jalilianfar
عضو جدید
به احتمال زیاد تا به حال مطالبی در مورد رشته های اعجاب انگیزی که باعث تحول در سرعت و دقت و صرفه جویی شده اند، شنیده و یا خوانده اید . اگر در چند ماه اخیر یا به زودی متوجه تغییرات اساسی در سرعت اتصالتان به اینترنت شدید ، تقریبا 100 درصد مطمئن باشید که سروری که دسترسی به اینترنت را برایتان مهیا می کند،
[FONT=arial, helvetica, sans-serif]شبکه ارتباطی خود را به این ابزار پیشرفته و قدرتمند مجهز کرده است . این اختلاف مدت زمان هم که می گویم ( چند ماه اخیر یا به زودی ) برای این است که هنوز متاسفانه تمامی شبکه های ارتباطی ما به این سیستم تجهیز نشده اند ، دلی به زودی شاهد بهره برداری حجم وسیعی از شبکه های فیبرنوری در کشور خواهیم بود . فیبرنوری متشکل از رشته های خالص شیشه ای است که قطر هر کدام از آنها در حدود قطر موی سر انسان است . فیبرهای نوری ، نازک و دراز هستند و در پوششی ، به صورت مجموعه ای دسته بندی شده اند که کابل نوری نامیده می شود . فیبر ها برای ارسال سیگنالهای نوری به فاصله های بسیار طولانی مورد استفاده قرار می گیرند . فیبرنوری به عنوان محیطی برای انتقال امواج نوری مورد استفاده قرار می گیرد و از تار شیشه ای ساخته می شود ، که سطح مقطع آن شامل سه ناحیه به طور مجزا می باشد که عبارتند از : 1. Core یا همان هسته 2. Clad یا همان غلاف با ضریب شکست متفاوت نسبت به هسته 3. Coating یا همان روکش محافظ که از جنس پلاستیک می باشد هسته شیشه ای دقیقا همان چیزی است که هدایت نور ( اطلاعات به شکل سیگنالهای نوری ) از طریق آن انجام می شود . غلاف یا روکش منعکس کننده را می توان یک آیینه ایده آل فرض کرد که باعث می شود اطلاعات نوری در پیچ و خم های مسیر به سمت هسته منحرف شوند و روکش محافظ یا همان Coating از آسیب رسیدن به فیبر نوری جلوگیری می کند . فیبر نوری انرژی نوری را حمل می کند و با استفاده از قوانین فیزیکی پیام های مخابرات را از محیط هسته فیبر به یک نقطه دیگر انتقال می دهد . تفاوت کابل مسی ونوری فناوری فیبر نوری به صورتی است که علائم به شکل نور ارسال می شود . شفافیت الیاف فیبر نوری به حدی است که اگر دیواری به ضخامت 70 مایل از آنها درست شود و شمع روشنی در پشت آن بگذاریم ، شمع دیده خواهد شد . سرعت سیگنالها در فیبر نوری و سیم مسی برابر سرعت نور است ، اما آنچه که فیبر نوری را بر رشته های مسی برتری داده است ، پهنای باند آن است ، به طوریکه روی یک فیبر نوری می توان به طور همزمان بیش از 5/1 میلیون مکالمه تلفنی را انتقال داد . فیبرنوری سبک تر و ارزان تر از کابل مسی است و حجم کمتری را اشغال می کند . ظرفیت انتقال فیبر نوری چندین هزار برابر کابل مسی است ، به طوری که در کشور ژاپن، یک تار فیبر نوری 9500 ارتباط و در ایران می تواند حدود 4000 ارتباط تلفنی را برقرار کند . فیبر نوری اثرات محیطی را کاسته و طول عمرش هم بیشتر است ، همچنین در انتقال اطلاعات تلفات کمتری دارد . فیبر نوری در صنایع گوناگون کاربرد های مختلفی دارد و علاوه بر مخابرات در پزشکی و امور نظامی نیز به کار می رود . فیبر های نوری ، محیطی شفاف برای انتشار نور هستند و شیشه به عنوان محیطی شفاف و کم تضعیف در مخابرات نوری کاربرد بسزایی دارد . با پیشرفت صنعت مخابرات و همراستا با ظهور ارتباطات ماهواره ای کابل های مسی قدرت و سرعت انتقال مقادیر زیاد اطلاعات را ندارند و از این رو کابل های نوری مورد توجه قرار گرفتند ؛ به طوریکه در سال 1970 میلادی ارتباطات نوری به واقعیت پیوست و از سال 1979 میلادی مخابرات نوری با استفاده از فیبر نوری ، از نمونه های آزمایشگاهی خارج و به عنوان یکی از جدید ترین پدیده های صنعت مخابرات جهان معرفی و مورد بهره برداری در سطح وسیع قرار گرفت . در ایران از سال 1364 بحث استفاده از فیبر نوری شروع شد . جزئیات فیبر نوری هرکابل نوری متشکل از صدها یا هزار فیبر نوری است و کل مجموعه توسط یک پوشش آسیب ناپذیر خارجی که jacket نامیده می شود محافظت می شود . در کل دو نوع فیبر نوری وجود دارد : 1- Single mode 2- Multi mode نوع اول یعنی Single mode که هسته کوچکتری دارد ( قطری درحدود10- 9 میکرون ) برای انتقال امواج مادون قرمز با طول موج بین 1300 تا 1550 نانومتر مورد استفاده قرار می گیرد . این نوع از فیبر در مخابرات کاربرد دارد و فقط یک مد در آن منتشر می شود ؛ در این نوع نیز به این دلیل که مؤلفه های مختلف با سرعت های گوناگون داریم لذا در آن پدیده Dispersion یا همان پهن شدگی پالس را شاهد خواهیم بود. نوع دوم یعنی Multi mode با هسته بزرگتری نسبت به Single mode چیزی حدود 50 تا 5/62 میکرونی خود امواج مادون قرمز با طول موج 850 تا 1300 نانومتر که از دیود های نوری ( LED ) ساطع می شود را عبور می دهد . هسته فیبر ها از پلاستیک هم ساخته می شوند . در اینگونه از فیبرها قطر هسته بیشتر است (در حدود یک میلیمتر) . هسته پلاستیکی این ریسمان های نوری ، نور قرمز مرئی که LED ها تولید می کنند را انتقال می دهند . لازم به ذکر است که قطر خارجی Clad در هر دو نوع به طور استاندارد 125 میکرون و قطر خارجی Coating در هر نوع از 250 تا 900 میکرون می باشد . در نوع Multi mode چندین مد منتشر می شود که به دلیل زیاد بودن قطر اثر Dispersion یا پهن شدگی پالس بیشتر نمایان خواهد شد ، لذا از این نوع در پزشکی و صنعت استفاده می شود . موضوع دیگر آنکه در فیبرنوری دو نوع ساختار از نظر تغییرات ضریب شکست وجود دارد : 1- Graded index که در آن تغییرات ضریب شکست بین core و clad به صورت تدریجی و 2- Step index که تغییرات به صورت پله ای می باشد . اساس انتقال پرتوهایی که حامل اطلاعات هستند ، توسط فیبر های نوری را می توان با یک مثال بیان کرد . فرض کنید می خواهید یک راهروی طولانی را با یک نورافکن روشن کنید . بهترین راه این است که جهت نور را طوری تنظیم کنید که از ابتدای راهرو به طرف افق ها باشد . اگر راهروی مورد نظر مستقیم باشد که مشکلی وجود ندارد ، اما اگر راهرو دارای پیچ وخم باشد چه طور؟ در این جا نیز بهترین تمهیدی که می توان به کار برد استفاده از آیینه در خم های مسیر است . با چیدن آیینه در زوایای مناسب ، می توانید نور را از یک راهروی پر پیچ و خم عبور دهید و آن را روشن سازید . فیبر های نوری هم به همین گونه عمل می کنند . روکش منعکس کننده احاطه شده به دور هسته در سرتاسر فیبر همانطور که ذکر شد ، عمل انعکاس را به نحو ایده آلی انجام می دهد . چون این روکش تقریبا تمامی موج تابیده شده را منعکس می کند ، بنابراین نور می تواند فاصله بسیار زیادی را بپیماید . البته گاهی اوقات پیش می آید که فیبر حداکثر کارایی خود را ندارد و این به خاطر آلودگی احتمالی پدید آمده یا ناخالصی های موجود روکش منعکس کننده است . البته درصد خلوص شیشه هسته و همچنین طول موج نور منتقل شونده نیز در راندمان فیبر تاثیر بسزایی دارد . ( برای طول موج 850 نانومتر ، 60 تا 75 درصد در یک کیلومتر ، برای طول موج 1300 نانومتر ، 50 تا 60 درصد در کیلومتر و برای طول موج 1550 نانومتر ، بیشتر از 50 درصد به ازای هر کیلومتر افت در کیفیت سیگنال خواهیم داشت . لازم به ذکر است در بعضی از انواع نزدیک به ایده آل فیبر های نوری درصد افت کیفیت بسیار بسیار پایین است . تقریبا 10 درصد به ازای هر کیلومتر برای طول موج 1550 نانومتر ! ) هر چند تارفیبرنوری را در یک پوشش پلاستیکی به نام بافر قرار می دهند که اگر در آن بتئانند به طور آزادانه حرکت کنند به آن Loose buffer یا همان Loose tube می گویند ، و اگر در پوشش محکم و سفتی قرار بگیرند به آن Tight buffer گویند که در سیستمهای داخلی (مراکز مخابرات) استفاده می شوند و در انتقال بین مراکز نقشی ندارند . انواع گوناگون فیبرها را با اعداد n * m نمایش می دهند که m تعداد بافرها وn تعداد فیبرها در هر بافر خواهد بود . ازجمله انواع آن می توان فیبرهای 4*1 – 2*2 – 4*2 – 1*12 – 6*2 – 2*12 – 6*4 – 6*8 – 6*12 – 12*12 – 12*24 را نام برد . انواع کابلهای نوری عبارتند از : 1) کابلهای کانالی (Optical Conduit Fiber Cable) OCFC که لایه های محافظ بیشتری دارند و در داخل شهرها یا بین کشورها استفاده می شوند . 2) کابلهای خاکی (Optical Buried Fiber Cable) OBFC که مستقیما" در داخل خاک در عمق 150 سانتیمتری قرار می گیرند و در بین شهرها استفاده می شوند. 3) کابلهای دریایی (Optical Undersea Fiber Cable) OUFC که دارای پوشش بسیار مقاوم و محکمی برای آسیب ناپذیری در برابر نفوذ آب و ضربه های احتمالی در کف اقیانوس می باشد . از جمله مکانهایی که از این کابلها استفاده شده است می توان به کانال ارتباطی بین کیش و بندرعباس ، ایران و کشورهای حاشیه خلیج فارس و غیره نام برد . 1) کابلهای هوایی (Optical Self Support Cable) OSSC که در جاهایی که مناطق کوهستانی هستند و یا هزینه استفاده از نوع خاکی زیاد است این نوع بکار برده می شود . به این دلیل به آنها Self Support گفته می شود زیرا در قسمت فوقانی کابل یک سیم بکسل برای تحمل کردن وزن کابل قرار گرفته است . 2) (OPtical Ground Wire) OPGW، از آنجایی که می دانیم در برجهای انتقال برق ، در بالاترین قسمت سیم زمین وجود دارد وچون میدان الکترومغناطیسی بر روی آن تاثیر ندارد لذا از آن برای عبور فیبرنوری استفاده می کنند. علائمی بر روی کابل نوشته می شود که برای شناسایی نوع کابل استفاده می شود به عنوان مثال : OCFC/N – 2*6 DS نشان دهنده یک کابل کانالی است که دارای دو بافر بوده و در هر بافر 6 فیبر از نوع DS قرار گرفته است . لازم به ذکر است که انواع فیبر از لحاظ ساختاری عبارتند از : 1. DS (Disprsion Shift) که فقط برای یک چیز استفاده می شود .