مقدمه ای بر فیبر نوری

درعصر جدید دنیای فناوری اطلاعات، افزایش توانایی انتقال اطلاعات بیشتر در فواصل طولانی‌تر با سرعت بیشتر، مرزهای توسعه فناوری ما را در بسیاری از زمینه‌ها مانند شبکه‌های داده، ارتباطات بی‌سیم و ماهواره‌ای، اپراتورهای کابلی و پخش‌کننده‌ها گسترش داده است.

 

که همه اینها با استفاده از فیبر نوری امکان پذیر شده است، و از آنجایی که تقاضاهای فناوری بر بهبود عملکرد اصرار دارند، فیبر نوری به رشد خود ادامه خواهد داد.

 

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری فناوری مورد استفاده برای انتقال اطلاعات به عنوان پالس های نور از طریق رشته های فیبر ساخته شده از شیشه یا پلاستیک در فواصل طولانی است.

 

قطر فیبرهای نوری تقریباً به اندازه یک رشته موی انسان است و وقتی در یک کابل فیبر نوری قرار می گیرند، می توانند اطلاعات بیشتری را در فواصل طولانی تر و سریعتر از سایر رسانه ها منتقل کنند. این فناوری است که خدمات اینترنت، تلفن و تلویزیون فیبر نوری را در اختیار خانه ها و مشاغل قرار می دهد.

فیبر نوری (optical fibers)که با عنوان تار نوری نیز شناخته می‌شود، رشته‌های میکروسکوپی شیشه‌ای بسیار خالص هستند که قطری تقریباً برابر با یک تار موی انسان دارند. هزاران عدد از این فیبرهای نوری در بسته‌هایی در کابل‌های نوری چیده شده‌اند و برای انتقال سیگنال‌های نوردر فواصل طولانی استفاده می‌شوند. بسته ها توسط یک روکش محافظت می شوند که همان پوشش بیرونی کابل است.

یک کابل فیبر نوری شامل چند تا صدها فیبر نوری در یک محفظه پلاستیکی است. که با عنوان کابل‌های نوری یا کابل‌های فیبر نوری نیز شناخته می‌شوند، سیگنال‌های داده را به شکل نور منتقل می‌کنند و صدها مایل به طور قابل توجهی سریع‌تر از کابل‌های برق سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. و از آنجایی که کابل های فیبر نوری غیرفلزی هستند، تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی (به عنوان مثال آب و هوا) که می تواند سرعت انتقال را کاهش دهد، قرار نمی گیرند. کابل های فیبر نیز ایمن تر هستند زیرا جریانی ندارند و بنابراین نمی توانند جرقه ایجاد کنند.

فیبر نوری رشته باریک و بلندی از یک مادّه شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی است، با فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا 10 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد. امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیعتر در مقایسه با کابل‌های مسی، و تاخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.

 

از فیبر نوری (معمولاً از جنس سیلیسیم دی‌اکسید) برای انتقال داده‌ها توسط نور لیزر استفاده میشود. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد از مجموعه ای از این فیبرها تشکیل شده و می‌تواند صدها هزار مکالمه صوتی را حمل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت 2٫5 گیگابایت در ثانیه تا 10 گیگابایت در ثانیه را فراهم می‌سازند. فیبر نوری از چندین لایه ساخته می‌شود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌نامند. هسته معمولاً شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص است. هسته در بعضی از کابل‌ها از پلاستیک کاملاً بازتابنده ساخته می‌شود، که هزینه ساخت را پایین می‌آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که باعث می‌شود که نور در هسته تا بیده 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 می‌نامند.

 

تک حالته و چند حالته دو نوع فیبر نوری هستند. تک حالت که برای مسافت های طولانی استفاده می شود، هسته های کوچکی دارد و نور لیزر مادون قرمز را منتقل می کند. حالت چندگانه که معمولاً برای فواصل کوتاه استفاده می شود، دارای هسته های بزرگ است و نور مادون قرمز را منتقل می کند.

فیبرهای نوری به دو دسته تقسیم می شوند :

تک حالتی  : single-mode فیبر سینگل مود یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد. (نظیر تلفن)

فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک (تقریباً 9 میکرون قطر) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز (طول موج از 1300 تا 1550 نانو متر) می باشند.

 

چند حالتی multi-mode: فیبر مالتی مود می‌تواند صدها حالت نور را به طور هم‌ زمان انتقال بدهد. (نظیر شبکه‌های کامپیوتری)

فیبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر (تقریباً 62.5 میکرون قطر) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طریق LED می باشند.

