ویوسافت

ویوسافت

شما در ویوسافت میتوانید از پروژه ها ، کد سورس ها و آموزش های رایگان استفاده کنید



مقاله ای درباره همه چیز درباره فیبر نوری


نویسنده : علی خازنی
دسته بندی : شبکه
1395/11/08

مقاله زیبا در مورد فیبر نوری

 

 

 

 

فیبر نوری یکی از محیط های انتقال داده با سرعت بالا است . امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر: شبکه

های تلفن شهری و بین شهری ، شبکه های کامپیوتری و اینترنت استفاده بعمل می آید. فیبرنوری رشته ای  از

تارهای شیشه ای بوده که هر یک از تارها دارای ضخامتی معادل  تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال

 اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود.

مبانی فیبر نوری:


فیبر نوری ، رشته ای   از تارهای بسیار نازک شیشه ای  بوده که قطر هر یک از تارها نظیر قطر یک تار موی انسان

 است . تارهای فوق در کلاف هائی سازماندهی و کابل های نوری را بوجود می آورند.

   از فیبر نوری   به منظور ارسال سیگنال های نوری در مسافت های طولانی استفاده می شود.

یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشکیل شده است :

.  هسته (Core) . هسته نازک شیشه ای در مرکز فیبر که سیگنا ل های نوری در آن حرکت می نمایند.

· روکش (Cladding) . بخش خارجی فیبر بوده که دورتادور  هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده

 به هسته می گردد.

بافر رویه (Buffer Coating) . روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر ، است .

صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در دسته هائی سازماندهی شده و کابل های نوری را بوجود می

آورند. هر یک از کلاف های فیبر نوری توسط یک روکش هائی با نام Jacket محافظت می گردند.

فیبر های نوری در دو گروه عمده ارائه می گردند:

· فیبرهای تک حالته (Single-Mode) . بمنظور ارسال یک  سیگنال در هر فیبر استفاده می شود( نظیر : تلفن )

· فیبرهای چندحالته (Multi-Mode) . بمنظور ارسال  چندین سیگنال در یک فیبر استفاده می شود( نظیر :

 شبکه های کامپیوتری)

فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک ( تقریبا” ۹ میکرون قطر ) بوده و قادر به ارسال  نور لیزری مادون قرمز

 ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) می باشند. فیبرهای  چند حالته دارای هسته بزرگتر ( تقریبا” ۵ / ۶۲ میکرون

 قطر ) و قادر به ارسال نورمادون قرمز از طریق LED می باشند.

ارسال نور در فیبر نوری:

فرض کنید ، قصد داشته باشیم با استفاده از  یک چرا غ قوه  یک راهروی بزرگ و مستقیم  را روشن نمائیم .

همزمان با روشن نمودن چراغ قوه ، نور مربوطه در طول مسیر مسفقیم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد

کرد. با توجه به عدم وجود خم و یا پیچ در راهرو در رابطه  با تابش نور چراغ قوه مشکلی وجود نداشته  و چراغ قوه

می تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده مورد نظر را روشن کرد. در صورتیکه راهروی فوق دارای خم و یا پیچ باشد ، با

چه مشکلی برخورد خواهیم کرد؟ در این حالت می توان از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده تا باعث انعکاس نور از

زاویه مربوطه گردد.در صورتیکه راهروی فوق دارای پیچ های زیادی باشد ، چه کار بایست کرد؟ در چنین حالتی

در تمام طول مسیر دیوار راهروی مورد نظر ، می بایست از آیینه استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط

چراغ قوه (با یک زاویه خاص)  از نقطه ای به نقطه ای دیگر حرکت کرده ( جهش کرده و طول مسیر راهرو را طی

خواهد کرد). عملیات فوق مشابه آنچیزی است که در فیبر نوری انجام می گیرد.