(صوت یا تصویر) 2. (Lamda Shifted) LM 3. (Non Zero Dispersion Shift) NZDS که نوع پیشرفته و کامل LS می باشد و قادر است هر چیزی از جمله تصویر ، صوت و دیتا را با هم عبور دهد. 4. (Cut off Shifted) CS 5. (True Wave fiber) TW 6. Erbium - doped fiber که فیبرهای تقویت کننده هستند و از نوعی خاک به نام erbium درست شده اند. 7. LEAF fiber 8. Titan fiber شبکه های فیبر نوری و سیستم انتقال داده ، توط این کابلها ، خمانند دیگر سیستمهای ارتباطی و مخابراتی متشکل از ابزاری برای دریافت و ارسال و تقویت و همچنین رمز گذاری (مانند کد مورس) و تبدیل آن از حالت رمز به زبان استاندارد (Decode) هستند. تمامی سیستمهای شبکه فیبر نوری دارای چهار بخش اصلی هستند : 1. انتقال دهنده : ابزاری برای به صورت کد در آوردن سیگنالها و هدایت آنها به درون فیبرنوری . 2. فیبر اپتیکی : همان فیبرموری مورد بحث که وظیفه هدایت اطلاعات را دارد. 3. بازسازنده های اپتیکی : وسیله ای است که سیگنالهای ضعیف شده در مسیرهای طولانی را تقویت می کند. 4. گیرنده های اپتیکی : که دریافت کننده و رمزگشای سیستم است . انتقال دهنده پس از انکه اطلاعات را به صورت رمز و سیگنال نوری مخصوص در آورد ، با روشن و خاموش کردن ابزار نوری ویژه خود این سیگنالها را با طول موجهای مورد نیاز به داخل فیبرنوری می فرستد .این وسیله تقریبا" بدون هیچ واسطه ای به فیبرها متصل می شود و فقط در بعضی مواقع با بکار بردن یک عدسی در ابتدای راه تمرکز هر چه بیشتر امواج نوری به داخل هسته فیبرها را ایجاد می کند . می توان به جای LED از لیزر هم استفاده کرد ، اما هر چند که لیزرها خیلی قوی تر از LED هستند ، ولی حرارت خیلی زیادی ایجاد می کنند و همچنین خیلی گران هستند . طول موجهای استاندارد به طور معمول برای فیبرها 850 ، 1300 و 1550 نانومتر است(تابش مادون قرمز) . همانطور که قبلا" گفته شد در مسیرهای طولانی (بالای یک کیلومتر) و همچنین کابل کشی زیر آب ، از کیفیت سیگنالها کاسته می شود . برای اینکه امواج قدرت دوباره برای پیمودن ادامه مسیر پیدا کنند بازسازنده های اپتیکی در فواصل مختلف مسیر کابل کشی نصب می شود . این وسیله را می تون یک پمپ لیزری تصور کرد ، به این صورت که وقتی امواج ضعیف توسط ORG شناسایی شدند ، با ابش لیزر تقویت می شوند ، البته با همان مشخصه های قبلی . در نهایت وقتی اطلاعات کد شده دیجیتالی به مقصد می رسند توسط گیرنده اپتیکی رمز گشایی می شوند و به صورت سیگنالهای الکتریکی به کامپیوترها ، تلویزیون یا تلفن ، تحویل داده می شوند . سیگنالهای نوری در گیرنده ، توسط فتوسل یا فتو دیودها شناسایی می شوند . اینکه در عصر حاضر به مقوله فیبرهای نوری تا این اندازه توجه شده و مورد استقبال و استفاده گسترده در بسیاری از شبکه های مختلف ارتباطی قرار گرفته است ، به دلیل مزایایی است که این رشته های جادویی دارند که به مهمترین آنها اشاره می کنیم . کیلومترها خط انتقال اطلاعات به وسیله فیبرنوری ، بسیار ارزان تر از سیمهای مسی خواهد بود . فضایی که سیمها نسبت به کابل مسی اشغال می کنند ، بسیار کمتر است ، چون خطوط متشکل از چندین فیبرنوری حجم بسیار کمتری نسبت به کابلهای مسی با همان تعداد سیم دارد ، در نتیجه با یک حجم کم می توان تعداد زیادی شبکه تلفنی ، تلویزیون کابلی یا سرویسهای اینترنتی را تحت پوشش قرار داد . اطلاعاتی که در فیبرهای نوری منتقل می شوند نسبت به همان اطلاعات که در سیمهای مسی جریان دارند ، خیلی کمتر مورد آسیب پذیری قرار می گیرند یا کیفیتشان پایین می آید . برخلاف سیگنالهای الکتریکی که در کابلهای مسی جریان دارند ، سیگنالهای نوری در هر فیبر بدون اینکه اختلالی در اطلاعات فیبر مجاور ایجاد کند ، به راه خود ادامه می دهد و نتیجه آن ارتباط تلفنی مربوط و بدون اغتشاش یا دریافت بی عیب و نقص کانالهای تلویزیونی خواهد بود . فرستنده و دریافت کننده در سیستم فیبرنوری به دلیل درصد کم افت کیفیت اطلاعات ، انرژی بسیار کمی مصرف می کنند . این در حالی است که در شبکه های مسی ، منابع با ولتاژ بالا بکار می رود و در نتیجه هزینه بیشتری صرف می شود. فیبرنوری بستر ایده آلی است برای انتقال اطلاعات دیجیتال که آنهم در شبکه های کامپیوتری که روز به روز گسترده تر می شوند ، کاملا" مطلوب است . از مزایای استفاده از فیبرنوری عدم وجود خطر آتش سوزی در شبکه است . چون در این سیستم جریان برق نداریم و در نتیکه خطر آتش سوزی هم شبکه را تهدید نمی کند . نکته بسیار مهم دیگر وزن بسیار کمی است که فیبرها در مقایسه با کابلهای مسی دارند واین از نظر حمل ونقل و اجرای شبکه در شرایط و وضعیتهای مختلف محیطی بسیار مطلوب است . کابلهای نوری ، انعطاف پذیری بالایی دارند و با داشتن چنین قابلیتی در بسیاری از دوربین های دیجیتال انعطاف پذیر جهت دو هدف اساسی به کار می روند؛ تصویربرداری پزشکی و تصویربرداری مکانیک . برای مثال عکسبرداری از مجرای تنفسی و اعضای داخلی بدن بدون