فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد؟

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری یا 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 از فیبرهای شیشه ای باشد، از چند تا چند صد. 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 استفاده می شود..

فیبر نوری چگونه کار می کند؟

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 زیگزاگ منعکس می شوند . سیگنال های نوری به دلیل متراکم تر بودن لایه های شیشه ای با سرعت نور حرکت نمی کنند، در عوض حدود 30 درصد کمتر از سرعت نور حرکت می کنند.

برای تجدید یا تقویت سیگنال در طول سفر، انتقال فیبر نوری گاهی اوقات 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.

کابل‌های فیبر نوری اکنون قادر به پشتیبانی از سیگنال‌های حداکثر 10 گیگابیت بر ثانیه هستند. به طور معمول، با افزایش ظرفیت پهنای باند یک کابل فیبر نوری، گران تر می شود.

انواع فیبرهای نوری کدامند؟

فیبر چند حالته و فیبر تک حالته دو نوع اصلی کابل فیبر نوری هستند.

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 را کاهش می دهد که کاهش قدرت سیگنال است. دهانه کوچکتر نور را به 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.

فیبر چند حالته

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

تفاوت فیبرنوری و سیم مسی

کابل های مسی برای سال ها انتخاب سنتی برای ارتباطات راه دور، شبکه و اتصالات کابلی بودند. اما با گذشت زمان، فیبر نوری جایگزین رایجی شد. اکثر خطوط راه دور شرکت های تلفن در حال حاضر از کابل های فیبر نوری ساخته شده اند.

فیبر نوری به دلیل پهنای باند بالاتر و سرعت بیشتر، اطلاعات بیشتری نسبت به سیم مسی معمولی دارد. از آنجایی که شیشه جریان الکتریسیته را هدایت نمی کند، فیبر نوری در معرض تداخل الکترومغناطیسی قرار نمی گیرد که تلفات سیگنال را به حداقل می رساند.

مزایا و معایب فیبر نوری

کابل های فیبر نوری عمدتا به دلیل مزایایی که نسبت به کابل های مسی دارند استفاده می شود. 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 غوطه ور 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.

با این حال، توجه به این نکته مهم است که فیبر نوری دارای معایبی است. این معایب شامل موارد زیر است:

• فیبر نوری اغلب گرانتر از سیم مسی است.
• فیبر شیشه به محافظت بیشتری در داخل کابل بیرونی نسبت به مس نیاز دارد.
• نصب کابل کشی جدید کار فشرده ای است.
• 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 سیگنالی از بین برود.

فیبر نوری در کجا استفاده می شود؟

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

شبکه های کامپیوتری و پخش

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 در صدا و سیما و الکترونیک برای ارائه اتصالات و عملکرد بهتر استفاده می شود.

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.

محیط های زیر دریا

کابل‌های فیبر نوری در محیط‌های پرخطر مانند کابل‌های زیر دریا استفاده می‌شوند، زیرا می‌توانند در آب غوطه‌ور شوند و نیازی به تعویض مکرر ندارند.

نظامی و فضایی

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

پزشکی

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

سوالات متداول

فیبر نوری به زبان ساده چیست؟

فیبر نوری یا فیبر نوری به فناوری گفته 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 از فیبرهای شیشه ای باشد، از چند تا چند صد. لایه شیشه ای دیگری به نام روکش، هسته فیبر شیشه ای را احاطه کرده است.

فیبر نوری از چه ساخته شده است؟

فیبر معمولاً از سیلیس خالص (شیشه) به دلیل کیفیت خالص و خواصی که به آن انکسار داخلی کامل می‌دهد ساخته می‌شود، اثری که اساس ارتباطات فیبر نوری را تشکیل می‌دهد. اساساً فیبر نوری از یک هسته، روکش و پوشش تشکیل شده است.

مفهوم فیبر نوری چیست؟

فیبرهای نوری بر اساس اصل بازتاب داخلی کامل کار می کنند. هنگامی که پرتو نور به سطح داخلی کابل فیبر نوری اصابت می کند به طوری که زاویه تابش بیشتر از زاویه بحرانی است، پرتو نور فرودی در همان محیط منعکس می شود و این پدیده تکرار می شود.

آیا فیبر به الکتریسیته نیاز دارد؟

کابل فیبر نوری متکی به برق نیست، بنابراین قطع برق تاثیر کمی بر کیفیت اینترنت فیبر نوری نخواهد داشت.

چرا فیبر نوری بهترین است؟

فیبر برای انتقال داده‌ها به جای برق به نور متکی است، که اتصالات اینترنتی بسیار سریع‌تری را تسهیل می‌کند که می‌توانند پهنای باند بالاتری را مدیریت کنند. بر اساس FCC، ارائه دهندگان فیبر به طور مداوم 117 درصد از سرعت های تبلیغاتی را حتی در زمان اوج تقاضا ارائه می دهند.

اجزای اصلی فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری از سه عنصر هسته، روکش و پوشش تشکیل شده است. این عناصر داده ها را از طریق نور مادون قرمز حمل می کنند، بنابراین سیگنال را از طریق فیبر منتشر می کنند.

منبع