فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد

فیبر نوری یک فناوری پیشرفته و مهم در عصر حاضر است که در انتقال داده ها و ارتباطات سریع و پایدار نقش بسیار مهمی دارد. این فناوری به دلیل سرعت و پهنای باند بالا و همچنین مقاومت در برابر تداخل و اختلالات الکترومغناطیسی مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.

در این مقاله به معرفی فیبر نوری، اجزای تشکیل دهنده آن، مزایا و معایب مختلف فیبر نوری و کاربرد آن خواهیم پرداخت. استفاده از فیبر نوری در شبکه های ارتباطی، انتقال داده ها، تلفن های همراه و اینترنت به صورت گسترده انجام می شود و این فناوری برای پیشرفت تکنولوژی ارتباطات بسیار حیاتی است. اگر شما هم به آشنایی با فیبر نوری علاقه مند هستید در ادامه این مقاله از سه ستاره سمنان با ما همراه باشید.

فیبر نوری چیست

فیبر نوری به فناوری اطلاق می شود که اطلاعات را به صورت پالس های نور در امتداد فیبر شیشه ای یا پلاستیکی منتقل می کند. یک کابل فیبر نوری می تواند حاوی تعداد متفاوتی (چند تا چند صد) از فیبرهای شیشه ای باشد. لایه شیشه ای دیگری به نام روکش، هسته فیبر شیشه ای را احاطه کرده است. لایه لوله بافر از روکش محافظت می کند و یک لایه ژاکت به عنوان لایه محافظ نهایی برای رشته فردی عمل می کند.

کابل های فیبر نوری به دلیل مزایایی که نسبت به کابل های مسی دارند معمولا مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از این مزایا شامل پهنای باند و سرعت انتقال بالاتر است.

فیبر نوری برای شبکه های داده در مسافت های طولانی و با کارایی بالا استفاده می شود. همچنین معمولاً در خدمات مخابراتی مانند اینترنت، تلویزیون و تلفن نیز استفاده می شود. به عنوان مثال، Verizon و Google  به ترتیب از فیبر نوری در خدمات Verizon Fios و Google Fiber خود استفاده می کنند و سرعت اینترنت گیگابیت را در اختیار کاربران قرار می دهند.

فیبر نوری چگونه کار میکند

فیبر نوری داده ها را به شکل ذرات نور یا فوتون ها که از طریق کابل فیبر نوری پالس می کنند، منتقل می کند. هسته الیاف شیشه و روکش هر کدام دارای ضریب شکست متفاوتی هستند که نور ورودی را در یک زاویه خاص خم می کند.

هنگامی که سیگنال های نوری از طریق کابل فیبر نوری ارسال می شوند، به دنبال فرآیندی به نام انعکاس کلی داخلی، از هسته و روکش در یک سری پرش های زیگزاگی منعکس می شوند. سیگنال های نوری به دلیل متراکم تر بودن لایه های شیشه ای با سرعت نور حرکت نمی کنند، در عوض حدود ۳۰ درصد کندتر از سرعت نور حرکت می کنند.

گاهی اوقات انتقال فیبر نوری برای تجدید یا تقویت سیگنال به تکرار کننده هایی در فواصل دور نیاز دارد. این تکرار کننده ها سیگنال نوری را با تبدیل آن به سیگنال الکتریکی، پردازش آن سیگنال الکتریکی و ارسال مجدد سیگنال نوری، بازسازی می کنند.

سرعت فیبر نوری

کابل های فیبر نوری اکنون قادر به پشتیبانی از سیگنال های حداکثر ۱۰ گیگابیت بر ثانیه هستند. به طور معمول، با افزایش ظرفیت پهنای باند یک کابل فیبر نوری، گران تر می شود.

مزایای فیبر نوری

کابل های فیبر نوری عمدتا به دلیل مزایایی که نسبت به کابل های مسی دارند استفاده می شود. این مزایا شامل موارد زیر است:

• آنها از ظرفیت های پهنای باند بالاتر پشتیبانی می کنند.
• نور می تواند بدون نیاز به افزایش سیگنال بیشتر حرکت کند.
• آنها کمتر مستعد تداخل هستند، مانند تداخل الکترومغناطیسی.
• آنها را می توان در آب فرو کرد!
• کابل های فیبر نوری قوی تر، نازک تر و سبک تر از کابل های مسی هستند.
• آنها نیازی به نگهداری یا تعویض مکرر ندارند.

