกัน รูปแบบผลึกที่คุ้นเคยมากที่สุดคือ โครงสร้างคล้ายกรงของ_P₄O₁₀

กระจกฟอสเฟตอาจมีข้อได้เปรียบเหนือกระจกซิลิกาสำหรับเส้นใยนำแสงที่มีความเข้มข้นสูงของไอออนธาตุหายากที่เจือปน การผสมระหว่างกระจกฟลูออไรด์และกระจกฟอสเฟตเรียกว่ากระจกฟลูออโรฟอสเฟต^{[ 88 ] [ 89 ]}

ธาตุกลุ่ม แคลโคเจน —ธาตุในหมู่ที่ 16 ของตารางธาตุ —โดยเฉพาะซัลเฟอร์ (S) ซีลีเนียม (Se) และเทลลูเรียม (Te)—ทำปฏิกิริยากับ ธาตุ ที่มีประจุบวก มากกว่า เช่นเงินเพื่อสร้างแคลโคเจนไนด์สารประกอบเหล่านี้มีความหลากหลายอย่างมาก เนื่องจากสามารถเป็นผลึกหรืออสัณฐาน เป็นโลหะหรือสารกึ่งตัวนำ และเป็นตัวนำไอออนหรืออิเล็กตรอนได้แก้วแคลโคเจนไนด์สามารถใช้ทำเส้นใยสำหรับการส่งผ่านรังสีอินฟราเรดระยะไกลได้^{[ 90 ]}

เส้นใยแก้วนำแสงมาตรฐานผลิตขึ้นโดยการสร้างพรีฟอร์มที่ มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ก่อน โดยมีโปรไฟล์ดัชนีหักเหที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง จากนั้นจึงดึงพรีฟอร์มเพื่อสร้างเส้นใยแก้วนำแสงที่ยาวและบาง พรีฟอร์มมักทำขึ้นโดยวิธีการตกตะกอนไอสารเคมี 3 วิธี ได้แก่ การตกตะกอนไอภายในการตกตะกอนไอภายนอกและการตกตะกอนไอตามแนวแกน^{[ 91 ]}ด้วยการตกตะกอนไอภายในพรีฟอร์มจะเริ่มต้นจากท่อแก้วกลวงยาวประมาณ 40 เซนติเมตร (16 นิ้ว) ซึ่งวางในแนวนอนและหมุนช้าๆ บนเครื่องกลึงก๊าซเช่นซิลิคอนเตตระคลอไรด์ (SiCl ₄ ) หรือเจอร์มาเนียมเตตระคลอไรด์ (GeCl ₄ ) จะถูกฉีดเข้าไปพร้อมกับออกซิเจนที่ปลายท่อ จากนั้นก๊าซจะถูกให้ความร้อนโดยใช้หัวเผาไฮโดรเจนภายนอก ทำให้อุณหภูมิของก๊าซสูงถึง 1,900  K (1,600 °C, 3,000 °F) ซึ่งเตตระคลอไรด์จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อผลิตอนุภาคซิลิกาหรือเจอร์มาเนียมไดออกไซด์เมื่อเลือกสภาวะปฏิกิริยาเพื่อให้ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในเฟสแก๊สตลอดปริมาตรของท่อ ซึ่งแตกต่างจากเทคนิคก่อนหน้านี้ที่ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวแก้ว เทคนิคนี้เรียกว่าการตกตะกอนไอเคมีแบบดัดแปลง^{[ 92 ]}จากนั้นอนุภาคออกไซด์จะรวมตัวกันเป็นโซ่ของอนุภาคขนาดใหญ่ ซึ่งจะตกตะกอนบนผนังของท่อเป็นเขม่า การตกตะกอนเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างแกนแก๊สกับผนังมาก ทำให้แก๊สผลักอนุภาคออกไปด้านนอกในกระบวนการที่เรียกว่าเทอร์โมโฟเรซิสจากนั้นจึงเลื่อนหัวเผาขึ้นลงตามความยาวของท่อเพื่อตกตะกอนวัสดุอย่างสม่ำเสมอ หลังจากที่หัวเผาไปถึงปลายท่อแล้ว ก็จะนำกลับมาที่ต้นท่อ และอนุภาคที่ตกตะกอนจะถูกหลอมละลายเพื่อสร้างชั้นของแข็ง กระบวนการนี้จะทำซ้ำจนกว่าจะมีวัสดุตกตะกอนในปริมาณที่เพียงพอ สำหรับแต่ละชั้น องค์ประกอบสามารถปรับเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของแก๊ส ส่งผลให้สามารถควบคุมคุณสมบัติทางแสงของเส้นใยที่เสร็จสมบูรณ์ได้อย่างแม่นยำ ในกระบวนการการตกตะกอนไอภายนอกหรือการตกตะกอนไอตามแนวแกน แก้วจะถูกสร้างขึ้นโดยปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ด้วยเปลว ไฟ ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ซิลิคอนเตตระคลอไรด์และเจอร์มาเนียมเตตระคลอไรด์ถูกออกซิไดซ์โดยการทำปฏิกิริยากับน้ำใน เปลวไฟ ออกซิเจนไฮโดรเจนในการตกตะกอนไอภายนอก แก้วจะถูกตกตะกอนลงบนแท่งแข็ง ซึ่งจะถูกนำออกก่อนการประมวลผลต่อไป ในการตกตะกอนไอตามแนวแกน แท่งแก้วจะถูกนำออกในระยะเวลาสั้นๆใช้ แท่งเริ่มต้นเป็นวัสดุตั้งต้น จากนั้นสร้างวัสดุตั้งต้นแบบมีรูพรุนที่ปลายด้านหนึ่ง โดยความยาวของวัสดุตั้งต้นไม่จำกัดด้วยขนาดของแท่งเริ่มต้น จากนั้นจึงทำให้วัสดุตั้งต้นแบบมีรูพรุนนั้นแข็งตัวกลายเป็นวัสดุตั้งต้นแบบแข็งโปร่งใสโดยการให้ความร้อนจนถึงประมาณ 1,800 เคลวิน (1,500 องศาเซลเซียส หรือ 2,800 องศาฟาเรนไฮต์)

