فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری چیست؟

آن چه امروزه به نام فیبر نوری نامیده می شود، الیاف یا رشته های بسیار نازکی از جنس شیشه است که باریکی آن ها به ابعاد موهای سر انسان می رسد. این الیاف معمولا به صورت چند دسته ای درون یک غلاف در کنار یکدیگر قرار می گیرند که به نام کابل نوری شناخته می شوند و به منظور تبادل سیگنال های نوری در مسافت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

نکته قابل توجه در فیبر نوری در این است که هر رشته از فیبر نوری سیگنال را به یک سمت هدایت می کند ،به عبارتی برای ارسال و دریافت اطلاعات لازم است 2 رشته فیبر نوری استفاده گردد که یکی برای ارسال اطلاعات و دیگری برای دریافت اطلاعات بکار برده می شود .

هر فیبر نوری خود به تنهایی از بخش هایی به شرح ذیل تشکیل می شود:

▪ مغزی یا Core: رشته بسیار باریکی از جنس شیشه دورن مرکز به عنوان محور فیبر که سیگنال ها را از خود عبور می دهد.

▪ پوشش انعکاسی یا Cladding : که بلافاصله پس از مغزی قرار گرفته و دور آن را به منظور ایجاد خاصیت انعکاس آینه ای می پوشاند.

▪ پوشش خارجی یا Outside Jacket : که از جنس پلاستیک بوده و به منظور حفاظت فیبر در مقابل آسیب ناشی از ضربه و یا رطوبت به کار می رود.

درون هر کابل نوری، چند صد فیبر نوری قرار گرفته است و درنهایت خود کابل به کمک یک غلاف مورد محافظت قرار می گیرد.

فیبر های نوری دو نوع متداول دارند::

ـ فیبر منفرد

ـ فیبر چند رشته ای

فیبر های نوع منفرد از مغزی بسیار نازکی تشکیل یافته اند، (ضخامتی معادل ۹ میکرون) و نور لیزری مادون قرمز را با طول موجی معادل ۱۳۰۰ تا ۱۵۰۰ نانومتر را منتقل می کنند. اما فیبر های چند رشته ای قطر مغزی بزرگتری دارند (ضخامتی معادل ۵/۶۲ میکرون) و نور مادون قرمز با طول موج ۸۵۰ الی ۱۳۰۰ نانو متر را از دورن خود منتقل می کنند.

برخی از فیبرهای نوری از جنس پلاستیک ساخته می شوند؛ این نوع فیبرها مغزی بزرگتر از دو نوع پیش گفته دارند یعنی چیزی در حدود یک میلیمتر قطر مغزی آنها است و قادر به انتقال نور قرمز مرئی با طول موج ۶۵۰ نانو متر هستند.

● نحوه انتقال نور از درون یک فیبر نوری

نور در حالت معمول در یک خط مستقیم منتشر می شود و برای تعویض جهت باید از یک جسم با قابلیت انعکاس مطلوب همچون آینه در مسیر و محل تغییر جهت استفاده کرد. اما اگر در مسیر چندین پیچ و خم قرار گرفته باشد، آنگاه رساندن نور از یک مسیر غیر مستقیم با یک چراغ قوه مشکل به نظر می رسد.

نور دورن یک کابل نوری از میان مغزی آن عبور می کند، در این مسیر پوشش انعکاسی که سراسر طول فیبر و دور تا دور آن را در بر گرفته است؛ درست همانند یک آینه عمل نموده و سبب پیدایش انعکاس نور در سراسر مسیر فیبر می شود، در نتیجه نور هرگز از مسیر منحرف نشده و تا انتهای طول کابل به راه خود ادامه خواهد داد.

● سیستم باز پخش فیبر نوری

در حقیقت به منظور درک کارایی و عملکرد فیبر نوری در شبکه های مخابراتی و ارتباطی می توان چگونگی برقراری ارتباط میان کشتی های نظامی در در جریان جنگ جهانی دوم و با توجه به حفظ سکوت رادیویی طی ارتباط مثال زد. در این شرایط کشتی که می خواست پیام را به کشتی مقصد ارسال کند، ابتدا پیام را به حالت کد های مورس تبدیل و سپس برای ارسال آن از یک اتاقک که پنجره ای دورن آن قرار داشت و به کمک روشن و خاموش کردن چراغ اتاقک استفاده می کرد.

