فیبر نوری یا تار نوری چیست؟

مقدمه

فیبر نوری یا تار نوری به انگلیسی Optical Fiber رشته باریک و بلندی از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که میتواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شد, از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری دارای پهنای باند بسیار بالاتر از کابل های معمولی است, با فیبر نوری میتوان داده های تصویر, صوت و داده های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا 10گیگابایت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد. امروزه مخابرات فیبر نوری, به دلیل پهنای باند وسیعتر در مقایسه با کابل های مسی و تاخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب میشود.

تاریخچه ساخت فیبر نوری

اولین کسانی که در قرون اخیر به فکر استفاده از نور برای انتقال اطلاعات افتادند, انتشار نور را در جو زمین تجربه کردند. اما وجود موانع مختلف نظیر گرد و خاک, دود, برف, باران, مه و … انتشار اطلاعات نوری در جو را با مشکل مواجه ساخت. بعدها استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور مطرح گردید. نور در داخل این کانالها بوسیله آیینه ها و عدسی ها کار بسیار مشکلی بود این کار نیز غیر عملی تشخیص داده شد و مردود ماند.

شاید اولین تلاش در سیر تکاملی سیستم ارتباط نوری به وسیله الکساندر گراها بل صورت گرفت که در سال 1880 درست 4 سال پس از اختراع تلفن, اختراع تلفن نوری, فوتوفون یا سیستمی که صدا را تا حد فواصل چندین صدمتر منتقل میکرد, به ثبت رساند. تلفن نوری بر مبنای مدوله کردن نور خورشید باز تابیده با به ارتعاش در آوردن آیینه ای کار میکرد.

گیرنده یک فتوسل بود. در این روش نور در هوا منتشر میشد و بنابراین امکان انتقال اطلاعات تا بیش از 200 متر میسر نبود. به همین دلیل, اگرچه دستگاه به ظاهر کار میکرد اما از موفقیت تجاری برخوردار نبود.

ایده استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور (که اساس فیبر های نوری امروزی است) برای اولین بار در سال 1840 توسط Daneiel calladon و Jacques Babinet در پاریس پیشنهاد شد. همچنین john Tyndall در سال 1870 در کتاب خود ویژگی بازتاب کلی را شرح داد: (وقتی نور از هوا وارد آب میشود به سمت خط عمود بر سطح خم میشود و وقتی از آب وارد هوا میشود از خط عمود دور میشود). اگر زاویه ی پرتو نور با خط عمود در تابش از داخل آب بزرگتر از 48 درجه شود هیچ نوری از آب خارج نمیشود در واقع نور به طور کامل از سطح آب منعکس میشود. زاویه ای که انعکاس کلی آغاز میشود را زاویه بحرانی مینامیم.

کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح ساختند. آنان مبنای کار خود را بر آن گذاشتند که به سرعتی حدود 100مگابایت بر ثانیه و بیشتر برروی محیط های انتشار شیشه دست یابند. این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود. این دو محقق انگلیسی, کاهش انرژی را تا آنجا میپذیرفتند که کمتر از 20 دسیبل نباشد. اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند, اما شرکت امریکایی (کورنینگ گلس ) به این هدف دست یافت.

در اوایل سال 1960 میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبر نوری ممکن گردید. در سال 1966میلادی, دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشه ای هدایت میشود. پیشرفت کردند که حاصل ان از کابل های معمولی بسیار سودمند تر بود. چرا که فیبر نوری بسیار سبکتر و ارزانتر از کابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.

توسعه فناوری فیبر نوری از سال 1980 میلادی به بعد باعث شد که همواره مخابرات نوری بعنوان یک انتخاب مناسب مطرح باشد. تا سال 1985 میلادی در دنیا نزدیک به 2 میلیون کیلومتر کابل نوری نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است.

ساختار

از فیبر نوری معمولا از جنس (سیلیسم دی اکسید) برای انتقال داده ها توسط نور لیزر استفاده میشود. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد از مجموعه ای از این فیبر ها تشکیل شده و میتواند صد ها هزار مکالمه صوتی را حمل کند.

فیبر های نوری تجاری ظرفیت 2.5 گیگابایت در ثانیه تا 10گیگابایت در ثانیه را فراهم میسازند فیبر نوری از چندین لایه ساخته میشود. درونی ترین لایه را هسته می نامند. هسته معمولا شامل یک تار کاملا بازتاب کننده از شیشه خالص است .هسته در بعضی از کابل ها از پلاستیک کاملا بازتابنده ساخته می شود, که هزینه ساخت را پایین می آورد.با این حال, یک هسته پلاستیکی معمولا کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده ها در فواصل کوتاه به کار می رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد, که از شیشه یا پلاستیک ساخته میشود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط باز تابنده را تشکیل میدهند که باعث میشود که نور در هسته تابیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم میرسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را بازتاب داخلی کلی می نامند.

در نوع مرسوم فیبر نوری قطر هسته و پوسته با هم حدود 125میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است). که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده, حول پوسته چند لایه محافظ, شامل یک پوشش معمولا از جنس پلاستیک قرار می گیرد.

یک پوشش محافظ پلاستیکی سخت لایه بیرونی را تشکیل میدهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می دارد. که میتواند صدها فیبر نوری مختلف را در بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.

حرف آخر

با توضیحات داده شده در مورد مزایای فیبر نوری و سرعت بالای انتقال داده ها در آن میتوان گفت که دنیا در حال جایگزینی روش های دیگر مخابراتی و اینترنتی به فیبر نوری است. عمر بالا و سرعت بالا در طول زمان یک فاکتور ارزنده محسوب میشود. شرکت انتقال امواج نوری برنا برترین شرکت مخابراتی کرج سال ها پیش فعالیت خود را در این حوزه شروع کرده و کلیه ی فعالیت های مرتبط را از صفر تا 100 انجام میدهد. خدماتی چون طراحی و برآورد هزینه شبکه فیبر نوری، نگهداری و اجرای فیبر نوری (کابل کشی فیبر نوری، فروش مودم فیبر نوری، انجام فیوژن و …) برای اطلاع از هزینه ها از طریق بخش تماس با ما در ارتباط باشید.