เส้นใยสื่อสารทั่วไปใช้พรีฟอร์มทรงกลม สำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่นเส้นใยแบบสองชั้นรูปทรงอื่นเป็นที่นิยมมากกว่า^{[ 93 ]}ในเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ใช้เส้นใยแบบสองชั้น รูปทรงที่ไม่สมมาตรช่วยปรับปรุงปัจจัยการเติมสำหรับ การ ปั๊ม เลเซอร์

เนื่องจากแรงตึงผิว รูปทรงจึงเรียบเนียนขึ้นในระหว่างกระบวนการดึงเส้นใย และรูปทรงของเส้นใยที่ได้จะไม่เหมือนกับขอบคมของชิ้นงานต้นแบบ อย่างไรก็ตาม การขัดเงาชิ้นงานต้นแบบอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากข้อบกพร่องใดๆ บนพื้นผิวของชิ้นงานต้นแบบจะส่งผลต่อคุณสมบัติทางแสงและทางกลของเส้นใยที่ได้

ชิ้นงานตั้งต้น (preform) ไม่ว่าจะผลิตด้วยกรรมวิธีใดก็ตาม จะถูกนำไปวางในอุปกรณ์ที่เรียกว่าหอดึงเส้นใย (drawing tower ) โดยที่ปลายชิ้นงานตั้งต้นจะถูกทำให้ร้อน และเส้นใยนำแสงจะถูกดึงออกมาเป็นเส้น สามารถควบคุมแรงดึงของเส้นใยเพื่อรักษาระดับความหนาของเส้นใยตามที่ต้องการได้

แสงจะถูกนำทางไปตามแกนกลางของเส้นใยโดยชั้นหุ้มทางแสงที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า ซึ่งจะกักเก็บแสงไว้ในแกนกลางผ่านการสะท้อนภายในทั้งหมด สำหรับเส้นใยบางชนิด ชั้นหุ้มทำจากแก้วและถูกดึงไปพร้อมกับแกนกลางจากแท่งขึ้นรูปที่มีดัชนีหักเหแปรผันตามแนวรัศมี สำหรับเส้นใยชนิดอื่น ๆ ชั้นหุ้มทำจากพลาสติกและถูกนำมาใช้เหมือนการเคลือบ (ดูด้านล่าง)

ปลอกหุ้มถูกเคลือบด้วยบัฟเฟอร์ (อย่าสับสนกับท่อบัฟเฟอร์จริง) ที่ป้องกันความชื้นและความเสียหายทางกายภาพ^{[ 79 ]} การเคลือบเหล่านี้เป็นวัสดุคอม โพสิตยูรีเทนอะคริเลตที่บ่มด้วยรังสียูวีหรือ วัสดุ โพลีอิไมด์ที่ใช้กับด้านนอกของเส้นใยในระหว่างกระบวนการดึง การเคลือบจะปกป้องเส้นใยแก้วที่บอบบางมาก ซึ่งมีขนาดประมาณเส้นผมของมนุษย์ และช่วยให้สามารถทนต่อความยากลำบากของการผลิต การทดสอบความแข็งแรง การเดินสาย และการติดตั้งได้ การเคลือบบัฟเฟอร์จะต้องถูกลอกออกจากเส้นใยสำหรับการต่อปลายหรือการต่อเชื่อม

