فیبر نوری یک موجبر عایق است که در فرکانس های نوری کار می کند و معمولا به شکل استوانه است. ظرفیت فیبر نوری به نحوه ساخت، جنس مواد تشکیل دهنده و پهنای طیف منبع نور آن بستگی دارد.
کابل های فیبر نوری که به اندازه قطر موی انسان نازک می باشند می توانند پیام ها را با استفاده از نور با سرعت نور منتقل کنند. آنها نسبت به کابل های مسی پهنای باند بیشتری ارائه می دهند و به گزینه‌ای برای برآورده کردن نیازهای عصر اینترنت تبدیل شده‌اند که در آن مقادیر زیادی دیتا (مانند برنامه‌های ویدئویی) باید به طور آنی به هزاران مشترک در مسافت های دور ارسال شود.
این کابل ها نه تنها در سیستم های ارتباطی، بلکه در شبکه‌های صنعتی، سنجش و کاربردهای اویونیک (الکترونیک هوانوردی) نیز استفاده می‌شوند.
برای ایجاد یک ارتباط به یک فرستنده (Transmitter)، یک مدیا برای انتقال (Transmission Meduim) و یک گیرنده (Reciever) نیاز است، فرستنده ها و گیرنده ها وظیفه ارسال و دریافت داده ها را به عهده دارند که در اصطلاح به آنها ماژول های فیبر نوری گفته می شود.
تار فیبر نوری از چندین لایه ساخته شده است که هر کدام وظیفه‌های خاص خود را در انتقال نور و اطلاعات دارند. ساختار اصلی تار فیبر نوری شامل موارد زیر است:
- هسته (Core) : این بخش مرکزی تار فیبر نوری است و مسیری است که نور در آن حرکت می‌کند. هسته از مواد شیشه‌ای با ضریب شکست بالا ساخته می‌شود تا نور درون تار تقریباً رفتار انکساری داشته باشد و از ازدیاد تلفات نور جلوگیری شود. قطر هسته بستگی به نوع تار فیبری که استفاده می‌شود دارد و معمولاً در حدود 9 تا 62.5 میکرومتر است.
- پوسته (Cladding) : پوسته محافظی برای هسته تار فیبری است و از ماده شیشه‌ای با ضریب شکست کمتر از هسته ساخته می‌شود. پوسته کمک می‌کند تا نور در هسته حفظ شود و از انتشار نور به خارج تار جلوگیری شود. پوسته عمدتاً باعث افزایش زاویه انکسار کلی تار می‌شود و اجازه می‌دهد نور در تار حفظ شود.
- روکش (Coating) : روکش لایه‌ای است که روی پوسته (Cladding) تار فیبری قرار می‌گیرد. این روکش معمولاً از مواد پلاستیکی یا رزینی ساخته می‌شود و وظیفه‌ای محافظتی برای پوسته دارد. هدف اصلی روکش، جلوگیری از خراشیدگی و آسیب دیدن پوسته است.
انواع تار فیبر نوری:
فیبر نوری سینگل مد (Single Mode Fiber) یا SMF، نوعی فیبر نوری است که برای انتقال سیگنال‌های نوری در فواصل طولانی استفاده می‌شود. در فیبر نوری سینگل مد، نور در یک مد (حالت) خاص حرکت می‌کند و تنها با یک زاویه انتشار دارد. این نوع فیبر نوری از یک هسته بسیار نازک تشکیل شده است که نور را در یک مد خاص هدایت می‌کند. با این وجود، به دلیل قطر کوچک هسته و ضریب انعکاس بالا، افت سیگنال در فیبر نوری سینگل مد کمتر از فیبر نوری مالتی مد است. این به معنای رسیدن به فواصل بلندتر و کاهش نویز و افت سیگنال می‌باشد. بنابراین، فیبر نوری سینگل مد برای انتقال اطلاعات در فواصل طولانی و برنامه‌هایی که نیاز به پهنای باند بالا دارند، مناسب است.
فیبر نوری مالتی مد (Multi Mode Fiber) یا MMF، نوع دیگری از فیبر نوری است که برای انتقال سیگنال‌های نوری در فواصل کوتاهتر استفاده می‌شود. در فیبر نوری مالتی مد، چندین حالت نوری در هسته وجود دارد، به این معنی که نور در زوایای مختلف انتشار می‌یابد. این نوع فیبر نوری دارای یک هسته بزرگتر است که به نور اجازه می‌دهد در چندین مد مختلف حرکت کند. به دلیل اینکه چندین حالت نوری وجود دارد، انتشار سیگنال در فیبر نوری مالتی مد بیشتر است و باعث کاهش کیفیت سیگنال در فواصل بزرگتر می‌شود. بنابراین، فیبر نوری مالتی مد بیشتر در برنامه‌هایی استفاده می‌شود که فواصل کوتاهتر و پهنای باند کمتری نیاز دارند، مانند شبکه‌های داخلی ساختمانی یا اتصالات کوتاه دیتا سنترها.
