فیبر نوری یا تار نوری

فیبر نوری چیست؟

فيبر نوري يا تار نوري  (Optical Fiber) رشته باريک  و بلندي از يک مادّه شفاف مثل شيشه (سیلیکا) يا پلاستيک است. مي‌تواند نوري را که از يک سر به آن وارد شده، از سر ديگر خارج کند. فيبر نوري داراي پهناي باند بسيار بالاتر از کابل‌هاي معمولي مي‌باشد. با فيبر نوري مي‌توانيم تلويزيون، تلفن، ويديو کنفرانس و داده‌های ديگر را به راحتي با پهناي باند بالا تا ۱۰ گيگابيت انتقال داد.

فیبر نوری چگونه کار می کند؟

در منبع انتقال دهنده اطلاعات، سیگنال های نوری با داده ها رمزنگاری می شوند. فیبر نوری داده را توسط نور به انتهای گیرنده منتقل می کند، جایی که سیگنال نوری به عنوان داده رمزگشایی می شود. در واقع فیبر نوری یک وسیله انتقال برای حمل سیگنال در مسافت های طولانی با سرعت بسیار بالا است.

نور با برخورد های مکرر به دیواره های کابل فیبر نوری، انتقال داده می شود. هسته فیبر نوری و روکش فلزی، نور ورودی را در یک زاویه خاص با ضریب شکست مشخص خم می کنند و با رخ دادن پدیده بازتاب کامل، مسافت های طولانی درون کابل های فیبر نوری توسط سیگنال های نوری طی می شوند.

اجزای فیبر نوری

کابل فیبر نوری از پنج جزء اصلی تشکیل شده است: هسته (Core)، روکش فلزی (Cladding)، پوشش (Coating)، الیاف تقویت کننده (Strengthening Member) و رویه کابل (Cable jacket). پیش از ادامه مقاله برای آشنایی با خدمات شرکت رایکانت به صفحه خدمات اکتیو شبکه مراجعه کنید.

1. هسته (Core)، هدایت کننده نور بوسیله پدیده بازتاب داخلی کلی

سیگنال های نوری از یک منبع نور متصل به یک دستگاه گیرنده توسط هسته با روبرویی با پدیده بازتاب کلی داخلی منتقل می شوند. هسته یک رشته واحد از شیشه یا پلاستیک با خلوص بالا است که قطر آن بین 9 تا 62.5 میکرومتر (کمتر از قطر موهای انسان) متغیر است. هرچه هسته بزرگتر باشد، سرعت انتقال داده بالاتر است.

2. روکش فلزی (Cladding)، با ضریب شکنندگی متفاوت نسبت به هسته

روکش فلزی فیبر نوری برای اولین با توسط دانشمند هلندی، برام فان هیل کشف شد. این لایه نازک که بر روی هسته قرار دارد و به عنوان مرز حاوی امواج نور عمل می کند، داده ها را قادر می سازد تا در طول فیبر عبور کنند. جنس شیشه ای روکش فیبر نوری، ضریب شکنندگی کمتری نسبت به هسته دارد و قطر بیرونی آن در حدود 125 میکرون است.

3. پوشش (Coating)، تقویت کننده قدرت هسته

این پوشش پلاستیکی بر روی روکش قرار گرفته و وظیفه تقویت هسته فیبر به کمک جذب شوک ها و محافظت مکانیکی بیشتر در برابر خم شدن بیش از حد کابل را بر عهده دارد. با این حال هیچ تاثیری در خاصیت هدایت امواج نوری ندارد. در ساختار فیبر نوری، پوشش از 2 لایه که معمولا به عنوان لایه های اولیه و ثانویه شناخته می شوند، تشکیل می شود.

4. تقویت کننده الیاف (Strengthening Member)، محافظت از کابل به هنگام نصب

این بخش از ساختار فیبر نوری معمولا از رشته های سیم فولادی، نخ آرامید و یا کولار ساخته می شوند. تقویت کننده الیاف به محافظت از هسته در برابر فشار بیش از حد و جلوگیری از جداسازی هنگام نصب کمک می کنند.

5. رویه کابل (Cable jacket) به عنوان محافظ بیرونی

وظیفه لایه بیرونی، محافظت از کابل مقابل خطرات زیست محیطی است. حفاظت از کابل در برابر گاز ها، آب و سایر مایعاتی که ممکن است کابل فیبر نوری در معرض آن ها قرار بگیرید، بر عهده رویه کابل است. مقاومت در برابر آتش رویه کابل، ویژگی دیگری است که سبب مصونیت فیبر نوری می شود.

فیبر های نوری تک حالته و چند حالته

فیبر نوری به دو روش کلی، سیگنال های نوری را انتقال می دهد. فیبر چند حالته و فیبر تک حالته دو نوع اصلی کابل فیبر نوری هستند. پیشنهاد می کنیم برای آشنایی با خدمات نصب و راه اندازی سانترال به صفحه خدمات تلفن سانترال مراجعه فرمایید.

فیبر تک حالته، مناسب برای مسافت های طولانی

فیبر تک حالته به دلیل قطر کوچکتر هسته (حدود 5 الی 10 میکرون)، برای مسافت های طولانی تر استفاده می شود که امکان کاهش قدرت سیگنال را داراست. دهانه کوچکتر نور، مسیری مستقیم تر ارائه داده و به سیگنال اجازه می دهد مسافت طولانی تری را طی کند. فیبر تک حالته از پهنای باند بالاتری نسبت به  فیبر چند حالته برخوردار است. و در آن از لیزر به عنوان منبع نور استفاده می شود.

فیبر چند حالته، مناسب برای مسافت های کوتاه

فیبر چند حالته برای مسافت های کوتاه تر استفاده می شود زیرا افزایش قطر هسته (حدود 10 برابر بزرگتر از هسته فیبر تک حالته) به سیگنال های نوری اجازه می دهد تا در طول مسیر جهش و بازتاب بیشتری داشته باشند. قطر بزرگتر اطلاعات بیشتری را از طریق ارسال همزمان چندین پالس نوری انتقال می دهد. اما این ویژگی احتمال از بین رفتن سیگنال، کاهش یا تداخل نوری را نیز به وجود می آورد. فیبر نوری چند حالته به طور معمول از LED استفاده می کند تا یک پالس نوری ایجاد کند.

مزایا و معایب استفاده از کابل های فیبر نوری

ویژگی های مثبت کابل های فیبر نوری سبب شده تا این تکنولوژی نوظهور جای کابل های مسی را در برقراری ارتباطات در مسافت های طولانی بگیرند. برخی از مزایای کابل های فیبر نوری به شرح ذیل است:

• پشتیبانی از ظرفیت پهنای باند بیشتر
• نور می تواند مدت زمان بیشتری بدون نیاز به تقویت سیگنال به مسیر خود ادامه دهد
• فیبر نوری کمتر دچار تداخل می شود
• کابل های فیبر نوری در محیط های پر ریسک بیشتری در مقایسه با کابل های مسی قابل استفاده هستند
• نسبت به کابل های مسی قوی تر، باریک تر و سبک تر هستند
• نیازی به نگهداری یا تعویض مکرر ندارند.

با وجود تمام مزایای ذکر شده، به کار بردن کابل فیبر نوری معایبی نیز دارد که کاربران باید قبل از استفاده، از آن ها اطلاع داشته باشند. این معایب عبارتند از:

• سیم مس اغلب ارزان تر از فیبر نوری است
• جنس شیشه ای کابل نسبت به مس نیاز به محافظت بیشتری دارد
• کابل کشی فیبر نوری کار سختی است
• کابل های فیبر نوری اغلب شکننده تر هستند