กระบวนการดึงเส้นใยนำแสงแก้วในปัจจุบันใช้แนวทางการเคลือบสองชั้น ชั้นเคลือบหลักด้านในได้รับการออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวดูดซับแรงกระแทกเพื่อลดการลดทอนที่เกิดจากการโค้งงอเล็กน้อยชั้นเคลือบรองด้านนอกจะปกป้องชั้นเคลือบหลักจากความเสียหายทางกลและทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันแรงด้านข้าง และอาจมีสีเพื่อแยกเส้นใยในโครงสร้างสายเคเบิลแบบมัด ชั้นเคลือบเส้นใยนำแสงเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในระหว่างการดึงเส้นใยด้วยความเร็วเกือบ 100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (60 ไมล์ต่อชั่วโมง) การเคลือบเส้นใยนำแสงทำได้โดยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี ได้แก่แบบเปียกบนแห้งและแบบเปียกบนเปียกในวิธีเปียกบนแห้ง เส้นใยจะผ่านการเคลือบหลัก จากนั้นจึงทำการอบแห้งด้วยรังสียูวี แล้วจึงผ่านการเคลือบรอง ซึ่งจะถูกอบแห้งในภายหลัง ในวิธีเปียกบนเปียก เส้นใยจะผ่านทั้งการเคลือบหลักและการเคลือบรอง จากนั้นจึงไปอบแห้งด้วยรังสียูวี^{[ 94 ]}

ความหนาของสารเคลือบจะถูกนำมาพิจารณาเมื่อคำนวณความเค้นที่เส้นใยได้รับภายใต้การดัดงอที่แตกต่างกัน^{[ 95 ]}เมื่อเส้นใยเคลือบถูกพันรอบแกนหมุน ความเค้นที่เส้นใยได้รับจะกำหนดโดย^{[ 95 ] : 45} โดยที่Eคือโมดูลัสของยัง ของเส้นใย d _mคือเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนหมุนd _fคือเส้นผ่านศูนย์กลางของปลอกหุ้ม และd _cคือเส้นผ่านศูนย์กลางของสารเคลือบ $${\displaystyle \sigma =E{d_{\text{f}} \over d_{\text{m}}+d_{\text{c}}},}$$

ในการกำหนดค่าการดัดสองจุด เส้นใยเคลือบจะถูกดัดเป็นรูปตัว U และวางไว้ระหว่างร่องของแผ่นหน้าสองแผ่น ซึ่งจะถูกนำมาประกบกันจนกระทั่งเส้นใยขาด ความเค้นในเส้นใยในการกำหนดค่านี้กำหนดโดย^{[ 95 ] : 47} โดยที่dคือระยะห่างระหว่างแผ่นหน้า ค่าสัมประสิทธิ์ 1.198 เป็นค่าคงที่ทางเรขาคณิตที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดค่านี้ $${\displaystyle \sigma =1.198E{d_{\text{f}} \over d-d_{\text{c}}},}$$

สารเคลือบใยแก้วนำแสงช่วยปกป้องเส้นใยแก้วจากรอยขีดข่วนที่อาจทำให้ความแข็งแรงลดลง ความชื้นและรอยขีดข่วนร่วมกันจะเร่งการเสื่อมสภาพและการสูญเสียความแข็งแรงของเส้นใย เมื่อเส้นใยได้รับแรงกดต่ำเป็นเวลานาน อาจเกิดความล้าของเส้นใยได้ เมื่อเวลาผ่านไปหรือในสภาวะที่รุนแรง ปัจจัยเหล่านี้จะรวมกันทำให้เกิดข้อบกพร่องเล็กๆ ในเส้นใยแก้ว ซึ่งในที่สุดอาจส่งผลให้เส้นใยเสียหายได้

คุณลักษณะสำคัญสามประการของท่อนำแสงใยแก้วนำแสงที่อาจได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อม ได้แก่ ความแข็งแรง การลดทอน และความต้านทานต่อการสูญเสียที่เกิดจากการโค้งงอ เล็กน้อย ปลอกหุ้ม สายเคเบิลใยแก้วนำแสงภายนอกและท่อบัฟเฟอร์ช่วยปกป้องใยแก้วนำแสงจากสภาพแวดล้อมที่อาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและความทนทานในระยะยาวของเส้นใย ส่วนภายในนั้น สารเคลือบช่วยให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือของสัญญาณที่ส่งผ่านและช่วยลดการลดทอนเนื่องจากการโค้งงอเล็กน้อย