اینکه جراحی صورت بگیرد و همچنین تصویربرداری از درون لوله های غیرقابل دسترس در موتور هواپیما و شاتل های فضایی برای اطمینان از صحت جوشکاری واتصالات درون آنها . به خاطر داشتن چنین مزایایی ، این فیبرهای برتر ، به طور قابل توجهی در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گرفته اند ؛ مخصوصا" به طور ویژه در صنعت مخابرات و شبکه های کامپیوتری . شاید برای شما هم تا به حال پیش آمده باشد که در تماس تلفنی که با اروپا یا آمریکا برقرار می کنید ، حین صحبت کردن احساس کنید صداها دیرتر منتقل می شوند یا یک حالت اکو ایجاد می شود . این به خاطر استفاده از تجهیزات کابلهای مسی و ماهواره ای است . در صورتی که اگر ارتباطتان از طریق فیبرنوری و مستقیما" انجام شود ، صداها کاملا" شفاف و سریع شنیده می شوند . همانطورکه گفته شد هسته شیشه ای فیبرها از خلوص بسیار بالایی برخوردار است . اصلا" سطح کیفیت وکارایی فیبرها بستگی مستقیم با درصد خلوص هسته فیبرها دارد . شاید تصور کنید که شیشه معمولی پنجره ها خیلی شفاف و بدون ناخالصی است ، اما با همان ضخامت کمی هم که دارند کمترین ناخالصی موجب می شود کلی از کیفیت تصاویر پشت آنها کم شود . یکی از شرکتهای تولید کننده فیبرها کیفیت ومیزان خالص بودن هسته شیشه ای فیبرها را اینطور توصیف می کند : اگر شما در بالای اقیانوسی قرار بگیرید که به جای آب، کیلومترها شیشه از جنس هسته فیبرها در آن باشد ، به طور واضح وکاملا" شفاف می توانید کف اقیانوس را ببینید ! فیبرهای نوری با یک چنین کیفیتی در یک پروسه سه مرحله ای ساخته می شوند . 1- تولید استوانه شیشه ای اولیه Preform 2- استخراج فیبرها از استوانه اولیه 3- تست کردن فیبرها . استوانه اولیه که به آن Preform گفته می شود در پروسه ای به نام mcvd ساخته می شود. در mcvd حبابهای اکسیژن به صورت محلول در ترکیبی از کلرید سیلیسیوم و کلرید ژرمانیوم و ترکیبات شیمیایی دیگر قرار می گیرند . یک مخلوط کن با کنترل دقیق برای بدست آوردن و حفظ خواص مختلف فیزیکی و نوری از قبیل ضریب شکست ، ضریب انبساط و نقطه ذوب و ..... آنها را ترکیب می کند . پس از آن بخارهای گازی حاطل از واکنشها به داخل ترکیب سیلیسی یا مجرایی از کوارتز (که همان روکش منعکس کننده است) هدایت می شوند. این لوله در ماشین تراش مخصوص قرار می گیرد و در هنگامیکه ماشین تراش موجب چرخش لوله حول محور مرکزی آن می شود ، یک مشعل مرتبا" در طول لوله رفت و آمد می کند و حرارت را به طور یکنواخت به بخش بیرونی آن می رساند . در نهایت این گرمادهی باعث رخ دادن دو تحول می شود ؛ 1- سیلیسیوم و ژرمانیوم با اکسیژن واکنش داده و دی اکسید سیلیسیوم و دی اکسید ژرمانیوم ایجاد می شود. 2- این دو ترکیب با ادامه حرارت دهی در داخل لوله با هم ترکیب می شوند و هسته اصلی فیبر را تشکیل می دهند.چرخش ماشین تراش همچنان ادامه پیدا می کند تا سطح هموار پوشش خارجی ساخته شود. پروسه تولید رشته اولیه صددرصد اتوماتیک است و چندین ساعت زمان می برد. پس از آنکه استوانه به فرم مورد نظر درآمد ، بعد از خنک شدن و تست کنترل کیفیت نوبت به خارج کردن فیبرها با کالیبرهای مختلف از رشته اصلی می رسد. برای این کار فیبر اولیه را در fiber drowing tower قرار می دهند. در این ابزار همانطورکه رشته اصلی از کوره گرافیتی (با دمایی در حدود 1900 تا 2200 درجه سلسیوس) گذرانده می شود ، به طرف پایین حرکت می کند. وقتی شروع به ذوب شدن کرد قطره کوچکی تشکیل می شود . ذره کوچک در اثر جاذبه شروع به کش آمدن می کند و در حالی که خنک می شود به صورت یک ریسمان شکل می گیرد. ریسمان شکل گرفته از یکسری دوک و مجراهای حاوی اشعه ماورای بنفش عبور داده می شود. در نهایت یک قرقره در پایین برج کشش با سرعت 10 تا 20 متر در ثانیه می چرخد و ریسمان را ، هم از بالا می کشد و هم آن را جمع می کند. میزان سرعت چرخش و کشش و اطلاعات دیگر مکانیزم ، توسط یک میکرومتر لیزری که ریسمان از داخل آن می گذرد به سیستم قرقره ارسال می شود. این نحوه جمع آوری معمولا" برای ایجاد فیبرهای تا طول 2/2 کیلومتر انجام می شود. سرانجام تست فیبرنوری کامل شده ، انجام می شود تا قابلیت های ویژه فیبر مورد تایید قرار گیرد. موارد تست عبارتند از : 1. مقاومت در برابر کشش: تحمل در برابر 100000 پوند براینچ مربع 2. منحنی های مشخصات نوری و شکست : برای تعیین عددی و نقص های اپتیکی 3. هندسه فیبر : بررسی قطر هسته ، قطر روکش منعکس کننده و قطر پوشش محافظ که یکنواخت و متناسب باشد. 4. برد : تعیین حد نهایی مسافتی که سیگنالها با طول موجهای مختلف درآن تضعیف می شود. 5. بررسی ظرفیت حمل اطلاعات (پهنای باند) : تعیین تعداد سیگنالهای که هر فیبرنوری در آن واحد می تواند از خود عبور دهد(multi-mode) 6. انتشار تصادفی : بررسی میزان انتشار طول موجهای مختلفی از نور که در میان هسته گسترده و منعکس می شوند (این مشخصه برای تعیین پهنای باند از اهمیت ویژه ای برخوردار است) 7. بررسی رنج تحمل دمایی و رطوبتی در هنگام بهره برداری در زیر آب 8. درجه حرارت وابسته به برد