معرفی کلی فرستنده، گیرنده های فیبر نوری
فرستنده ها و گیرنده های فیبر نوری، از اجزای اصلی شبکه های فیبر نوری هستند که برای ارسال و دریافت اطلاعات از طریق فیبر نوری استفاده می شوند. فرستنده ها و گیرنده های فیبر نوری به صورت جداگانه یا در قالب یک دستگاه ترکیبی (Transceiver) در دسترس هستند. قطر کور core فیبر سینگل مود نسبت به فیبر مالتی مود کوچکتراست. دلیل این نامگذاری نوع نور (لیزر) ارسالی می باشد، در فیبرهای سینگل مود نور (لیزر) ارسالی بصورت تک مود است (یک نور ارسال می شود) درصورتی که در فیبرهای مالتی مود چند دسته نور عبور می کند. این ارسال چند دسته ای نور به معنی ارسال موازی دیتاها نیست، بلکه یک دیتا را از طریق چند مود ارسال می کند.
انواع تلفات افت فیبر نوری
- تلفات جذبی
- تلفات پراکندگی به علت نا همگونی ضریب شکست هسته
- تلفات مرزی
- تلفات خمش
- تلفات در محل اتصالها و پیوندها
- تلفات در ورودی و خروجی فیبر نوری
نحوه ساخت فیبر نوری
برای ساخت فیبر از انواع مواد، عمدتا از تکنیک های زیر استفاده می شود:
- روش MCVD یا رسوب بخار شیمیایی کنترل شده
- روش VAD یا رسوب بخار در محور عمودی
- روش OVD یا رسوب بخار خارجی
- روش OVDPD یا رسوب اکسید روی سطح خارجی
- روش PCVD یا رسوب بخار شیمیایی پلاسما
مزایای کابل های فیبر نوری:
- پهنای باند بیشتر، ظرفیت انتقال بالاتر و سرعت انتقال بیشتر
- تلفات کم در مسافت های طولانی تر
- امنیت بالای سیستم
- مصونیت در برابر پدیده های: هم شنوایی، اثرات میدان های الکتریکی و مغناطیسی و فاکتورهای محیطی
- طراحی بهتر: نازک، سبک، بادوام، تست آسان
- کاهش هزینه کل سیستم
- کم مصرف تر بودن (انرژی)
- انعطاف پذیری در توپولوژی های شبکه
- ایده آل برای مکان های پر خطر به دلیل جرقه نزدن در هنگام قطع
- اشتعال ناپذیری، زیرا الکتریسیته از آن عبور نمی کند
- بدون خطر شوک الکتریکی
- کاهش یافتن مقاومت
- انتقال اطلاعات به صورت دیجیتال از طریق سیگنال های نوری
- تصویب استانداردهای مختلف برای توسعه فیبر نوری
کاربرد فیبر نوری در صنایع مختلف
فیبر نوری یکی از مهمترین نوآوری های صنعتی در قرن بیستم بوده است و در صنایع مختلفی مانند ارتباطات، پزشکی، ابزار دقیق، صنعت خودرو سازی، صنعت گاز، اینترنت خانگی، صنعت نفت، صنعت برق، نظامی و فضایی استفاده می شود.
فیبر نوری در دیتا سنترها
در دیتا سنترها فیبر نوری به عنوان یک راه حل پایدار و با سرعت بالا برای انتقال داده ها استفاده می شود. ارتباطات فیبر نوری اجازه می دهد تا اطلاعات با سرعت بسیار بالا (تا 100 گیگابیت در ثانیه و بیشتر) بین سرورها، دستگاه ها و تجهیزات شبکه در دیتاسنترها منتقل شوند.
فیبر نوری در تجهیزات نظامی
فیبر نوری به دلیل ویژگی های خاصی که دارد از جمله پهنای باند بالا، سرعت بالا، مقاومت بالا در برابر نویز و تداخل الکترومغناطیسی، و قابلیت انتقال اطلاعات در فواصل بلند، در تجهیزات نظامی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
به عنوان مثال: فیبر نوری در شبکه های مخابراتی نظامی برای ارتباطات امن و پایدار استفاده می شود. همچنین در دستگاه های ارتباطی بی‌سیم و ماهواره‌ای از فیبر نوری به عنوان ابزاری برای ارتباط بین دستگاه‌ها و انتقال اطلاعات به صورت سریع و مطمئن استفاده می شود.
علاوه بر این فیبر نوری در تجهیزات نظامی دیگری نیز استفاده می شود مانند سیستم‌های رادار، سیستم های تصویربرداری، سیستم های نظارت و کنترل و سیستم های حفاظتی و امنیتی.
فیبر نوری در نورپردازی
یکی از کاربرهای اصلی فیبر نوری در نورپردازی، در زمینه ایجاد افکت های نوری خاص و جذاب است. با استفاده از فیبر نوری می توان نور را به صورت دقیق و مستقیم به نقاط و مناطق مختلفی از فضا هدایت کرد و از این طریق طراحی های نورپردازی بسیاری را به وجود آورد.
نظر خود را وارد نمایید