نور، در کابل فیبر نوری از طریق  هسته (نظیر  راهروی مثال ارائه شده )  و توسط جهش های پیوسته با توجه

 به سطح آبکاری شده ( Cladding) ( مشابه دیوارهای شیشه ای مثال ارائه شده )  حرکت می کند.( مجموع

انعکاس  داخلی ) . با توجه به اینکه سطح آبکاری شده ،  قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد ، نور قادر به

 حرکت در مسافت های طولانی می باشد. برخی از سیگنا ل های نوری بدلیل عدم خلوص شیشه موجود ،  ممکن است  دچار نوعی تضعیف در طول هسته گردند.

میزان تضعیف سیگنال نوری به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی دارد. ( مثلا” موج با طول ۸۵۰ نانومتر

بین ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر کیلومتر ، موج با طول ۱۳۰۰نانومتر بین ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر کیلومتر ، موج با طول

 ۱۵۵۰ نانومتر بیش از ۵۰ درصد در هر کیلومتر) سیستم رله فیبر نوری: بمنظور آگاهی از نحوه استفاده فیبر نوری

در سیستم های مخابراتی ، مثالی را دنبال خواهیم کرد که مربوط به  یک فیلم سینمائی  و یا مستند در رابطه با جنگ جهانی  دوم است .

در فیلم فوق دو ناوگان دریائی که بر روی سطح دریا در حال حرکت می باشند ، نیاز به برقراری  ارتباط با یکدیگر در یک وضعیت کاملا” بحرانی و توفانی را

دارند. یکی از ناوها قصد  ارسال پیام  برای ناو دیگر را  دارد.کاپیتان ناو فوق پیامی برای یک ملوان که بر روی  عرشه کشتی مستقر است ، ارسال می دارد. ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس ( نقطه و فاصله ) ترجمه می نماید. در ادامه ملوان مورد نظر با استفاده از یک نورافکن اقدام به ارسال پیام برای ناو

دیگر می نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم ، کدهای مورس ارسالی را مشاهده می نماید. در ادامه

 ملوان فوق کدهای فوق را به یک زبان خاص ( مثلا” انگلیسی ) تبدیل و آنها را برای کاپیتان ناو ارسال می

دارد.  فرض کنید فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسار زیاد (  هزاران مایل ) بوده و بمنظور برقرای ارتباط بین آنها از یک سیتستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده گردد.

سیتستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است : ·  فرستنده . مسئول تولید و رمزنگاری سیگنال های نوری است .

فیبر نوری مدیریت سیکنال های نوری در یک مسافت را برعهده می گیرد.

·بازیاب نوری . بمنظور تقویت سیگنا ل های نوری در  مسافت های طولانی استفاده می گردد.

· دریافت کننده نوری . سیگنا ل های نوری را دریافت و رمزگشائی می نماید.

مزایای  فیبر نوری: فیبر نوری در مقایسه با سیم های  های مسی دارای  مزایای زیر است :

· ارزانتر. هزینه چندین کیلومتر کابل نوری نسبت به سیم های  مسی کمتر است .

· نازک تر. قطر فیبرهای نوری بمراتب کمتر از سیم های مسی است .

 ·ظرفیت بالا. پهنای باند فیبر نوری  بمنظور ارسال اطلاعات بمراتب  بیشتر از سیم  مسی است .

· تضعیف ناچیز. تضعیف سیگنال در فیبر نوری بمراتب کمتر  از سیم  مسی است .

·سیگنال های نوری . برخلاف سیگنال های الکتریکی در  یک سیم مسی ، سیگنا ل ها ی نوری در یک فیبر

 تاثیری  بر فیبر دیگر نخواهند داشت .

مصرف برق پایین . با توجه به سیگنال ها در فیبر نوری کمتر ضعیف می گردند ، بنابراین می توان از فرستنده

هائی با میزان برق مصرفی پایین نسبت به فرستنده های الکتریکی که از ولتاژ بالائی استفاده می نمایند ، استفاده کرد.