 

تاریخچه فیبر نوری

فیبر نوری به دوران رومیان برمی گردد، اما اولین آن یک "تلگراف نوری" بود که به اپراتورها اجازه می داد تا پیامی را از یک برج به برج دیگر توسط یک سری چراغ نصب شده بر روی برج ها منتقل کنند. این در سال 1790 توسط برادران فرانسوی Chappe اختراع شد. دستاورد بزرگی در علم نوری در طول قرن بعد به دست آمد.

فیبر نوری در دهه 1800

 

فیزیکدانان دانیل کولودون و ژاک بابینه در دهه 1840 گزارش دادند که نور می تواند در امتداد فواره های آب برای نمایش فواره ها هدایت شود. در سال 1854، جان تیندال، فیزیکدان بریتانیایی، نشان داد که نور می تواند از طریق جت های آب عبور کند و بدین ترتیب ثابت کرد که یک سیگنال نوری می تواند خم شود.

 

در سال 1880، الکساندر گراهام بل یک سیستم تلفن نوری را ثبت کرد که به پیشرفت فناوری نوری کمک کرد. همچنین در سال 1880، ویلیام ویلر سیستمی از لوله های نور را اختراع کرد که خانه ها را از طریق یک لامپ قوس الکتریکی واقع در زیرزمین روشن می کرد.

 

میله های شیشه ای خمیده برای روشن کردن حفره های بدن در سال 1888 توسط دکتر راث و پروفسور Reuss از وین استفاده شد. هنری سنت رنه سیستمی از میله های شیشه ای خمیده را برای هدایت تصاویر نور در یک طرح تلویزیونی اولیه در سال 1895 طراحی کرد. یک حق اختراع توسط یک آمریکایی، دیوید اسمیت، در سال 1898 برای یک روشن کننده دندان با استفاده از میله شیشه ای منحنی درخواست شد.

 

فیبر نوری در دهه 1900 به جلو حرکت کرد

 

اولین کسی که تصویری از یک رشته لامپ را از طریق یک بسته فیبر نوری مخابره کرد، هاینریش لام در سال 1930 بود. سپس هولگر مولر هانسن در سال 1951 برای ثبت اختراع دانمارکی در مورد تصویربرداری فیبر نوری درخواست داد که در آن پوشش الیاف شیشه یا پلاستیک را پیشنهاد کرد. با یک ماده شفاف کم شاخص، اما به دلیل ثبت اختراع بیرد و هانسل در سال 1926 رد شد.

 

یک دانشجوی مقطع کارشناسی به نام لری کرتیس توسط باسیل هیرشویتز و سی ویلبر پیترز در سال 1955 استخدام شد تا بر روی پروژه آندوسکوپ فیبر نوری آنها کار کند. در سال 1956، کرتیس اولین الیاف شیشه ای را به روش میله در لوله ساخت. و در سال 1957، هیرشویتز اولین کسی بود که آندوسکوپ فیبر نوری را روی یک بیمار آزمایش کرد.

 

الیاس اسنیتزر از امریکن اپتیکال در سال 1961 توصیفی نظری از فیبرهای تک حالته منتشر کرد. در سال 1970، دانشمندان کارخانه شیشه کورنینگ به هدف خود رسیدند که فیبرهای تک حالته با میرایی کمتر از 20 دسی بل در کیلومتر را بسازند. آنها از طریق ترکیب شیشه سیلیکا با تیتانیوم به این امر دست یافتند.

 

در سال 1973، آزمایشگاه‌های بل یک فرآیند رسوب بخار شیمیایی اصلاح شده را توسعه دادند که بخارات شیمیایی و اکسیژن را گرم می‌کرد تا شیشه‌های بسیار شفافی را تشکیل دهد که می‌توان آن را به صورت انبوه به فیبر نوری کم تلفات تولید کرد. این فرآیند همچنان استاندارد تولید کابل فیبر نوری است.

 

پلیس دورست (بریتانیا) اولین پیوند فیبر نوری غیر تجربی را در سال 1975 نصب کرد و اولین ترافیک تلفنی زنده از طریق فیبر نوری در لانگ بیچ کالیفرنیا دو سال بعد اتفاق افتاد.

 

در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980، شرکت های تلفن از تعداد زیادی فیبر برای بازسازی زیرساخت های ارتباطی خود استفاده کردند. در اواسط دهه 1980، Sprint بر روی اولین شبکه سراسری 100 درصد فیبر نوری تأسیس شد.

