معرفی فیبر نوری در صنایع

معرفی فیبر نوری در صنایع:
در این مقاله قصد داریم تا با یکی از مهم ترین بخش های این نوع ارتباط، یعنی فیبر نوری آشنا شویم.

می دانیم که در مخابرات رادیویی، کانال انتقال پیام بین فرستنده و گیرنده، هوا یا فضای آزاد است.

در مخابرات فیبر نوری نیز نیاز به یک کانال برای انتقال پیام داریم که این کانال انتقال، فیبر نوری بوده و اطلاعات از طریق نور یا دقیق تر بگوییم، موجی با فرکانسی در ناحیه اپتیکی در آن منتقل می شوند.

فیبر نوری چیست؟
اطلاعات به شیوه های مختلفی نظیر موج مکانیکی صوتی، امواج الکترومغناطیسی رادیویی و اپتیکی، علائمی نظیر دود و … مخابره می شوند.

محیط انتقال هر کدام از روش های فوق می تواند متفاوت باشد. به طور مثال محیط انتقال بین دو نفر که به طور مستقیم در حال صحبت کردن هستند، هوا است. یا در صحبت تلفنی، یک سیم مسی کشیده شده از خانه به سمت مرکز تلفن (مخابرات)، کانال انتقال پیام است.

در مورد تلفن همراه نیز، اطلاعات توسط محیط انتقال هوا از طریق امواج الکترومغناطیسی در فرکانس های رادیویی و میکروویو منتشر می شود.

شکل (2): فیبر نوری از دو قسمت اصلی هسته و پوسته تشکیل شده است. ضریب شکست هسته جهت هدایت نور از طریق بازتاب داخلی کلی، باید بزرگ تر از پوسته باشد.

فیبر نوری یکی دیگر از محیط های انتقال پیام بوده که اطلاعات از طریق نور در آن منتشر می شوند. احتمالاً شنیده اید که فیبر نوری لوله شیشه ای یا پلاستیکی بسیار نازکی است که می تواند نور لیزر را به مکانی دیگر هدایت کند.

یکی از کاربردهای ابتدایی فیبر نوری در اوایل کشف (دهه 1950 میلادی)، استفاده در سیستم های اندوسکوپی برای رصد داخل بدن انسان بود.

با بهبود ساختار فیبرهای نوری، در دهه 1960 میلادی، از فیبر نوری برای انتقال تماس تلفنی با سرعت نور استفاده کردند. البته بهتر است که بگوییم سرعت نور در فضای آزاد برابر بابوده که به دلیل ضریب شکست شیشه (هسته فیبر) به حدود یک سوم این مقدار کاهش پیدا می کند. سرعت حرکت فوتون (کوانتوم نور) در محیط های مختلف از رابطه  به دست می آید که در آن n ضریب شکست محیط است.

کابل فیبر نوری:
کابل های فیبر نوری از رشته های بسیار نازکی از جنس شیشه یا پلاستیک ساخته شده اند. یک کابل می تواند بیش از 100 فیبر نوری را در خود جای دهد. هر فیبر نوری (تک رشته) می تواند ضخامتی در حدود یک دهم تار موی انسان داشته باشد.

این تک رشته بسیار نازک، توانایی انتقال 25000 تماس تلفی در لحظه را دارد. فوق العاده نیست؟

تصویر (3): نمایی از یک کابل شامل چندین فیبر نوری. این مدل کابل ها که شامل چندین لایه محافظتی هستند، بیشتر در ارتباط بین شهرها و یا خطوط بین المللی (زمینی یا دریایی) استفاده می شوند.

پیش تر بیان کردیم که فیبرهای نوری، اطلاعات را بین دو مکان از طریق نور منتقل می کنند. دیدیم که برای انتقال اطلاعات از طریق نور، باید بتوانیم اطلاعات را به نور تبدیل کنیم.

البته اصطلاح دقیق تر و علمی تر این است که اطلاعات را به صورت اپتیکی مدوله کرده تا بتوان آن ها را از طریق نور ارسال کرد.

در زبان فارسی ترجمه غالب کلمه اپتیک، نور است. توجه داشته باشید که منظورمان از کلمه نور، صرفاً امواج ناحیه مرئی نبوده و منظور، طیف اپتیکی (مادون قرمز، مرئی و فرابنفش) است.

طول موج های استاندارد مخابرات فیبر نوری1550nm، 1490nm و 1310nm است که در ناحیه مادون قرمز قرار دارند.

شکل (4): شماتیکی از یک لینک مخابرات فیبر نوری

به عنوان مثالی ساده، فرض کنید که بین اتاق شما و هم کلاسی خود یک رشته فیبر نوری وجود دارد. شما اطلاعات تولید شده توسط کامپیوتر خود را توسط یک مبدل، به سیگنال اپتیکی تبدیل کرده و از طریق یک لیزر به درون فیبر نوری ارسال می کنید.

دوست شما برای گرفتن اطلاعات به یک آشکارساز نوری (فوتودیود) نیاز دارد تا سیگنال اپتیکی را به الکتریکی تبدیل کرده تا بتواند بر روی کامپیوتر خود نمایش دهد.