ในเส้นใยใช้งานจริง ชั้นหุ้มมักจะเคลือบด้วยเรซิน ที่แข็งแรง และมี ชั้น บัฟเฟอร์ เพิ่มเติม ซึ่งอาจถูกห่อหุ้มด้วย ชั้น แจ็กเก็ต อีกชั้นหนึ่ง ซึ่งมักจะเป็นพลาสติก ชั้นเหล่านี้เพิ่มความแข็งแรงให้กับเส้นใยแต่ไม่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางแสง ชุดประกอบเส้นใยแบบแข็งบางครั้งจะใส่กระจกดูดซับแสงไว้ระหว่างเส้นใยเพื่อป้องกันแสงที่รั่วออกจากเส้นใยหนึ่งเข้าไปในอีกเส้นใยหนึ่ง ซึ่งจะช่วยลดการรบกวนระหว่างเส้นใยหรือลดแสงสะท้อนในการใช้งานการถ่ายภาพด้วยมัดเส้นใย^{[ 96 ] [ 97 ]}สายเคเบิลหลายเส้นใยมักใช้บัฟเฟอร์สีเพื่อระบุแต่ละเส้น

สายเคเบิลสมัยใหม่มีปลอกหุ้มและเกราะที่หลากหลาย ออกแบบมาสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การฝังโดยตรงในร่อง การแยกแรงดันสูง การใช้งานแบบคู่เป็นสายส่งไฟฟ้า^{[ 98 ]}การติดตั้งในท่อร้อยสาย การผูกติดกับเสาโทรศัพท์ทางอากาศการติดตั้งใต้น้ำและการสอดเข้าไปในถนนที่ปูด้วยวัสดุ

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงบางรุ่นเสริมความแข็งแรงด้วย เส้นใย อะรามิดหรือเส้นใยแก้วเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ในระดับกลาง ในเชิงพาณิชย์ การใช้เส้นใยแก้วมีความคุ้มค่ากว่าโดยไม่สูญเสียความทนทานทางกล นอกจากนี้ เส้นใยแก้วยังช่วยปกป้องแกนสายเคเบิลจากหนูและปลวกอีกด้วย

สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมีความยืดหยุ่นสูง แต่การสูญเสียของใยแก้วนำแสงแบบดั้งเดิมจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหากดัดงอด้วยรัศมีที่เล็กกว่าประมาณ 30 มม. ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาเมื่อดัดสายเคเบิลไปตามมุมต่างๆใยแก้วนำแสงที่ดัดงอได้ซึ่งมุ่งเป้าไปที่การติดตั้งที่ง่ายขึ้นในสภาพแวดล้อมภายในบ้าน ได้รับการกำหนดมาตรฐานเป็น ITU-T G.657ใยแก้วนำแสงประเภทนี้สามารถดัดงอได้ด้วยรัศมีที่ต่ำถึง 7.5 มม. โดยไม่มีผลกระทบในทางลบ ใยแก้วนำแสงที่ดัดงอได้มากขึ้นได้รับการพัฒนาขึ้นอีกด้วย^{[ 99 ]}ใยแก้วนำแสงที่ดัดงอได้อาจทนต่อการแฮ็กใยแก้วนำแสงได้เช่นกัน ซึ่งเป็นการตรวจสอบสัญญาณในใยแก้วนำแสงอย่างลับๆ โดยการดัดงอใยแก้วนำแสงและตรวจจับการรั่วไหล^{[ 100 ]}

คุณสมบัติสำคัญอีกประการหนึ่งของสายเคเบิลคือความสามารถในการทนต่อแรงดึง ซึ่งเป็นตัวกำหนดว่าสามารถใช้แรงมากน้อยเพียงใดกับสายเคเบิลในระหว่างการติดตั้ง

เส้นใยแก้วนำแสงเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ปลายทางโดยใช้ตัวเชื่อมต่อเส้นใยแก้วนำแสงตัวเชื่อมต่อเหล่านี้มักเป็นแบบมาตรฐาน เช่นFC , SC , ST , LC , MTRJ , MPOหรือSMAเส้นใยแก้วนำแสงอาจเชื่อมต่อโดยใช้ตัวเชื่อมต่อบนแผงกระจายสัญญาณหรือเชื่อมต่ออย่างถาวรโดยการต่อเชื่อมนั่นคือ การเชื่อมเส้นใยสองเส้นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างท่อนำแสงต่อเนื่อง วิธีการต่อเชื่อมที่ยอมรับกันโดยทั่วไปคือการต่อเชื่อมแบบหลอมละลายซึ่งเป็นการหลอมปลายเส้นใยเข้าด้วยกัน สำหรับงานที่ต้องการความรวดเร็ว จะใช้ การต่อเชื่อมแบบกลไกเทคนิคการต่อเชื่อมทุกวิธีนั้นเกี่ยวข้องกับการติดตั้งกล่องหุ้มเพื่อป้องกันจุดต่อเชื่อม

