فیبر نوری یک فناوری برای انتقال ترافیک داده به صورت پالس های نور بر روی فیبر های نوری کوچک است. قطر این الیاف تقریباً به اندازه یک تار موی انسان است و معمولاً از سیلیس خالص ساخته می شوند. در این مقاله ضمن آشنایی با فیبر نوری و انواع کابل فیبر نوری، موارد استفاده از آن ها و نحوه کارکرد فیبر نوری را مورد بررسی قرار می دهیم.
فیبرنوری یکی از روش هایی است که برای انتقال اطلاعات استفاده می شود. وقتی که با یک تلفن ثابت به مکالمه می پردازیم، یک کابل سیمی صدای ما را به یک سوکت در دیوار منتقل می کند و کابل دیگر هم صدا را به مرکز تلفن محلی انتقال می دهد.
تلفن های همراه به روش متفاوتی کار می کنند، بدین صورت که تلفن های همراه با استفاده از امواج رادیویی اطلاعات را ارسال و دریافت می کند و به این تکنولوژی وایرلس گفته می شود چون که کابلی در آن استفاده نمی شود.
فیبرهای نوری با روش دیگری کار می کنند؛ فیبرنوری اطلاعات را را از طریق تابش نور در یک لوله شیشه ای یا پلاستیکی ارسال می کند.
در ابتدا، در دهه 1950 میلادی برای اینکه پزشکان بتوانند داخل بدن انسان را بدون برش ببینند در اندوسکوپی ها از فیبرنوری استفاده شد. در دهه 1960 مهندسان با استفاده از همان فناوری روشی را پیدا کردند که می توانست تماس های تلفنی را با سرعت نور انتقال دهد ( به طور معمول 186000 مایل یا 300000 کیلوومتر در ثانیه در یک خلاء).
از آن جایی که صنعت ارتباطات پیشرفت کرده و مصرف داده به طور تصاعدی افزایش یافته است، روش های انتقال داده اهمیت بیشتری پیدا کرده اند. از نقطه نظر فناوری، فیبر وری به عنوان یک عامل کلیدی این روند ها عمل کرده است و استاندارد جدیدی را برای سرعت، فواصل و پهنای باند انتقال داده تعیین می کند. شبکه های فیبرنوری در حال حاضر به خوبی در سراسر جهان ایجاد شده اند. با این حال، هیچ راه درستی برای طراحی شبکه شما وجود ندارد، زیرا انواع مختلفی از راه حل های فیبرنوری برای موارد استفاده مختلف وجود دارد. در این مقاله ضمن آشنایی با فیبرنوری و انواع کابل های آن، موارد استفاده از آن ها و نحوه کارکرد فیبرنوری را مورد بررسی قرار می دهیم.
فیبرنوری چیست؟
فیبرنوری رشته های بلند و نازکی از شیشه بسیار خالص به قطر موی انسان است. آن ها در بسته هایی به نام کابل های نوری مرتب شده اند و برای انتقال سیگنال های نور در فواصل طولانی استفاده می شوند.
فیبرنوری یک فناوری برای انتقال ترافیک داده به صورت پالس های نور بر روی فیبر های نوری کوچک است. قطر این الیاف تقریباً به اندازه یک تار موی انسان است و معمولاً از سیلیس خالص ساخته می شوند. نور از هسته فیبر عبور می کند و با روکش کردن از خارج شدن آن جلوگیری می کند. پوشش برای عایق بندی کابل های فیبرنوری در برابر باران و سایر انواع آسیب ها استفاده می شود. فرستنده های نوری وسیله ای برای انتقال ترافیک داده در یک شبکه فیبرنوری با تبدیل داده ها به نور هستند. آن ها به عنوان لیزر های مخصوص طول موج، سیگنال های داده الکتریکی را از سوییچ ها به سیگنال های نوری تبدیل می کنند که می توانند از طریق این نوع کابل ها منتقل شوند.
فیبرنوری نسبت به سایر فناوری ها قادر است داده های بیشتری را با سرعت های بالا تر در فواصل طولانی تر انتقال دهد. در نتیجه، پایه و اساس انتقال داده های مدرن شده است و به طور فزاینده ای در شبکه های مخابراتی، ارائه دهندگان خدمات اینترنتی و شبکه های مراکز داده سازمانی استفاده می شود.
مقایسه فیبرنوری و سیم مسی
در گذشته، داده ها عمدتاً به شکل سیگنال های الکتریکی با استفاده از سیم های مسی منتقل می شدند. کابل های نوری با انتقال داده ها به عنوان نور، پیشرفت های قابل توجهی در کارایی نسبت به مس به شکل پهنای باند بالا تر و تضعیف سیگنال کمتر در همان شکل ارائه می کنند.