البته این نحوه ارتباط در شرایط نزدیک بودن شناورها به یکدیگر امکان پذیر است؛ اما حال تصور کنید هر یک از این کشتی ها کیلومتر ها از یکدیگر فاصله داشته باشند ولی یک کابل نوری میان آنها قرار گرفته و وظیفه برقراری ارتباط را بر عهده داشته باشد، در این حالت سیستم باید از اجزایی تشکیل شده باشد که در ادامه آمده است:

▪ فرستنده: با هدف تولید و رمزگذاری پیام های نوری، فرستنده در حقیقت عمل قطع و وصل جریان سیگنال های نوری و هدایت آنها دورن فیبر را بر عهده دارد. طول موج های رایج این سیگنال ها عبارتند از ۸۵۰، ۱۳۰۰ و ۱۵۵۰ نانو متر.

▪ فیبر نوری: به عنوان یک کانال ارتباطی میان مبدا و مقصد پیام

▪ تقویت کننده نوری: به منظور تقویت و جبران افت سیگنال ناشی از فواصل دور، در مسافت های بالا تر از یک کیلو متر جریان سیگنال ها دورن فیبر دچار افت می شود و به منظور جبران این افت می بایست در چندین نقطه از مسیر از تقویت کننده های مخصوص استفاده شود که به نام تقویت کننده های لیزری نیز شهرت دارند.

▪ گیرنده: که وظیفه دریافت و رمز گشایی پیام ها را برعهده دارد، سیگنال های دریافتی را رمز گشایی نموده و آنها را به سیگنال های سازگار با سیستم هایی همچون تلفن، تلویزیون و رایانه می کند.

● مزایای استفاده از فیبرهای نوری

در یک مقایسه میان سیم های رایج و فیبر نوری به این که چرا استفاده از فیبرهای نوری صنعت ارتباطات را امروزه دچار تحول و دگرگونی عظیمی کرده است، پی خواهیم برد.

به طور کلی فیبر های نوری در مقایسه با سیم [های مسی] مزایای بسیاری دارد که توجیه مهندسی کاربری آن را به عنوان جایگزین برتر سیم ها در پی دارد:

▪ ارزانتر: در حقیقت کیلومترها کابل نوری در نهایت از سیم های مسی ارزانتر تمام می شوند.

▪ باریکتر: قطر فیبر های نوری بسیار باریکتر از سیم های مسی است.

▪ ظرفیت بالاتر انتقال: به دلیل بالا بودن ظرفیت انتقال دیتا از طریق فیبر نوری نسبت به سیم مسی می توان حجم بیشتری از اطلاعات را به صورت همزمان از طریق آنها مبادله کرد.

▪ افت سیگنال کمتر: میزان افت سیگنال در فیبر نوری بسیار کمتر از سیم های مسی است.

▪ سیگنال های نوری: برخلاف سیگنال های الکتریکی در سیم های مسی، هیچ گونه تداخلی برای سیگنال های در جریان درون فیبر هایی که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند ایجاد نخواهد کرد و این به معنای تماس تلفنی با کیفیت صدای مطلوب تر و تصاویر تلویزیونی با وضوح بیشتر است.

▪ توان کمتر: سیگنال های نوری به فرستنده های کم توان تری نسبت به فرستنده های سیگنال الکتریکی در سیم های مسی نیازمند هستند و این امر تاثیر چشم گیری در کاهش هزینه ها دارد.

▪ سیگنال های دیجیتال: فیبرهای نوری جهت تبادل دیتا در حالت دیجیتال و استفاده در شبکه های رایانه ای بسیار مناسب هستند.

▪ بدون خطر اشتعال: چراکه هیچ نوع جریان الکتریسیته ای از دورن آنها عبور نمی کند.

▪ وزن سبک: وزن فیبرهای نوری در مقایسه با سیم های مسی بسیار کمتر است.

---

کانکتورهای به کار گرفته شده در فیبر نوری :

ST Connector :

SC Connector :

---

حالتهای مختلف استفاده از فیبر نوری :

Single Mode Fiber ( SMF ):در این حالت تنها یک فرکانس و سیگنال روی فیبر ارسال می گردد و به همین منظور به مسافتهای طولانی میتوان این سیگنال و فرکانس را ارسال نمود

MultiMode Fiber ( MMF ): در این حالت فرکانسهای متعددی را روی فیبر ارسال می گردد و در صورت استفاده از فیبر های نوری ارزان قیمت در این حالت امکان تداخل سیگنال در این شرایط وجود دارد