منبع[/FONT]
[FONT=arial, helvetica, sans-serif]شبکه ارتباطی خود را به این ابزار پیشرفته و قدرتمند مجهز کرده است . این اختلاف مدت زمان هم که می گویم ( چند ماه اخیر یا به زودی ) برای این است که هنوز متاسفانه تمامی شبکه های ارتباطی ما به این سیستم تجهیز نشده اند ، دلی به زودی شاهد بهره برداری حجم وسیعی از شبکه های فیبرنوری در کشور خواهیم بود . فیبرنوری متشکل از رشته های خالص شیشه ای است که قطر هر کدام از آنها در حدود قطر موی سر انسان است . فیبرهای نوری ، نازک و دراز هستند و در پوششی ، به صورت مجموعه ای دسته بندی شده اند که کابل نوری نامیده می شود . فیبر ها برای ارسال سیگنالهای نوری به فاصله های بسیار طولانی مورد استفاده قرار می گیرند . فیبرنوری به عنوان محیطی برای انتقال امواج نوری مورد استفاده قرار می گیرد و از تار شیشه ای ساخته می شود ، که سطح مقطع آن شامل سه ناحیه به طور مجزا می باشد که عبارتند از : 1. Core یا همان هسته 2. Clad یا همان غلاف با ضریب شکست متفاوت نسبت به هسته 3. Coating یا همان روکش محافظ که از جنس پلاستیک می باشد هسته شیشه ای دقیقا همان چیزی است که هدایت نور ( اطلاعات به شکل سیگنالهای نوری ) از طریق آن انجام می شود . غلاف یا روکش منعکس کننده را می توان یک آیینه ایده آل فرض کرد که باعث می شود اطلاعات نوری در پیچ و خم های مسیر به سمت هسته منحرف شوند و روکش محافظ یا همان Coating از آسیب رسیدن به فیبر نوری جلوگیری می کند . فیبر نوری انرژی نوری را حمل می کند و با استفاده از قوانین فیزیکی پیام های مخابرات را از محیط هسته فیبر به یک نقطه دیگر انتقال می دهد . تفاوت کابل مسی ونوری فناوری فیبر نوری به صورتی است که علائم به شکل نور ارسال می شود . شفافیت الیاف فیبر نوری به حدی است که اگر دیواری به ضخامت 70 مایل از آنها درست شود و شمع روشنی در پشت آن بگذاریم ، شمع دیده خواهد شد . سرعت سیگنالها در فیبر نوری و سیم مسی برابر سرعت نور است ، اما آنچه که فیبر نوری را بر رشته های مسی برتری داده است ، پهنای باند آن است ، به طوریکه روی یک فیبر نوری می توان به طور همزمان بیش از 5/1 میلیون مکالمه تلفنی را انتقال داد . فیبرنوری سبک تر و ارزان تر از کابل مسی است و حجم کمتری را اشغال می کند . ظرفیت انتقال فیبر نوری چندین هزار برابر کابل مسی است ، به طوری که در کشور ژاپن، یک تار فیبر نوری 9500 ارتباط و در ایران می تواند حدود 4000 ارتباط تلفنی را برقرار کند . فیبر نوری اثرات محیطی را کاسته و طول عمرش هم بیشتر است ، همچنین در انتقال اطلاعات تلفات کمتری دارد . فیبر نوری در صنایع گوناگون کاربرد های مختلفی دارد و علاوه بر مخابرات در پزشکی و امور نظامی نیز به کار می رود . فیبر های نوری ، محیطی شفاف برای انتشار نور هستند و شیشه به عنوان محیطی شفاف و کم تضعیف در مخابرات نوری کاربرد بسزایی دارد . با پیشرفت صنعت مخابرات و همراستا با ظهور ارتباطات ماهواره ای کابل های مسی قدرت و سرعت انتقال مقادیر زیاد اطلاعات را ندارند و از این رو کابل های نوری مورد توجه قرار گرفتند ؛ به طوریکه در سال 1970 میلادی ارتباطات نوری به واقعیت پیوست و از سال 1979 میلادی مخابرات نوری با استفاده از فیبر نوری ، از نمونه های آزمایشگاهی خارج و به عنوان یکی از جدید ترین پدیده های صنعت مخابرات جهان معرفی و مورد بهره برداری در سطح وسیع قرار گرفت . در ایران از سال 1364 بحث استفاده از فیبر نوری شروع شد . جزئیات فیبر نوری هرکابل نوری متشکل از صدها یا هزار فیبر نوری است و کل مجموعه توسط یک پوشش آسیب ناپذیر خارجی که jacket نامیده می شود محافظت می شود . در کل دو نوع فیبر نوری وجود دارد : 1- Single mode 2- Multi mode نوع اول یعنی Single mode که هسته کوچکتری دارد ( قطری درحدود10- 9 میکرون ) برای انتقال امواج مادون قرمز با طول موج بین 1300 تا 1550 نانومتر مورد استفاده قرار می گیرد . این نوع از فیبر در مخابرات کاربرد دارد و فقط یک مد در آن منتشر می شود ؛ در این نوع نیز به این دلیل که مؤلفه های مختلف با سرعت های گوناگون داریم لذا در آن پدیده Dispersion یا همان پهن شدگی پالس را شاهد خواهیم بود. نوع دوم یعنی Multi mode با هسته بزرگتری نسبت به Single mode چیزی حدود 50 تا 5/62 میکرونی خود امواج مادون قرمز با طول موج 850 تا 1300 نانومتر که از دیود های نوری ( LED ) ساطع می شود را عبور می دهد . هسته فیبر ها از پلاستیک هم ساخته می شوند . در اینگونه از فیبرها قطر هسته بیشتر است (در حدود یک میلیمتر) . هسته پلاستیکی این ریسمان های نوری ، نور قرمز مرئی که LED ها تولید می کنند را انتقال می دهند . لازم به ذکر است که قطر خارجی Clad در هر دو