 

در سال 1991، Desurvire و Payne تقویت کننده های نوری را نشان دادند که در خود کابل فیبر نوری تعبیه شده بود. سیستم تمام نوری می تواند 100 برابر بیشتر از کابل با تقویت کننده های الکترونیکی اطلاعات را حمل کند.

 

اولین کابل فیبر نوری به نام TPC-5 که از تقویت‌کننده‌های نوری استفاده می‌کرد، که در سال 1996 در سراسر اقیانوس آرام قرار گرفت. در سال 1997، پیوند فیبر نوری دراطراف FLAG طولانی‌ترین شبکه تک کابلی در جهان شد و زمینه را برای نسل بعدی برنامه های کاربردی اینترنتی فراهم کرد.

 

امروزه صنایع پزشکی، نظامی، مخابراتی، صنعتی، ذخیره سازی داده، شبکه و پخش قادر به پیاده سازی و استفاده از فناوری فیبر نوری در کاربردهای مختلف هستند.

فیبر نوری در مقابل مس

اگرچه سیستم فیبر نوری شبیه به سیستم سیم مسی است، امروزه فیبر نوری به عنوان یک وسیله مناسب برای انتقال سیگنال ارتباطی به طور پیوسته جایگزین سیم‌های مسی می‌شود.

 

برخی از مزایای فیبر نوری نسبت به مس، صرفه جویی در هزینه است، زیرا آنها ارزان تر هستند، فیبر نوری نازک تر هستند و ظرفیت حمل بالاتری دارند. فیبرهای نوری برای حمل اطلاعات دیجیتالی مناسب هستند. برق وجود ندارد بنابراین خطر آتش سوزی کاهش می یابد. کابل های فیبر نوری سبک وزن هستند، فضای کمتری را اشغال می کنند و همچنین انعطاف پذیر هستند.

 

مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی

1.  قیمت ارزان تر

2.  اندازه نازک‌ تر

3.  ظرفیت بالا

4.  تضعیف ناچیز

5.  عدم تداخل

6.  مصرف برق پایین

7.  اشتعال ‌زا نبودن

8.  وزن سبک

9.  انعطاف ‌پذیر بودن

10.  پایداری

11. سرعت

12. ترویج نوری

13. امکان تعمیر فیبر

14. امنیت

15. پهنای باند بالا

16. عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط

17. عدم برقراری انشعاب غیر مجاز

18. عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر

 

محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری

1.  ضرورت دقت کامل در هنگام کابلکشی

2.  امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین

3.  محدود بودن میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف

4.  محافظت کامل در برابر ضربه، برای فیبرهایی که از درون حوضچه می گذرند.

 

خدمات فیبر نوری / کابل کشی فیبر نوری/ فیوژن

خدمات کابل کشی با فیبر نوری در شبکه های کامپیوتری جزو خدمات پسیو شبکه به حساب می آید. کابل کشی فیبر نوری در داخل ساختمان و در محیط بیرون از ساختمان انجام می شود. کابل کشی زمینی و هوایی فیبر نیروی از مواردی است که به تخصص بالایی نیازمند است. می توانید برای دریافت خدمات کابل کشی فیبر نوری شبکه کامپیوتری و مخابرات با ما تماس حاصل فرمایید.

 

فیوژن فیبر نوری

با توجه به اینکه کابل های فیبر نوری در طول های مشخص و ثابتی تولید میگردند بایستی در زمان اجرای پروژه هایی که نیاز به کابل هایی با طول بیشتر دارند از اتصال چند کابل فیبر نوری جهت ارتباط با مقصد استفاده کرد و یا جهت اتصال رشته های فیبر نوری با تجهیزات شبکه بایستی آنها را به قطعات دیگر مانند پیگتیل متصل نمود،‌ به عمل اتصال دو رشته ی فیبر نوری توسط دستگاه فیوژن ، فیوژن فیبر نوری و یا جوش فیبر نوری میگویند.عمل اتصال در ورودی ساختمان ها ، باکس های کابل کشی ، کوپلر و نقطه های واسطه شبکه صورت می گیرد فیوژن کابل فیبر نوری کاریست بسیار دقیق که اپراتور دستگاه بایستی جهت جفت شدن هسته کابل های نوری را با دقت تنظیم نماید.

 

 شرکت شبکه رسام دوراندیش با استفاده از بهترین دستگاه های جوش فیبر نوری و همچنین متخصصین حرفه ای و مجرب جهت اجرای فیوژن فیبر نوری آماده همکاری با شرکت های خصوصی و ارگان  های دولتی می باشد.