language flag language flag

شرکت فاطر مشاور، طراح و مجری پروژه های فیبر نوری

ارائه کننده تجهیزات فیبر نوری، شبکه FTTH و تکنولوژی GPON

فیبر نوری و کاربرد های آن - بخش اول

ما راه های مختلف انتقال اطلاعات را امتحان کرده ایم. وقتی با تلفن ثابت در حال گفت و گو هستیم، یک سیم صدا ها را از ما می گیرد و از طریق سوکت روی دیوار به کابل دیگری منتقل می کند که آن نیز صدا را به تلفن مقصد ارسال می کند. گوشی های موبایل کمی بهتر هستند و برای ارسال و دریافت اطلاعات از امواج رادیویی استفاده می کنند- به این فناوری به دلیل عدم استفاده از کابل بی سیم- Wireless - می گویند. فیبر نوری راه جدیدی ایجاد کرده است. با این روش اطلاعات توسط پرتوی نوری از داخل لوله های شیشه ای یا پلاستیکی به صورت کد گذاری شده ارسال می گردند. در ابتدا این فناوری در سال 1950 برای آندوسکوپی طراحی شد تا از طریق آن پزشکان بتوانند بدون جراحی داخل بدن را ببینند. در دهه 1960 مهندسین راهی پیدا کردند تا از همین فناوری استفاده کرده و تماس های تلفنی را به سرعت نور انتقال دهند.( حدود 186000 مایل یا 300000 کیلومتر بر ساعت در حالت خلا که در کابل فیبر نوری به یک سوم کاهش پیدا می کند).

فناوری نوری
یک کابل فیبر نوری از یک رشته بسیار نازک شیشه یا پلاستیک ساخته شده است که به آن فیبر نوری می گویند. یک کابل می تواند از یک یا دو رشته تا صد ها رشته فیبر در خود داشته باشد. کلفتی هر رشته یک دهم موی بدن انسان است و قادر است حدود 25000 تماس تلفنی را رد و بدل کند. بنابراین کابل فیبر نوری قادر است تا میلیون ها تماس را پشتیبانی کند.

کابل های فیبر نوری تنها با فناوری نور اطلاعات را بین دو مکان جا به جا می کنند. فرض کنید می خواهید از کامپیوتر خودتان با استفاده از فیبر نوری اطلاعاتی را به دوست خود در مکان دیگر ارسال کنید. یک نور لیزری از کامپیوتر اطلاعات الکترونیکی کامپیوتر را به پالس های نوری تبدیل می کند سپس این نور لیزری داخل فیبر نوری قرار می گیرد و به سمت مقصد حرکت می کند. بعد از آن پرتو های نوری در قسمت انتهایی می رسند. دوست شما یک سلول فوتوالکترونیک در اختیار دارد که کار آن دریافت این پالس ها و تبدیل دوباره آن به اطلاعات الکترونیکی است که کامپیوتر می تواند آن را بخواند.

فیبر نوری چطور کار می کند؟
نور با موج های مکرر و برخورد با دیواره از داخل کابل فیبر نوری حرکت می کند. هر فوتون مثل سورتمه روی یخ در داخل لوله حرکت می کند. یعنی پرتوی نور در یک لوله شیشه ای تمیز حرکت می کند و انتظار بر این است که به دلیل شفافیت شیشه نور از مسیر منحرف شود. اما اگر برخورد نور در زاویه سطحی (کمتر از 42 درجه) باشد دوباره انعکاس می کند چرا که این شیشه می تواند مانند یک آینه عمل کند. این پدیده با نام انعکاس کامل داخلی( Total internal reflection) شناخته می شود.

دلیل دیگری که نور را در لوله نگه می دارد ساختار کابل است که از دو بخش متفاوت تشکیل شده است. بخش اصلی کابل که در مرکز قرار دارد Core نام دارد و نور از داخل آن عبور می کند. لایه بیرونی که دور تار را می گیرد یک لایه شیشه ای دیگر به نام Clad است. کار Clad نگه داشتن سیگنال نوری داخل تار است. به دلیل ساختار شیشه ای متفاوت نسبت به Core است که Clad می تواند کار خود را انجام دهد.