نوع به طور استاندارد 125 میکرون و قطر خارجی Coating در هر نوع از 250 تا 900 میکرون می باشد . در نوع Multi mode چندین مد منتشر می شود که به دلیل زیاد بودن قطر اثر Dispersion یا پهن شدگی پالس بیشتر نمایان خواهد شد ، لذا از این نوع در پزشکی و صنعت استفاده می شود . موضوع دیگر آنکه در فیبرنوری دو نوع ساختار از نظر تغییرات ضریب شکست وجود دارد : 1- Graded index که در آن تغییرات ضریب شکست بین core و clad به صورت تدریجی و 2- Step index که تغییرات به صورت پله ای می باشد . اساس انتقال پرتوهایی که حامل اطلاعات هستند ، توسط فیبر های نوری را می توان با یک مثال بیان کرد . فرض کنید می خواهید یک راهروی طولانی را با یک نورافکن روشن کنید . بهترین راه این است که جهت نور را طوری تنظیم کنید که از ابتدای راهرو به طرف افق ها باشد . اگر راهروی مورد نظر مستقیم باشد که مشکلی وجود ندارد ، اما اگر راهرو دارای پیچ وخم باشد چه طور؟ در این جا نیز بهترین تمهیدی که می توان به کار برد استفاده از آیینه در خم های مسیر است . با چیدن آیینه در زوایای مناسب ، می توانید نور را از یک راهروی پر پیچ و خم عبور دهید و آن را روشن سازید . فیبر های نوری هم به همین گونه عمل می کنند . روکش منعکس کننده احاطه شده به دور هسته در سرتاسر فیبر همانطور که ذکر شد ، عمل انعکاس را به نحو ایده آلی انجام می دهد . چون این روکش تقریبا تمامی موج تابیده شده را منعکس می کند ، بنابراین نور می تواند فاصله بسیار زیادی را بپیماید . البته گاهی اوقات پیش می آید که فیبر حداکثر کارایی خود را ندارد و این به خاطر آلودگی احتمالی پدید آمده یا ناخالصی های موجود روکش منعکس کننده است . البته درصد خلوص شیشه هسته و همچنین طول موج نور منتقل شونده نیز در راندمان فیبر تاثیر بسزایی دارد . ( برای طول موج 850 نانومتر ، 60 تا 75 درصد در یک کیلومتر ، برای طول موج 1300 نانومتر ، 50 تا 60 درصد در کیلومتر و برای طول موج 1550 نانومتر ، بیشتر از 50 درصد به ازای هر کیلومتر افت در کیفیت سیگنال خواهیم داشت . لازم به ذکر است در بعضی از انواع نزدیک به ایده آل فیبر های نوری درصد افت کیفیت بسیار بسیار پایین است . تقریبا 10 درصد به ازای هر کیلومتر برای طول موج 1550 نانومتر ! ) هر چند تارفیبرنوری را در یک پوشش پلاستیکی به نام بافر قرار می دهند که اگر در آن بتئانند به طور آزادانه حرکت کنند به آن Loose buffer یا همان Loose tube می گویند ، و اگر در پوشش محکم و سفتی قرار بگیرند به آن Tight buffer گویند که در سیستمهای داخلی (مراکز مخابرات) استفاده می شوند و در انتقال بین مراکز نقشی ندارند . انواع گوناگون فیبرها را با اعداد n * m نمایش می دهند که m تعداد بافرها وn تعداد فیبرها در هر بافر خواهد بود . ازجمله انواع آن می توان فیبرهای 4*1 – 2*2 – 4*2 – 1*12 – 6*2 – 2*12 – 6*4 – 6*8 – 6*12 – 12*12 – 12*24 را نام برد . انواع کابلهای نوری عبارتند از : 1) کابلهای کانالی (Optical Conduit Fiber Cable) OCFC که لایه های محافظ بیشتری دارند و در داخل شهرها یا بین کشورها استفاده می شوند . 2) کابلهای خاکی (Optical Buried Fiber Cable) OBFC که مستقیما" در داخل خاک در عمق 150 سانتیمتری قرار می گیرند و در بین شهرها استفاده می شوند. 3) کابلهای دریایی (Optical Undersea Fiber Cable) OUFC که دارای پوشش بسیار مقاوم و محکمی برای آسیب ناپذیری در برابر نفوذ آب و ضربه های احتمالی در کف اقیانوس می باشد . از جمله مکانهایی که از این کابلها استفاده شده است می توان به کانال ارتباطی بین کیش و بندرعباس ، ایران و کشورهای حاشیه خلیج فارس و غیره نام برد . 1) کابلهای هوایی (Optical Self Support Cable) OSSC که در جاهایی که مناطق کوهستانی هستند و یا هزینه استفاده از نوع خاکی زیاد است این نوع بکار برده می شود . به این دلیل به آنها Self Support گفته می شود زیرا در قسمت فوقانی کابل یک سیم بکسل برای تحمل کردن وزن کابل قرار گرفته است . 2) (OPtical Ground Wire) OPGW، از آنجایی که می دانیم در برجهای انتقال برق ، در بالاترین قسمت سیم زمین وجود دارد وچون میدان الکترومغناطیسی بر روی آن تاثیر ندارد لذا از آن برای عبور فیبرنوری استفاده می کنند. علائمی بر روی کابل نوشته می شود که برای شناسایی نوع کابل استفاده می شود به عنوان مثال : OCFC/N – 2*6 DS نشان دهنده یک کابل کانالی است که دارای دو بافر بوده و در هر بافر 6 فیبر از نوع DS قرار گرفته است . لازم به ذکر است که انواع فیبر از لحاظ ساختاری عبارتند از : 1. DS (Disprsion Shift) که فقط برای یک چیز استفاده می شود .