فیبر نوری چیست و چه انواعی دارد؟

فیبر نوری در انگلیسی Optical Fiber به رشته‌های بلندی گفته می‌شود که از یک ماده شفاف از جنسی مانند شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود گفته می‌شود که نوری را از یک سمت آن به سمت دیگر آن وارد می‌شود را از سمت دیگر خارج می‌کند. پهنای باند کابل‌های فیبر نوری بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی است و داده‌هایی که به آن داده می‌شود مانند صوت و تصویر و … را در پهنای باند بالایی تا ۱۰ گیگابایت بر ثانیه می‌تواند انتقال دهد. امروزه بحث فیبر نوری و فراگیرشدن آن را در همه‌جا به دلیل پهنای باند بالای آن و به دلیل تاخیر کم‌تری که نسبت به مخابرات ماهواره‌ای دارد بسیار می‌شنویم و در این مقاله می‌خواهیم به فیبر نوری چیست بپردازیم.

فیبر نوری چیست و چه انواعی دارد؟

ساختار فیبر نوری

از فیبر نوری که معمولا جنس آن از سیلیسیم دی اکسید است برای انتقال دیتا استفاده می‌شود. انتقال دیتا در فیبر نوری توسط نور لیزر انجام  می‌شود. کابل‌های فیبر نوری معمولا کمتر از یک اینچ قطر دارند. این کابل‌ها از مجموعه‌ای از فیبرها تشکیل شده‌اند. با استفاده از فیبر نوری می‌توانید صدها هزار فایل و مکالمه صوتی را انتقال دهید. ظرفیت و پهنای باند کابل‌های فیبر نوری از ۲.۵ گیگابایت تا گیگابایت بر ثانیه است. کابل‌های فیبر نوری از چندین لایه تشکیل شده‌اند که دورنی‌ترین آن را هسته می‌نامند. هسته فیبر نوری باید از جنسی باشد که قابلیت بازتاب کامل نور را داشته باشد و معمولا جنس آن از شیشه خالص است. برای پایین آوردن هزینه ساخت کابل‌های فیبر نوری، هسته را از جنس پلاستیک کاملا بازتابنده می‌سازند. کابل‌هایی که هسته آن‌ها از جنس پلاستیک باشد کیفیت پایین‌تری دارند و به همین جهت از آن‌ها برای انتقال دیتا در فواصل کوتاه استفاده می‌شود. اطراف پوسته‌ی کابل فیبر نوری بخش پوسته قرار دارد و این بخش هم معمولا از جنس شیشه یا پلاستیک است. هسته و پوسته با هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند. این رابط بازتابنده باعث می‌شود، نور در هسته تابیده شده تا از سطحی به طرف مرکز هسته بازتابیده شود و در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته است که آن را بازتاب داخلی کلی می‌نامند.

قطر هسته و پوسته در نوع معمول و رایج کابل‌های فیبر نوری ۱۲۵ میکرون است. اطراف پوسته، لایه محافظ کابل نوری قرار دارد. جنس این لایه محافظ معمولا از پلاستیک است. کل این لایه‌ها را پوششی از جنس پلاستیک سخت در بر می‌گیرد و کل کابل توسط این لایه پوشیده می‌شود.

ارسال نور در کابل های فیبر نوری

برای روشن کردن راهرویی که هیچ پیچ و خمی ندارد از یک لامپ استفاده می‌شود اما اگر راهرو دارای پیچ و خم باشد بایستی برای روشن کردن راهرو از آینه استفاده کرد. به همین ترتیب در کابل‌های فیبر نوری، نور از طریق هسته توسط جهش‌های پیوسته باتوجه سطح آبکاری شده آن حرکت می‌کند. نوری که توسط هسته تابانده شده است به دلیل این که سطح کابل فیبر نوری آبکاری شده است جذب نمی‌شود و همین امر سبب می‌شود که نور در این کابل‌ها مسافت طولانی را بپیماید. ضعیف شدن نور در کابل‌های فیبر نوری به دو عامل بستگی دارد:

1. درجه خلوص شیشه به کار رفته در کابل‌های فیبر نوری
2. طول موج نور انتقالی

سیستم رله در فیبر نوری

سیستم رله در فیبر نوری را می‌توان به مخابره پیام بین دو ناو دریایی تشبیه کرد. فرض کنید یک ناو می‌خواهد پیامی را به ناو دیگری مخابره کند برای این‌کار ابتدا کاپیتان ناو اول پیغام را به ملوان مستقر بر روی عرشه کشتی ارسال می‌کند. ملوان، پیام دریافتی را به کدهای مورس ترجمه کرده و آن را با نورافکن به ناو دیگر و ملوان ناو دیگر منتقل می‌کند. ملوان دوم، کدهای مورس را به یک زبان تبدیل می‌کند و پیغام را برای کاپیتان ناو ارسال می‌کند. اگر فاصله بین دو ناو خیلی زیاد باشد از فیبر نوری برای ارسال و مخابره پیغام‌ها استفاده می‌شود.