انواع مختلف کابل فیبر نوری
فیبر های نوری سیگنال های نوری را در آنچه که mode نامیده می شود جا به جا می کنند. معنای mode مسیری است که پرتو نوری در فیبر طی می کند که به دو دسته تقسیم می گردد. یک دسته حرکت مستقیم و صاف به داخل فیبر (Single mode) و دیگری ایجاد موج در زاویه های مشخص و سطحی(multimode) است.

ساده ترین نوع کابل فیبر نوری نوع "تک حالته- Single mode" است. تار بسیار نازکی بین 5 تا 10 میکرون دارد. در یک فیبر Single mode ، تمام سیگنال ها به صورت مستقیم بدون هیچ انحراف و موجی انتقال پیدا می کند. کابل تلویزیون، اینترنت و سیگنال تلفن از طریق این کابل جابه جا می شوند. این نوع کابل ها خیلی سفت و با انعطاف کم تولید می شوند و می توانند اطلاعات را تا 100 کیلومتر جا به جا کنند.

نوع دیگر کابل فیبر نوری کابل " multimode " است. هر فیبر نوری چند حالته حدود 10 برابر بزرگتر از یک کابل Single mode است. یعنی پرتو فیبر نوری در تار مسیر های مختلفی را طی خواهد کرد. به عبارت دیگر در حالت های مختلف حرکت می کند. کابل های multimode می تواند اطلاعات را در فواصل کوتاه انتقال دهد و برای ارتباط شبکه ای بین کامپیوتر ها کاربرد دارد.

حتی فیبر های کلفت تری نیز هستند که در پزشکی کاربرد دارد با نام "گستروسکوپ". این دستگاه از گلوی بیمار وارد بدن می شود و در تشخیص بیماری داخل شکم کاربرد دارد. گستروسکوپ یک کابل فیبر نوری کلفت است که از فیبر نوری زیاد تشکیل شده است. در قسمت انتهایی این دستگاه یک چشمی با یک لامپ قرار دارد. این لامپ در یک سر کابل را در داخل شکم بیمار روشن می کند. وقتی کابل به شکم بیمار رسید؛ دیواره شکم را روی لنز کابل منعکس می کند. بعد همین مسیر را دوباره به چشمی طی می کند که نزد پزشک است. یک ابزار دیگر هم وجود دارد به نام "فیبر اسکوب" که برای بررسی اجزا غیر قابل دسترس هواپیما بکار گرفته می شود.

این آزمایش فیبر نوری را برای درک بهتر انجام دهید
این آزمایش کوچک توسط جان تیندال دانشمند ایرلندی در سال 1870 انجام شده است.
بهتر است این کار را در جای تاریک مثل حمام یا سینک ظرف شویی انجام دهید. یک بطری پلاستیک کهنه تمیز، چراغ قوه، فویل آلمینیومی و نوار چسب احتیاج دارید. 1. بطری پلاستیک را بردارید و فویل آلمینیوم را به طور کامل دور آن بپیچانید. اگر لازم بود از چسب هم استفاده کنید.
2. بطری را پر از آب کنید.
3. چراغ قوه را روشن کنید و در ته بطری قرار دهید تا کل بطری روشن شود. اگر چراغ قوه را محکم به بطری بچسبانید بهتر جواب می گیرید. باید تا آنجا که می توانید نور را زیاد کنید.
4. کنار سینک قرار بگیرید، بطری را کج کنید تا آب سر ریز شود. نور چراغ قوه را به بطری بتابانید. اگر اتاق تاریک باشد، آبی را که روان است طوری می بینید که گویی نور را با خود حمل می کند. به نحوه حرکت نور در آب دقت کنید؛ پرتو نور همراه با کج شدن مسیر آب کج می شود. اگر نور را نمی بینید باید چراغ قوه قوی تری استفاده کنید.
منبع مقاله
فیبر نوری و کاربرد های آن - بخش دوم