(صوت یا تصویر) 2. (Lamda Shifted) LM 3. (Non Zero Dispersion Shift) NZDS که نوع پیشرفته و کامل LS می باشد و قادر است هر چیزی از جمله تصویر ، صوت و دیتا را با هم عبور دهد. 4. (Cut off Shifted) CS 5. (True Wave fiber) TW 6. Erbium - doped fiber که فیبرهای تقویت کننده هستند و از نوعی خاک به نام erbium درست شده اند. 7. LEAF fiber 8. Titan fiber شبکه های فیبر نوری و سیستم انتقال داده ، توط این کابلها ، خمانند دیگر سیستمهای ارتباطی و مخابراتی متشکل از ابزاری برای دریافت و ارسال و تقویت و همچنین رمز گذاری (مانند کد مورس) و تبدیل آن از حالت رمز به زبان استاندارد (Decode) هستند. تمامی سیستمهای شبکه فیبر نوری دارای چهار بخش اصلی هستند : 1. انتقال دهنده : ابزاری برای به صورت کد در آوردن سیگنالها و هدایت آنها به درون فیبرنوری . 2. فیبر اپتیکی : همان فیبرموری مورد بحث که وظیفه هدایت اطلاعات را دارد. 3. بازسازنده های اپتیکی : وسیله ای است که سیگنالهای ضعیف شده در مسیرهای طولانی را تقویت می کند. 4. گیرنده های اپتیکی : که دریافت کننده و رمزگشای سیستم است . انتقال دهنده پس از انکه اطلاعات را به صورت رمز و سیگنال نوری مخصوص در آورد ، با روشن و خاموش کردن ابزار نوری ویژه خود این سیگنالها را با طول موجهای مورد نیاز به داخل فیبرنوری می فرستد .این وسیله تقریبا" بدون هیچ واسطه ای به فیبرها متصل می شود و فقط در بعضی مواقع با بکار بردن یک عدسی در ابتدای راه تمرکز هر چه بیشتر امواج نوری به داخل هسته فیبرها را ایجاد می کند . می توان به جای LED از لیزر هم استفاده کرد ، اما هر چند که لیزرها خیلی قوی تر از LED هستند ، ولی حرارت خیلی زیادی ایجاد می کنند و همچنین خیلی گران هستند . طول موجهای استاندارد به طور معمول برای فیبرها 850 ، 1300 و 1550 نانومتر است(تابش مادون قرمز) . همانطور که قبلا" گفته شد در مسیرهای طولانی (بالای یک کیلومتر) و همچنین کابل کشی زیر آب ، از کیفیت سیگنالها کاسته می شود . برای اینکه امواج قدرت دوباره برای پیمودن ادامه مسیر پیدا کنند بازسازنده های اپتیکی در فواصل مختلف مسیر کابل کشی نصب می شود . این وسیله را می تون یک پمپ لیزری تصور کرد ، به این صورت که وقتی امواج ضعیف توسط ORG شناسایی شدند ، با ابش لیزر تقویت می شوند ، البته با همان مشخصه های قبلی . در نهایت وقتی اطلاعات کد شده دیجیتالی به مقصد می رسند توسط گیرنده اپتیکی رمز گشایی می شوند و به صورت سیگنالهای الکتریکی به کامپیوترها ، تلویزیون یا تلفن ، تحویل داده می شوند . سیگنالهای نوری در گیرنده ، توسط فتوسل یا فتو دیودها شناسایی می شوند . اینکه در عصر حاضر به مقوله فیبرهای نوری تا این اندازه توجه شده و مورد استقبال و استفاده گسترده در بسیاری از شبکه های مختلف ارتباطی قرار گرفته است ، به دلیل مزایایی است که این رشته های جادویی دارند که به مهمترین آنها اشاره می کنیم . کیلومترها خط انتقال اطلاعات به وسیله فیبرنوری ، بسیار ارزان تر از سیمهای مسی خواهد بود . فضایی که سیمها نسبت به کابل مسی اشغال می کنند ، بسیار کمتر است ، چون خطوط متشکل از چندین فیبرنوری حجم بسیار کمتری نسبت به کابلهای مسی با همان تعداد سیم دارد ، در نتیجه با یک حجم کم می توان تعداد زیادی شبکه تلفنی ، تلویزیون کابلی یا سرویسهای اینترنتی را تحت پوشش قرار داد . اطلاعاتی که در فیبرهای نوری منتقل می شوند نسبت به همان اطلاعات که در سیمهای مسی جریان دارند ، خیلی کمتر مورد آسیب پذیری قرار می گیرند یا کیفیتشان پایین می آید . برخلاف سیگنالهای الکتریکی که در کابلهای مسی جریان دارند ، سیگنالهای نوری در هر فیبر بدون اینکه اختلالی در اطلاعات فیبر مجاور ایجاد کند ، به راه خود ادامه می دهد و نتیجه آن ارتباط تلفنی مربوط و بدون اغتشاش یا دریافت بی عیب و نقص کانالهای تلویزیونی خواهد بود . فرستنده و دریافت کننده در سیستم فیبرنوری به دلیل درصد کم افت کیفیت اطلاعات ، انرژی بسیار کمی مصرف می کنند . این در حالی است که در شبکه های مسی ، منابع با ولتاژ بالا بکار می رود و در نتیجه هزینه بیشتری صرف می شود. فیبرنوری بستر ایده آلی است برای انتقال اطلاعات دیجیتال که آنهم در شبکه های کامپیوتری که روز به روز گسترده تر می شوند ، کاملا" مطلوب است . از مزایای استفاده از فیبرنوری عدم وجود خطر آتش سوزی در شبکه است . چون در این سیستم جریان برق نداریم و در نتیکه خطر آتش سوزی هم شبکه را تهدید نمی کند . نکته بسیار مهم دیگر وزن بسیار کمی است که فیبرها در مقایسه با کابلهای مسی دارند واین از نظر حمل ونقل و اجرای شبکه در شرایط و وضعیتهای مختلف محیطی بسیار مطلوب است . کابلهای نوری ، انعطاف پذیری بالایی دارند و با داشتن چنین قابلیتی در بسیاری از دوربین های دیجیتال انعطاف پذیر جهت دو هدف اساسی به کار می روند؛ تصویربرداری پزشکی و تصویربرداری مکانیک . برای مثال عکسبرداری از مجرای تنفسی و اعضای داخلی بدن بدون اینکه جراحی صورت بگیرد و همچنین تصویربرداری از درون لوله های غیرقابل دسترس در موتور هواپیما و شاتل های فضایی برای اطمینان از صحت جوشکاری واتصالات درون آنها . به