عناصر سیستم رله فیبر نوری عبارتند از:

• فرستنده
• بازتاب نوری
• دریافت کننده نوری

مزایای فیبر نوری در مقایسه با کابل‌های مسی

1. پهنای باند بالاتر
2. ضخامت کمتر
3. قیمت ارزان‌تر
4. عدم تداخل
5. مصرف برق پایین
6. تضعیف ناچیز
7. انعطاف پذیری
8. اشتعال‌زا نبودن
9. وزن سبک
10. فاصله
11. پایداری
12. سرعت
13. ترویج نوری
14. قابلیت تعمیر
15. عدم برقراری انشعاب غیرمجاز
16. عدم استفاده از الکتریسیته
17. ایمنی بسیار بالا در مقابل نویز
18. عدم نیاز به تقویت کننده سیگنال یا repeater

معایب فیبر نوری

• نیاز به دقت بالا در کابل کشی
• نیاز به محافظت بالا برای فیبرهایی که از درون حوضچه می‌گذرند.
• محدودیت میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف
• امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین

انواع فیبر نوری

• Single Mode

این نوع از کابل‌های فیبر نوری دارای یک هسته کوچک هستند. کابل‌های Single Mode برای نور لیزری مادون قرمز (طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانو متر) مناسب هستند. کابل‌های Single Mode یک سیگنال نوری را در هر زمان می‌توانند منتشر کنند.

• Multi Mode

کابل‌های Multi Mode فیبر نوری هسته بزرگتری نسبت به کابل‌های Single Mode دارند. این کابل‌ها می‌توانند نور مادون قرمز را از طریق LED ارسال نمایند. در کابل‌های Multi Mode صدها حالت نور را به طور هم‌ زمان می‌توانند انتقال پبدا کنند.

کاربردهای فیبر نوری

1. کاربرد در حسگرها
2. کاربرد در مخابرات
3. کاربردهای نظامی
4. کاربرد در روشنایی
5. کاربردهای پزشکی

سیستم های مخابرات فیبر نوری

یکی از مواردی که در جهان امروز اهیمت پیدا کرده است گسترش ارتباطات راه دور و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری است. از مهم‌ترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری نیز سرعت دقت و تسهیل است. یکی از پراهیمت‌ترین مواردی که باعث انتقال فیبر نوری به حوزه مخابرات شده آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی است. از قابلیت‌های فرستادن اطلاعات در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی تقسیم‌بندی در حوزه زمانی است به این معنی که مخابرات دیجیتال توانایی تامین پتانسیل کافی برای استفاده از امکان مخابره اطلاعات در پکیج‌های کوچک انتقال در حوزه زمانی را دارا است. مثلا عملکرد مخابرات فیبر نوری که توانایی ۲۰ مگاهرتز و پهنای باند ۲۰ کیلوهرتز ظرفیت اطلاعاتی ۰.۱ % را دارا است.

فناوری ساخت فیبرهای نوری

فیبر نوری در ابتدا در یک میله شیشه‌ای موسوم به نام پیش سازه از جنس سیلیکا ایجاد شده و در ادامه نیز در فرآیند جداگانه‌ای، این میله کشیده می‌شود و در نهایت به فیبر تبدیل می‌شود. روش‌های متعددی از سال ۱۹۷۰ تا به امروز برای ساخت پیش سازه‌ها را شاهد بودیم و اغلب این روش‌ها برمبنای رسوب‌دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل لوله‌ای به عنوان پایه قرار دارند. این روش‌ها عبارتند از:

1. رسوب‌ دهی محوری در فاز بخار
2. رسوب‌ دهی بیرونی در فاز بخار
3. رسوب‌ دهی داخلی در فاز بخار

برای ساخت پیش سازه نیاز به موادی ازقبیل تتراکلرید سیلیکون برای تامین لایه‌های شیشه‌ای، تتراکلرید ژرمانیوم برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش ‌سازه، اکسی کلرید فسفریل برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش ‌سازه، گاز فلوئور برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف، گاز هلیوم برای نفوذ حرارتی و حباب‌ زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله، گاز کلر برای آب‌‌زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی هستند.

مراحل ساخت فیبر نوری

• مرحله ساخت صیقل گرمایشی

بعد از اینکه لوله نصب شد با گازهای کلر و اکسیژن در دمای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسیوس صیقل داده می‌شود و به این ترتیب بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج می‌شود.

• مرحله اچینگ

در این مرحله، لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه با عبور گازهای کلر، اکسیژن و فرئون خورده می‌شود و به این ترتیب ناهمواری‌ها و ترک‌های سطحی که برروی جدار داخلی لوله قرار دارد از بین می‌رود.

• لایه نشانی ناحیه غلاف

در این مرحله، ماده تترا کلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار با گازهای هلیوم وارد لوله شیشه‌ای شده و در حالتی که مشعل اکسید هیدروژن در طول لوله با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ میلی لیتر در دقیقه حرکت می‌کند دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد کرده و باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی می‌شود.

در این مقاله سعی کردیم تا اطلاعات جامع و مختصری را برای شما عزیزان در مورد فیبر نوری فراهم آوریم. پیروز و سربلند باشید. برای استفاده از خدمات شبکه در کرج و پشتیبانی شبکه در کرج با ما تماس بگیرید:

دیدگاه‌ها بسته شده‌اند.