การเชื่อมต่อเส้นใยด้วยวิธีฟิวชั่นนั้นทำด้วยเครื่องมือเฉพาะทาง ขั้นแรกจะลอกสารเคลือบโพลีเมอร์ป้องกันออกจากปลายเส้นใย (รวมถึงปลอกหุ้มด้านนอกที่แข็งแรงกว่า หากมี) จากนั้นจะใช้ เครื่องตัดที่มีความแม่นยำสูง ตัดปลายเส้นใยให้ตั้งฉากกัน แล้ววางลงในที่ยึดพิเศษในเครื่องเชื่อมฟิวชั่น โดยปกติจะตรวจสอบรอยต่อผ่านหน้าจอแสดงผลแบบขยายเพื่อตรวจสอบรอยตัดก่อนและรอยเชื่อมหลังการเชื่อมต่อ เครื่องเชื่อมใช้มอเตอร์ขนาดเล็กเพื่อจัดแนวหน้าสัมผัสของปลายเส้นใยให้ตรงกัน และปล่อยประกายไฟขนาดเล็กระหว่างอิเล็กโทรดที่ช่องว่างเพื่อเผาไหม้ฝุ่นและความชื้น จากนั้นเครื่องเชื่อมจะสร้างประกายไฟขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อเพิ่มอุณหภูมิให้สูงกว่าจุดหลอมเหลวของแก้ว ทำให้ปลายเส้นใยเชื่อมติดกันอย่างถาวร ตำแหน่งและพลังงานของประกายไฟจะถูกควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้แกนหลอมเหลวและปลอกหุ้มผสมกัน ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียทางแสง เครื่องเชื่อมจะวัดค่าประมาณการสูญเสียของรอยต่อโดยการส่องแสงผ่านปลอกหุ้มด้านหนึ่งและวัดแสงที่รั่วไหลออกมาจากปลอกหุ้มอีกด้านหนึ่ง โดยทั่วไปแล้ว การสูญเสียสัญญาณจากการต่อสายไฟเบอร์จะต่ำกว่า 0.1 dB ความซับซ้อนของกระบวนการนี้ทำให้การต่อสายไฟเบอร์ยากกว่าการต่อสายทองแดงมาก

การต่อสายไฟเบอร์แบบกลไกถูกออกแบบมาให้ติดตั้งได้รวดเร็วและง่ายกว่า แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีการลอกฉนวน การทำความสะอาดอย่างระมัดระวัง และการตัดปลายสายอย่างแม่นยำ ปลายสายไฟเบอร์จะถูกจัดเรียงและยึดเข้าด้วยกันด้วยปลอกที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งมักใช้เจล ใส ที่ช่วยปรับดัชนีหักเหของแสงเพื่อเพิ่มการส่งผ่านแสงผ่านรอยต่อ การต่อสายไฟเบอร์แบบกลไกมักมีการสูญเสียทางแสงสูงกว่าและมีความทนทานน้อยกว่าการต่อสายไฟเบอร์แบบหลอมรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีการใช้เจล

เส้นใยจะถูกต่อเข้ากับตัวเชื่อมต่อที่ยึดปลายเส้นใยไว้อย่างแม่นยำและแน่นหนา ตัวเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงเป็นทรงกระบอกแข็งที่หุ้มด้วยปลอกซึ่งยึดทรงกระบอกไว้ในเบ้าที่เข้าคู่กัน กลไกการเข้าคู่กันอาจเป็นแบบกดและคลิก แบบหมุนและล็อค ( แบบเขี้ยวล็อค ) หรือแบบขันเกลียว ( แบบเกลียว ) โดยทั่วไปแล้วทรงกระบอกจะสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในปลอก และอาจมีร่องที่ป้องกันไม่ให้ทรงกระบอกและเส้นใยหมุนขณะที่ตัวเชื่อมต่อเข้าคู่กัน