·سیگنال های دیجیتال . فیبر نور ی مناسب بمنظور انتقال  اطلاعات دیجیتالی است .

·غیر اشتعال زا . با توجه به عدم وجود الکتریسیته ، امکان  بروز آتش سوزی وجود نخواهد داشت .

 · سبک وزن . وزن یک کابل فیبر نوری بمراتب کمتر از کابل مسی (قابل مقایسه)  است.

·انعطاف پذیر . با توجه به انعظاف پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر

 دوربین های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند : عکس  برداری پزشکی ، لوله کشی و …استفاده می گردد.

با توجه به مزایای فراوان فیبر نوری ، امروزه از این نوع کابل ها در موارد متفاوتی  استفاده می شود. اکثر شبکه های

کامپیوتری و یا مخابرات ازراه دور در مقیاس وسیعی از فیبر نوری استفاده می نمایند.

معایب و محدودیت های فیبر نوری:

.ضرورت دقت کامل در هنگام کابل کشی .امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین .محدود بودن میزان کشش برای فیبر های با ظرفیت مختلف .محافظت کامل در برابر ضربه

کاربردهای فیبر نوری:

الف)کاربرد در حسگرها استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه گیری کمیت های فیزیکی مانندجریان الکتریکی، میدان

 مغناطیسی فشار،حرارت ،جابجایی،آلودگی آبهای دریایی  سطح مایعات ،تشعشعات پرتوهای گاماوایکس در سال

های اخیر شروع شده است . در این نوع احساسگرها ، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی احساسگر بهره گیری

می شود بدین ترتیب که خصوصیات فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تاثیر پذیر می شود.

ب)کاربردهای نظامی فیبرنوری کاربردهای بی شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار،  کنترل و هدایت موشک ها ، ارتباط زیر دریایی ها (هیدروفون) را نام برد .

 ج)کاربردهای پزشکی فیبرنوری در تشخیص بیماری ها و آزمایش های گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می توان دزیمتری غدد سرطانی ، شناسایی نارسایی های داخلی بدن،جراحی لیزری فاستفاده در دندانپزشکی و اندازه گیری مایعات و خون نام برد .

فن آوری ساخت فیبرهای نوری:

برای تولید فیبر نوری ، ابتدا ساختار آن در یک میله شیشه  ای موسوم به پیش سازه از جنس سیلیکا ایجادمی گردد  و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبرمی گردد . از سال ۱۹۷۰ روش های متعددی برای ساخت انواع پیش سازه ها به کار رفته است که اغلب آنها بر مبنای رسوب دهی لایه های شیشه ای در اخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند .

 روشهای ساخت پیش سازه:
روش های فرایند فاز بخار برای ساخت پیش سازه  فیبرنوری را می توان به سه دسته تقسیم کرد :

۱ رسوب دهی داخلی در فاز بخا

۲ رسوب دهی بیرونی در فاز بخار

۳٫ رسوب دهی محوری در فاز بخار

فیبرهای نوری نسل سوم:

طراحان فیبرهای نسل سوم ، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای حداقل تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج ۵۵/۱ میکرون و از حداقل پاشندگی در طول موج ۳/۱ میکرون بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای  ساختار نسبتا پیچیده تری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم ، که حداقل پاشندگی ان در محدوده ۳/۱ میکرون قرار داشت ،

به محدوده ۵۵/۱ میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی.اس.اف

 ساخته شد.

کنفرانس : بهرام رحیمی در کارگاه شبکه

 

 


علی خازنی

مهندس تکلونوژی نرم افزارهستم 25 سال دارم و مدیر ارشد گروه نرم افزاری ویوسافت رو برعهده دارم این سایت رو برای برنامه نویسان و دانشجویان رشته نرم افزار و کامپیوتر و کلیه علاقه مندان این رشته طراحی کردم بتوانم کمک کوچکی برای این عزیزان کرده باشم .

ارسال دیدگاه






کد امنیتی را وارد کنید