خاطر داشتن چنین مزایایی ، این فیبرهای برتر ، به طور قابل توجهی در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گرفته اند ؛ مخصوصا" به طور ویژه در صنعت مخابرات و شبکه های کامپیوتری . شاید برای شما هم تا به حال پیش آمده باشد که در تماس تلفنی که با اروپا یا آمریکا برقرار می کنید ، حین صحبت کردن احساس کنید صداها دیرتر منتقل می شوند یا یک حالت اکو ایجاد می شود . این به خاطر استفاده از تجهیزات کابلهای مسی و ماهواره ای است . در صورتی که اگر ارتباطتان از طریق فیبرنوری و مستقیما" انجام شود ، صداها کاملا" شفاف و سریع شنیده می شوند . همانطورکه گفته شد هسته شیشه ای فیبرها از خلوص بسیار بالایی برخوردار است . اصلا" سطح کیفیت وکارایی فیبرها بستگی مستقیم با درصد خلوص هسته فیبرها دارد . شاید تصور کنید که شیشه معمولی پنجره ها خیلی شفاف و بدون ناخالصی است ، اما با همان ضخامت کمی هم که دارند کمترین ناخالصی موجب می شود کلی از کیفیت تصاویر پشت آنها کم شود . یکی از شرکتهای تولید کننده فیبرها کیفیت ومیزان خالص بودن هسته شیشه ای فیبرها را اینطور توصیف می کند : اگر شما در بالای اقیانوسی قرار بگیرید که به جای آب، کیلومترها شیشه از جنس هسته فیبرها در آن باشد ، به طور واضح وکاملا" شفاف می توانید کف اقیانوس را ببینید ! فیبرهای نوری با یک چنین کیفیتی در یک پروسه سه مرحله ای ساخته می شوند . 1- تولید استوانه شیشه ای اولیه Preform 2- استخراج فیبرها از استوانه اولیه 3- تست کردن فیبرها . استوانه اولیه که به آن Preform گفته می شود در پروسه ای به نام mcvd ساخته می شود. در mcvd حبابهای اکسیژن به صورت محلول در ترکیبی از کلرید سیلیسیوم و کلرید ژرمانیوم و ترکیبات شیمیایی دیگر قرار می گیرند . یک مخلوط کن با کنترل دقیق برای بدست آوردن و حفظ خواص مختلف فیزیکی و نوری از قبیل ضریب شکست ، ضریب انبساط و نقطه ذوب و ..... آنها را ترکیب می کند . پس از آن بخارهای گازی حاطل از واکنشها به داخل ترکیب سیلیسی یا مجرایی از کوارتز (که همان روکش منعکس کننده است) هدایت می شوند. این لوله در ماشین تراش مخصوص قرار می گیرد و در هنگامیکه ماشین تراش موجب چرخش لوله حول محور مرکزی آن می شود ، یک مشعل مرتبا" در طول لوله رفت و آمد می کند و حرارت را به طور یکنواخت به بخش بیرونی آن می رساند . در نهایت این گرمادهی باعث رخ دادن دو تحول می شود ؛ 1- سیلیسیوم و ژرمانیوم با اکسیژن واکنش داده و دی اکسید سیلیسیوم و دی اکسید ژرمانیوم ایجاد می شود. 2- این دو ترکیب با ادامه حرارت دهی در داخل لوله با هم ترکیب می شوند و هسته اصلی فیبر را تشکیل می دهند.چرخش ماشین تراش همچنان ادامه پیدا می کند تا سطح هموار پوشش خارجی ساخته شود. پروسه تولید رشته اولیه صددرصد اتوماتیک است و چندین ساعت زمان می برد. پس از آنکه استوانه به فرم مورد نظر درآمد ، بعد از خنک شدن و تست کنترل کیفیت نوبت به خارج کردن فیبرها با کالیبرهای مختلف از رشته اصلی می رسد. برای این کار فیبر اولیه را در fiber drowing tower قرار می دهند. در این ابزار همانطورکه رشته اصلی از کوره گرافیتی (با دمایی در حدود 1900 تا 2200 درجه سلسیوس) گذرانده می شود ، به طرف پایین حرکت می کند. وقتی شروع به ذوب شدن کرد قطره کوچکی تشکیل می شود . ذره کوچک در اثر جاذبه شروع به کش آمدن می کند و در حالی که خنک می شود به صورت یک ریسمان شکل می گیرد. ریسمان شکل گرفته از یکسری دوک و مجراهای حاوی اشعه ماورای بنفش عبور داده می شود. در نهایت یک قرقره در پایین برج کشش با سرعت 10 تا 20 متر در ثانیه می چرخد و ریسمان را ، هم از بالا می کشد و هم آن را جمع می کند. میزان سرعت چرخش و کشش و اطلاعات دیگر مکانیزم ، توسط یک میکرومتر لیزری که ریسمان از داخل آن می گذرد به سیستم قرقره ارسال می شود. این نحوه جمع آوری معمولا" برای ایجاد فیبرهای تا طول 2/2 کیلومتر انجام می شود. سرانجام تست فیبرنوری کامل شده ، انجام می شود تا قابلیت های ویژه فیبر مورد تایید قرار گیرد. موارد تست عبارتند از : 1. مقاومت در برابر کشش: تحمل در برابر 100000 پوند براینچ مربع 2. منحنی های مشخصات نوری و شکست : برای تعیین عددی و نقص های اپتیکی 3. هندسه فیبر : بررسی قطر هسته ، قطر روکش منعکس کننده و قطر پوشش محافظ که یکنواخت و متناسب باشد. 4. برد : تعیین حد نهایی مسافتی که سیگنالها با طول موجهای مختلف درآن تضعیف می شود. 5. بررسی ظرفیت حمل اطلاعات (پهنای باند) : تعیین تعداد سیگنالهای که هر فیبرنوری در آن واحد می تواند از خود عبور دهد(multi-mode) 6. انتشار تصادفی : بررسی میزان انتشار طول موجهای مختلفی از نور که در میان هسته گسترده و منعکس می شوند (این مشخصه برای تعیین پهنای باند از اهمیت ویژه ای برخوردار است) 7. بررسی رنج تحمل دمایی و رطوبتی در هنگام بهره برداری در زیر آب 8. درجه حرارت وابسته به برد
منبع[/FONT]