โดยทั่วไป การติดตั้งคอนเนคเตอร์จะเริ่มต้นด้วยการเตรียมปลายไฟเบอร์และเสียบเข้าไปที่ด้านหลังของตัวคอนเนคเตอร์ โดยปกติจะใช้กาวแห้งเร็วเพื่อยึดไฟเบอร์ให้แน่น และ ติด อุปกรณ์ลดแรงดึงไว้ที่ด้านหลัง เมื่อกาวแห้งแล้ว จะทำการขัดปลายไฟเบอร์ มีการใช้โปรไฟล์การขัดหลายแบบ ขึ้นอยู่กับชนิดของไฟเบอร์และการใช้งาน การสูญเสียความแรงของสัญญาณที่เกิดขึ้นเรียกว่า การสูญเสียช่องว่าง (gap loss ) สำหรับไฟเบอร์แบบซิงเกิลโหมด ปลายไฟเบอร์มักจะถูกขัดให้โค้งเล็กน้อย ทำให้คอนเนคเตอร์ที่ต่อกันสัมผัสกันเฉพาะที่แกนกลางเท่านั้น เรียกว่า การ ขัดแบบ สัมผัสทางกายภาพ (Physical Contact: PC) พื้นผิวโค้งอาจถูกขัดเป็นมุม เพื่อสร้าง การเชื่อมต่อแบบ สัมผัสทางกายภาพแบบมุม (Angled Physical Contact: APC)การเชื่อมต่อแบบนี้มีการสูญเสียสูงกว่าการเชื่อมต่อแบบ PC แต่มีการสะท้อนกลับน้อยลงอย่างมาก เนื่องจากแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวที่เป็นมุมจะรั่วออกจากแกนไฟเบอร์ ปลายไฟเบอร์แบบ APC มีการสะท้อนกลับต่ำแม้ในขณะที่ไม่ได้เชื่อมต่อ

ในช่วงทศวรรษ 1990 จำนวนชิ้นส่วนต่อตัวเชื่อมต่อ การขัดเงาเส้นใย และความจำเป็นในการอบอีพ็อกซี่ในตัวเชื่อมต่อแต่ละตัว ทำให้การต่อสายเคเบิลใยแก้วนำแสงทำได้ยาก ปัจจุบัน ตัวเชื่อมต่อประเภทต่างๆ ในท้องตลาดมีวิธีที่ง่ายกว่าและใช้แรงงานน้อยกว่าในการต่อสายเคเบิล ตัวเชื่อมต่อที่ได้รับความนิยมมากที่สุดบางชนิดได้รับการขัดเงาจากโรงงานและมีเจลอยู่ภายในตัวเชื่อมต่อ การตัดจะทำที่ความยาวที่ต้องการเพื่อให้ใกล้กับชิ้นส่วนที่ขัดเงาอยู่ภายในตัวเชื่อมต่อมากที่สุด เจลจะล้อมรอบจุดที่ชิ้นส่วนทั้งสองมาบรรจบกันภายในตัวเชื่อมต่อเพื่อลดการสูญเสียแสงให้น้อยที่สุด^{[ 101 ]}สำหรับการติดตั้งที่ต้องการประสิทธิภาพสูงที่สุด สายไฟแบบ pigtail ที่ขัดเงาจากโรงงานซึ่งมีความยาวเพียงพอที่จะไปถึงกล่องเชื่อมต่อแบบฟิวชั่นตัวแรกจะช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่ดีและลดแรงงานในสถานที่ให้น้อยที่สุด

บ่อยครั้งจำเป็นต้องจัดแนวใยแก้วนำแสงให้ตรงกับใยแก้วนำแสงอื่นหรืออุปกรณ์อิเล็กโทรออปติกเช่นไดโอดเปล่งแสงไดโอดเลเซอร์หรือตัวปรับสัญญาณซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการจัดแนวใยแก้วอย่างระมัดระวังและวางให้สัมผัสกับอุปกรณ์ หรืออาจใช้เลนส์เพื่อช่วยให้เกิดการเชื่อมต่อผ่านช่องว่างอากาศ โดยทั่วไปขนาดของโหมดใยแก้วจะมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของโหมดในไดโอดเลเซอร์หรือชิปแสงซิลิคอน มาก ในกรณีนี้ จะใช้ใยแก้ว แบบเรียวหรือแบบมีเลนส์เพื่อจับคู่การกระจายสนามโหมดใยแก้วกับองค์ประกอบอื่น เลนส์ที่ปลายใยแก้วสามารถขึ้นรูปได้โดยใช้การขัดเงา การตัดด้วยเลเซอร์^{[ 102 ]}หรือการเชื่อมต่อแบบฟิวชั่น

ในสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการ ปลายไฟเบอร์เปลือยจะถูกเชื่อมต่อโดยใช้ระบบปล่อยไฟเบอร์ ซึ่งใช้เลนส์วัตถุของกล้องจุลทรรศน์ในการโฟกัสแสงให้แคบลงจนถึงจุดเล็กๆ แท่นเลื่อน ความแม่นยำสูง (โต๊ะกำหนดตำแหน่งขนาดเล็ก) จะถูกใช้เพื่อเคลื่อนย้ายเลนส์ ไฟเบอร์ หรืออุปกรณ์ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการเชื่อมต่อที่ดีที่สุด ไฟเบอร์ที่มีตัวเชื่อมต่อที่ปลายจะทำให้กระบวนการนี้ง่ายขึ้นมาก: เพียงแค่เสียบตัวเชื่อมต่อเข้ากับตัวปรับลำแสงไฟเบอร์ออปติกที่จัดตำแหน่งไว้ล่วงหน้า ซึ่งมีเลนส์ที่วางตำแหน่งไว้อย่างแม่นยำกับไฟเบอร์หรือสามารถปรับได้ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการฉีดแสงที่ดีที่สุดในไฟเบอร์แบบโหมดเดียว ทิศทาง ตำแหน่ง ขนาด และการกระจายตัวของลำแสงจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุด ด้วยการปรับให้เหมาะสมอย่างดี ประสิทธิภาพการเชื่อมต่อจะอยู่ที่ 70 ถึง 90%

หากใช้ใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดี่ยวที่ขัดเงาอย่างเหมาะสม ลำแสงที่ปล่อยออกมาจะมีรูปร่างแบบเกาส์เซียนที่สมบูรณ์แบบเกือบทั้งหมด แม้ในระยะไกล หากใช้เลนส์ที่ดี เลนส์จะต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะรองรับค่ารูรับแสงเชิงตัวเลขเต็มที่ของใยแก้วนำแสง และต้องไม่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนในลำแสงโดยทั่วไปจะใช้ เลนส์แอสเฟอริก

ที่ความเข้มแสงสูงกว่า 2 เมกะวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร เมื่อเส้นใยได้รับแรงกระแทกหรือได้รับความเสียหายอย่างกะทันหัน อาจเกิด การหลอมละลายของเส้นใยได้ การสะท้อนจากความเสียหายจะทำให้เส้นใยระเหยไปทันทีก่อนที่จะขาด และข้อบกพร่องใหม่นี้ยังคงสะท้อนแสงอยู่ ทำให้ความเสียหายแพร่กระจายกลับไปยังตัวส่งสัญญาณด้วยความเร็ว 1–3 เมตรต่อวินาที (4–11 กม./ชม., 2–8 ไมล์ต่อชั่วโมง) ^{[ 103 ] [ 104 ]}ระบบควบคุมเส้นใยแบบเปิดซึ่งรับประกันความปลอดภัยของดวงตาเลเซอร์ในกรณีที่เส้นใยขาด สามารถหยุดการแพร่กระจายของการหลอมละลายของเส้นใยได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 105 ]}ในสถานการณ์ เช่น สายเคเบิลใต้น้ำ ซึ่งอาจใช้ระดับพลังงานสูงโดยไม่จำเป็นต้องใช้ระบบควบคุมเส้นใยแบบเปิด อุปกรณ์ป้องกันการหลอมละลายของเส้นใยที่ตัวส่งสัญญาณสามารถตัดวงจรเพื่อลดความเสียหายให้น้อยที่สุด

ดัชนีหักเหของเส้นใยจะแปรผันเล็กน้อยตามความถี่ของแสง และแหล่งกำเนิดแสงก็ไม่ได้เป็นแสงเอกรงค์อย่างสมบูรณ์ การกระจายแสงสีเกิดขึ้นจากทั้งโครงสร้างนำคลื่นของเส้นใยและคุณสมบัติการกระจายแสงของแก้วเอง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วส่วนประกอบหลังจะมีอิทธิพลมากกว่า การปรับแหล่งกำเนิดแสงเพื่อส่งสัญญาณยังทำให้แถบความถี่ของแสงที่ส่งผ่านกว้างขึ้นเล็กน้อย ซึ่งส่งผลให้ในระยะทางไกลและที่ความเร็วในการปรับสัญญาณสูง ส่วนต่างๆ ของแสงอาจใช้เวลาต่างกันในการมาถึงตัวรับ ทำให้ในที่สุดสัญญาณนั้นไม่สามารถแยกแยะได้^{[ 108 ]}ปัญหานี้สามารถเอาชนะได้หลายวิธี รวมถึงการใช้ตัวทวนสัญญาณเพิ่มเติมและการใช้เส้นใยที่มีความยาวค่อนข้างสั้นซึ่งมีการ ไล่ระดับดัชนี หักเห ในทิศทางตรงกันข้าม