در حالی که نصب سیم های مسی ارزان تر است، کابل های فیبرنوری نیازی به نگهداری یا تعویض مکرر ندارند. با این حال، کابل های فیبرنوری شکننده تر هستند، زیرا اگر کابل بیش از چند سانتی متر خم شود، سیگنال از بین می رود. برخلاف سیم های مسی، کابل های فیبرنوری به تداخل الکتریکی و مغناطیسی حساس نیستند و می توانند در محیط های سخت تر مانند زیر آب استفاده شوند. هم چنین کابل های فیبرنوری به طور قابل توجهی سبک تر هستند، انرژی کمتری مصرف می کنند و از ایمنی بیشتری برخوردار هستند، زیرا ضربه زدن به آن ها سخت تر است.
بخش های مختلف فیبرنوری
فیبرنوری از یک میله شیشه ای بسیار نازک تشکیل شده است. میله شیشه ای شامل دو قسمت هسته و لایه اطراف (روکش) است. با ذوب میله شیشه ای در یک برج کششی، فیبرنوری بیرون آورده می شود. با استفاده از تکنیک های مختلف در فرآیند تولید میله شیشه ای، سازندگان قادر به تولید الیاف با ویژگی های مختلف برای کاربرد خاص خود هستند. با وجود این که فیبرنوری قطر بسیار کمی دارند و نازک هستند، از قسمت های مختلفی تشکیل شده است. بخش های مختلف قیبر نوری عبارتند از:
- هسته: مرکز نازک فیبرنوری که نور در آن حرکت می کند.
- روکش: مواد نوری بیرونی اطراف هسته که نور را به داخل هسته بازتاب می دهد را روکش فیبرنوری می نامند.
- بافر: یک پوشش پلاستیکی محافظ که مستقیماً روی فیبرنوری اعمال می شود.
- پوسته اصلی: لایه بیرونی محافظ کابل که از فیبر در برابر آسیب و رطوبت محافظت می کند.
انواع کابل های فیبرنوری
فیبرهای نوری، سیگنال های نوری را که مد نامیده می شوند را با خود به پایین حمل می کنند. روش های مختلفی برای انتقال وجود دارد: یک مد مسیری است که یک پرتو نور از فیبر پایین می آید.
یک مدل این است که مستقیما تا وسط فیبر پایین بیاید و مد دیگر بازتاب فیبر با یک زاویه کم عمق است. حالت های دیگر شامل زاوایای دیگر با شیب های کمتر یا بیشتر است.
ساده ترین نوع فیبرنوری، تک مده یا تک حالته نامیده می شود که دارای هسته های بسیار نازک با قطر 5 تا 10 میکرونی هستند.نوع دیگر کابل فیبرنوری، چند حالته نامیده می شود. هر فیبرنوری در یک کابل چند حالته حدود 10 برابر بزرگتر از یک کابل تک حالته است و این بدان معناست که پرتوهای نور می توانند از طریق هسته مسیرهای مختلف را در حالت های مختلف طی کنند.
کابل های چند حالته می توانند اطلاعات را در فاصله های نسبتا کوتاهی ارسال کنند و برای اتصال شبکه های کامپیوتری به یکدیگر استفاده می شوند.
به طور معمول، کابل فیبرنوری در دو نوع، یعنی کابل فیبرنوری تک حالته (SMF) و کابل فیبرنوری چند حالته (MMF) وجود دارد. در ادامه با ویژگی ها و مشخصات آن ها آشنا می شویم.
- کابل فیبرنوری تک حالته
کابل نوری تک حالته، ساده ترین ساختار موجود بین کابل های نوری است. این کابل شامل یک هسته بسیار نازک با قطر حدودا 9 میکرون است و همه سیگنال ها مستقیماً از وسط حرکت می کنند بدون این که از لبه ها پرش کنند. کابل های نوری تک حالته معمولاً برای برنامه‌های CATV، اینترنت و تلفن مورد استفاده قرار می گیرند، جایی که سیگنال ها توسط فیبر های تک حالته پیچیده شده در بسته ای حمل می شوند. این کابل ها اطالاعات را از طریق نور لیزر مادون قرمز با طول موج 1300 تا 1550 نانو متر منتقل می کنند.
رایج ترین کابل در شبکه های مخابراتی در سراسر جهان برای حمل انرژی نور در یک مسیر، کابل نوری تک حالته است که برای استفاده در فواصل طولانی طراحی شده است. از آن جایی که تنها یک مسیر نور را در خود جای می دهد، احتمال کمتری برای هم پوشانی سیگنال ها و اعوجاج وجود دارد.