معایب فیبر نوری

با این حال، باید بدانید که فیبر نوری دارای معایبی هم هست. این معایب شامل موارد زیر است:

• فیبر نوری اغلب گرانتر از سیم مسی است.
• فیبر شیشه ای به محافظت بیشتری در داخل کابل بیرونی نسبت به مس نیاز دارد.
• کابل های فیبر نوری اغلب شکننده تر هستند. به عنوان مثال، اگر کابل به شعاع چند سانتی متری خم یا منحنی شود، فیبرها ممکن است شکسته شوند یا سیگنال از بین برود.

انواع فیبر نوری

فیبر چند حالته و فیبر تک حالته دو نوع اصلی کابل فیبر نوری هستند. در ادامه هر یک از این انواع را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

۱- فیبر تک حالته

فیبر تک حالته به دلیل قطر کمتر هسته فیبر شیشه ای برای مسافت های طولانی تر استفاده می شود. این قطر کوچکتر امکان تضعیف یا کاهش قدرت سیگنال را کاهش می دهد. همچنین دهانه کوچکتر نور را به صورت یک پرتو منفرد جدا می کند و مسیر مستقیم تری را ارائه می دهد و سیگنال را قادر می سازد مسافت بیشتری را طی کند.

فیبر تک حالته همچنین پهنای باند بسیار بالاتری نسبت به فیبر چند حالته دارد. منبع نور مورد استفاده برای فیبر تک حالته معمولاً لیزر است. فیبر تک حالته معمولاً گرانتر است زیرا برای تولید نور لیزر در دهانه کوچکتر به محاسبات دقیق نیاز دارد.

۲- فیبر چند حالته

فیبر چند حالته برای مسافت‌های کوتاه‌تر استفاده می‌شود، زیرا دهانه بزرگ‌تر هسته به سیگنال‌های نور اجازه می‌دهد تا در طول مسیر بازتابیده و بیشتر منعکس شوند. قطر بزرگتر اجازه می دهد تا چندین پالس نور از طریق کابل به صورت همزمان ارسال شود که منجر به انتقال داده بیشتر می شود. این همچنین به معنای احتمال بیشتر از دست دادن، کاهش یا تداخل سیگنال است. فیبر نوری چند حالته معمولاً از یک LED برای ایجاد پالس نور استفاده می کند.

کاربرد فیبر نوری

طیف وسیعی از صنایع از کابل های فیبر نوری برای اتصال مطمئن و سریع استفاده می کنند.

۱- شبکه های کامپیوتری

شبکه های کامپیوتری به دلیل توانایی فیبر نوری در انتقال داده و ارائه پهنای باند بالا، یک مورد رایج استفاده از فیبر نوری است. به طور مشابه، فیبر نوری به طور مکرر الکترونیک برای ارائه اتصالات و عملکرد بهتر استفاده می شود.

۲- اینترنت و تلویزیون کابلی

اینترنت و تلویزیون کابلی دو مورد از رایج ترین موارد استفاده فیبر نوری هستند. فیبر نوری را می توان برای پشتیبانی از اتصالات از راه دور بین شبکه های کامپیوتری در مکان های مختلف نصب کرد.

۳- محیط های زیر دریا

کابل‌های فیبر نوری در محیط‌های پرخطر مانند کابل‌های زیر دریا استفاده می‌شوند، زیرا ضدآب هستند و نیازی به تعویض مکرر ندارند.

۴- نظامی و فضایی

صنایع نظامی و فضایی همچنین از فیبر نوری به عنوان وسیله ای برای ارتباط و انتقال سیگنال علاوه بر سنجش دما استفاده می کنند. کابل های فیبر نوری به دلیل وزن سبک تر و اندازه کوچکتر می توانند مفید باشند.

۵- پزشکی

فیبر نوری اغلب در انواع ابزار های پزشکی برای ارائه روشنایی دقیق استفاده می شود. همچنین به طور فزاینده‌ای به فعال بودن حسگر های پزشکی کمک می‌کند. از آنجایی که فیبر نوری در معرض تداخل الکترومغناطیسی نیست، برای آزمایش‌های مختلف مانند اسکن MRI نیز ایده‌آل است. سایر کاربردهای پزشکی فیبر نوری شامل تصویربرداری اشعه ایکس، آندوسکوپی، نور درمانی و میکروسکوپ جراحی است.

جمع بندی

فیبر نوری یک فناوری جدید و شناخته شده است که در بسیاری از صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله از سه ستاره سمنان گفتیم که فیبر نوری چیست و چگونه کار میکند. امیدواریم بیش از پیش با این فناوری کابردی آشنا شده باشید.