• อากราวาล, โกวินด์ (2010). ระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง (PDF) (ฉบับที่ 4). ไวลีย์. doi : 10.1002/9780470918524 ​​. ISBN 978-0-470-50511-3.
• Gambling, WA (2000). "การเติบโตอย่างต่อเนื่องของใยแก้วนำแสง". IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics . 6 (6): 1084– 1093. Bibcode : 2000IJSTQ...6.1084G . doi : 10.1109/2944.902157 . S2CID  23158230 .
• Mirabito, Michael MA; และ Morgenstern, Barbara L., เทคโนโลยีการสื่อสารใหม่: การประยุกต์ใช้ นโยบาย และผลกระทบฉบับที่ 5 สำนักพิมพ์ Focal Press, 2004 ( ISBN) 0-240-80586-0)
• Mitschke F., ใยแก้วนำแสง: ฟิสิกส์และเทคโนโลยี , Springer, 2009 ( ISBN) 978-3-642-03702-3)
• Nagel, SR; MacChesney, JB; Walker, KL (1982). "ภาพรวมของกระบวนการและประสิทธิภาพของการตกตะกอนไอสารเคมีแบบดัดแปลง (MCVD)" IEEE Journal of Quantum Electronics . 30 (4): 305– 322. Bibcode : 1982ITMTT..30..305N . doi : 10.1109/TMTT.1982.1131071 . S2CID  33979233 .
• Rajiv Ramaswami; Kumar Sivarajan; Galen Sasaki (27 พฤศจิกายน 2009). เครือข่ายใยแก้วนำแสง: มุมมองเชิงปฏิบัติ . Morgan Kaufmann. ISBN 978-0-08-092072-6.
• ฟรีดแมน, โทมัส แอล. (2007). โลกแบน . พิคาดอร์. ISBN 978-0-312-42507-4.หนังสือเล่มนี้กล่าวถึงบทบาทของใยแก้วนำแสงในการส่งเสริมโลกาภิวัตน์และการปฏิวัติวงการสื่อสาร ธุรกิจ และแม้กระทั่งการกระจายเงินทุนระหว่างประเทศ
• GR-771, ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ปิดรอยต่อสายไฟเบอร์ออปติก , Telcordia Technologies, ฉบับที่ 2, กรกฎาคม 2551 กล่าวถึงอุปกรณ์ปิดรอยต่อสายไฟเบอร์ออปติกและฮาร์ดแวร์ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อฟื้นฟูความสมบูรณ์ทางกลและทางสิ่งแวดล้อมของสายไฟเบอร์หนึ่งเส้นหรือมากกว่าที่เข้าสู่ตัวกล่องหุ้ม

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับใยแก้วนำแสง

• คู่มือเกี่ยวกับใยแก้วนำแสงของ Lennie Lightwave , สมาคมใยแก้วนำแสง, 2016
• Paschotta, Rüdiger (25 กันยายน 2013). "คู่มือเกี่ยวกับใยแก้วนำแสงแบบพาสซีฟ" . สารานุกรม RP Photonics . RP Photonics . สืบค้นเมื่อ17 ตุลาคม 2013 .
• " เส้นใย " บทความในสารานุกรมฟิสิกส์และเทคโนโลยีเลเซอร์ ของ RP Photonics
• " เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง " บริษัท เมอร์คิวรี คอมมิวนิเคชั่นส์ จำกัด สิงหาคม 1992
• " โฟโตนิกส์และอนาคตของใยแก้วนำแสง " บริษัท เมอร์คิวรี คอมมิวนิเคชั่นส์ จำกัด มีนาคม 1993
• ใยแก้วนำแสง - พื้นฐานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่Wayback Machine (เก็บถาวรเมื่อ 23 ตุลาคม 2018) เว็บไซต์ให้ความรู้จาก Arc Electronics
• วิดีโอบรรยายจาก MIT: ทำความเข้าใจเกี่ยวกับเลเซอร์และใยแก้วนำแสง
• Ajoy Ghatak และ K. Thyagarajan, "ท่อนำคลื่นแสงและเส้นใยนำแสง" (PDF) , พื้นฐานของโฟโตนิกส์ , สถาบันเทคโนโลยีแห่งอินเดีย, เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 24 เมษายน 2556
• การสาธิตออนไลน์เกี่ยวกับการกระจายแสงสีที่สถาบันโทรคมนาคม มหาวิทยาลัยสตุทการ์ท