فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد ؟

تاریخچه توسعه Optical Fiber :

اولین کسانی که نظریه انتقال اطلاعات از طریق نور را پیشنهاد کردند ، افرادی بودند که از توانایی انتقال نور در سطح زمین آگاه بودند اما وجود موانعی طبیعی در سطح زمین ، توسعه این تکنولوژی را به ناخیر انداخت . بعدها استفاده از انواع کابل برای انتقال نور توسط متخصصین مطرح شد و هدایت نور توسط آیینه و عدسی‌ها مورد آزمایش قرار گرفت . اما به دلیل مشکل در تنظیم عدسی و آیینه‌ها این راه هم به بن بست منتهی شد .

قدم‌ها در سیر تکامل فیبرهای نوری ، بعد از اختراع فوتوفون در سال ۱۸۸۰ توسط السکاندر گراهام بل برداشته شد که انتقال صدا توسط نور را تا چند صد متر ممکن می‌ساخت  . در این روش ، انتقال اطلاعات توسط نور خورشید تابییده شده بر فوتوسل ( گیرنده ) انجام می‌شد که با وجود محدودیت ارسال تا شعاع کمتر از ۲۰۰ متر ، سیر تکامل انتقال از طریق نور باز هم متوقف شد .

تا اینکه پیشنهاد شکست نور در سال ۱۸۴۰ توسط   Daniel Colladon و Jacques babinet در پاریس مطرح شد . پیشنهاد انتقال نور توسط شیشه که از بهترین پیشنهاد‌های ممکن بود ، اولین بار توسط کاکو و کوکهام انجام شد که این پیشنهاد  قادر بود اطلاعات را تا سرعت ۱۰۰ مگابایت بر ثانیه انتقال دهد اما این بستر شیشه‌ای انرژی بسیاری را اتلاف می‌داد . سرانجام این اتلاف انرژی توسط شرکت کورینگ گلس به حداقل خود یعنی کمتر از ۲۰ دسی بل کاهش یافت و در سال ۱۹۶۰ با اختراع اشعه ایکس سیر تکامل انتقال از طریق فیبر نوری آغاز شد .

نحوه ارسال نور در فیبر نوری :

ارسال و هدایت نور در فیبر نوری توسط آیینه‌ها و عدسی‌های زیادی انحام می‌شود تا نور تابانده شده به راحتی در پیچ و خم‌ها از یک نقطه ، از طریق جهش‌های پیوسته انتقال یابد . درجه انتقال نور به جنس و خلوص شیشه در کابل‌ها بستگی دارد و اگر ناخالصی زیاد باشد ، به عنوان مثال بیش از ۵۰% از نور در طول موج ۱۳۰۰ نانومتر تضعیف می‌شود .

بررسی سیستم فیبر نوری :

هنگام استفاده از فیبر نوری برای راه اندازی شبکه ، در ارسال اطلاعات در دو نقطه بسیار دور پارامتر‌های مختلفی نقش دارند که در ادامه برخی از آن‌‌ها را معرفی می‌کنیم .

• فرستنده دیتا : فرستنده دیتا‌ها با با تبدیل اطلاعات مورد نظر به تابش‌های نور می‌تواند Data مورد نظر ما را به سمت مقثد ارسال کند .
• تقویت کننده نوری ( بازتاب کننده ) : تقویت کننده‌ها با تقویت نور‌های تابانده شده مانع تضعیف نور و در نتیجه تغییر یا از بین رفتن اطلاعات می‌شوند .
• دریافت کننده :  دستگاه دریافت کننده با دریافت و رمزگشایی سیگنال‌های دریافت شده ، دیتای مورد نظر ما را برای استفاده مجدد بازسازی می‌کند .

مزایا و معایب استفاده از Optical Fiber :

• هزینه کمتر : در اندازه و مقیاسای بزرگ ، استفاده از فیبر نوری بجای کابل‌های مسی به صرفه‌تر است .
• ضخامت کمتر :  قطر فیبر نوری بسیار باریک‌تر از کابلای مسی است و فضای کمتری را اشغال می‌کند .
• حذف کالیژن ( تداخل ) : بر خلاف کابل‌های مسی ، در فیبر نوری تداخل بسته‌های یا کالیژن وجود نخواهد داشت .
• وزن کمتر : به دلیل وزن کمتر فیبر نوری نسبت به کابلای مسی ، کارایی و نصب و نگهداری بسیار پربازده‌تر است .
• فاصله زیاد : فیبر نوری قابلیت انتقال اطلاعات در شبکه‌هایی با فاصله وسیع ( WAN ) را ممکن کرده است .
• سرعت بالا : فیبر نوری قابلیت انتقال اطلاعات تا ۱۰ گیگابایت بر ثانیه و بیشتر را دارا است .
• پهنای باند : در حال حاظر پهنای باند SMF بالغ بر ۴۰ گیگابایت بر ثانیه است .
• عدم احتیاج به Repeater :  به دلیل استفاده از نور و به شرط مرغوب بودن هسته ، تا چندین کیلومتر احتیاج به تقویت کننده‌ها نخواهد بود .

اما با وجود مزایای فراوان فیبر نوری ، معایبی هم در این نوع کابل وجود دارد که عبارتند از :

• کابلکشی باید با ظرافت و دقت بسیار زیادی انجام شود .
• شکسن فیبر در مواقع رد شدن از زاوایا
• کشش پذیری کم در فیبرهای ظرفیت بالا

انواع فیبر نوری :

فیبرهای نوری به دو گروه تک حالتی و چند حالتی تقسیم بندی می‌شوند .

• فیبر تک حالتی یا single-mode در هر زمان تنها یک سیگنال نوری را انتشار می‌دهد.
• فیبر چند حالتی یا multi-mode در هر زمان مشخص می‌تواند ۱۰۰‌ها واحد نور را انتشار دهد .

فیبر ها به چندین دسته با مشخصات خاصی تقسیم بندی می‌شوند که این دسته‌ها عبارتند از :

• فیبر چند مدی با ضریب شکست پله‌ای
• فیبر تک مدی با ضریب شکست پله‌ای
• فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی
• فیبر چند مدی تمام پلاستیک
• فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست مرحله ای
• فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست پله ای
• فیبر چند مدی با ضریب شکست مرحله‌ای

با توجه به این که مبحث Optical Fiber بسیار گسترده است ، ادامه‌ی توضیحات را در مقاله تکمیلی خدمت شما کاربران عزیز ارائه خواهیم کرد .