فیبر نوری چیست و چگونه کار میکند ؟ 

ممکن است بسیاری از شما اصطلاح فیبر نوری، تار نوری یا فناوری فیبر نوری را برای توصیف یک نوع کابل یا فناوری با استفاده از نور شنیده‌ باشید، ولی به احتمال زیاد، تعداد کمی واقعاً می دانند که کاربرد اصلی فیبر نوری در چه زمینه ای است. در این مطلب قصد داریم به شرح اصول اولیه فناوری تار نوری، نحوه کار با آن، ویژگی ها، مزایا و این‌که امروزه تار نوری برای چه مواردی مورد استفاده قرار می‌گیرد و چه کاربردهایی دارد، بپردازیم. همچنین برای خرید فیبر نوری و ثبت سفارش می‌توانید از طریق فروشگاه اینترنتی دیجی قطعه اقدام کنید.

فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد ؟

فیبر نوری یا تار نوری، رشته های بلند و نازکی از ماده ای شفاف مانند شیشه یا پلاستیک هستند که به اندازه قطر موی انسان است. این رشته ها در بسته هایی به نام کابل های نوری مرتب شده اند و ما برای انتقال سیگنال های نور در فواصل طولانی، می بایست از آن‌ها استفاده کنیم. در منبع انتقال، سیگنال‌های نور با داده‌ها کد گذاری می‌شوند؛ همان داده هایی که روی صفحه کامپیوتر می‌بینید. بنابراین، تار نوری، داده را با نور به یک انتهای گیرنده منتقل می کند، جایی که سیگنال نور به عنوان داده رمزگشایی می شود. بنابراین، تار نوری در واقع یک رسانه انتقال یا یک “پایپ” برای انتقال سیگنال در فواصل طولانی با سرعت بسیار بالاست. در ادامه با کاربردهای فیبر نوری نیز آشنا خواهیم شد. همچنین برای واردات قطعات الکترونیکی می‌توانید از طریق صفحه واردات قطعات الکترونیک اقدام به ثبت سفارش کنید.

ساختار فیبر نوری

یک فیبر نوری از سه عنصر متحد المرکز اصلی تشکیل شده است:

• هسته (core)
• روکش
• پوشش خارجی

هسته یا (Core) تار نوری معمولاً از شیشه یا پلاستیک ساخته می شود، اگرچه بسته به طیف انتقال مورد نظر، گاهی اوقات از مواد دیگری نیز استفاده می شود. هسته بخش انتقال نور، فیبر است. روکش معمولاً از همان ماده هسته ساخته می شود، اما با ضریب شکست کمتری (معمولاً حدود 1٪ کمتر). این اختلاف شاخص باعث می شود تا بازتاب داخلی کل در مرز شاخص در طول فیبر رخ دهد تا نور به پایین فیبر منتقل شود و از دیواره های جانبی خارج نشود.

این پوشش معمولاً شامل یک یا چند لایه از یک ماده پلاستیکی برای محافظت از فیبر در برابر محیط فیزیکی است. گاهی اوقات غلاف فلزی برای محافظت فیزیکی بیشتر به پوشش اضافه می شود. تارهای نوری معمولاً با اندازه آنها مشخص می شوند که به عنوان قطر خارجی هسته، روکش و پوشش داده می شود. به عنوان مثال، اندازه 62.5/125/250 به فیبری با هسته قطر 62.5 میکرومتر، روکش با قطر 125 میکرومتر و پوشش بیرونی با قطر 0.25 میلی متر اشاره دارد.

تاریخچه فیبر نوری

امروزه فیبر نوری یکی از دلایل سرعت و پیشرفت مخابرات و اینترنت و سایر زمینه های الکترونیکی است. اگرچه بسیاری از مردم تار نوری را یک فناوری جدید می دانند، اما در واقع تاریخچه این فناوری به دهه 1970 برمی گردد، زمانی که برای اولین بار در ارتباطات از راه دور استفاده شد. در سال 1988، با کمک کابل های فیبر نوری که در زیر اقیانوس کار گذاشته شدند، ایالات متحده را به اروپا متصل کرد.

در طول این سال‌ها، خطوط بیشتر و بیشتری در زیر دریاها کشیده شدند و امروزه شبکه عظیمی از کابل های تار نوری در سراسر جهان گسترده شده است. شبکه‌های فیبر نوری شبکه ای رو به رشد، با قابلیت‌های سرعت بسیار بالا و انتقال مطمئن داده ها، امکان پیشرفت چشمگیر در حوزه مخابرات را فراهم کرده اند. برخی افراد معتقدند فناوری تار نوری چیزی است که عصر اطلاعات را ممکن کرده است.

در کشورهای توسعه یافته، خطوط تار نوری سال‌ها پیش جایگزین خطوط مسی قدیمی‌تر شدند و هسته یا «ستون فقرات» شبکه‌های اینترنتی فعلی ما را تشکیل دادند. اخیراً نصب خطوط فیبر نسبت به سیم های مسی مقرون به صرفه تر شده است. بنابراین، با پیشرفت این فناوری، شبکه های فیبر نوری به سرعت در شهرها و مستقیماً به خانه ها در حال گسترش هستند.

انواع فیبر نوری

به طور معمول، کابل فیبر نوری به دو دسته تقسیم می شود.

• فیبر تک حالته (SMF)
• فیبر چند حالته (MMF)

فیبر تک حالته دارای یک هسته بسیار نازک به قطر حدود 10-5 میکرون است؛ در حالی که قطر فیبر چند حالته حدود 10 برابر فیبر تک حالته است. به طور کلی، فیبرهای نوری تک حالته مورد استفاده در مخابرات در طول موج 1310 نانومتر یا 1550 نانومتر کار می کنند؛ در حالی که فیبر چند حالته در 850 نانومتر و 1300 نانومتر کار می کند.

در مقایسه با فیبر تک حالته، فیبر چند حالته بر اساس پراکندگی مدل، فاصله انتقال محدودی دارد؛ زیرا اندازه هسته بزرگی دارد و از بیش از یک حالت نور (از OM1 تا OM5) پشتیبانی می‌کند. فیبر تک حالته برای کاربردهای مسافت طولانی مانند 100 کیلومتر بین ساختمان ها مناسب است در حالی که تار نوری چند حالته در انتقال فاصله کوتاه در ساختمان ها مانند اتصال شبکه کامپیوتری استفاده می‌شود.

کاربرد فیبر نوری

برخی از زمینه های اصلی کاربرد فیبرهای نوری عبارتند از:

• ارتباطات

 انتقال داده، صدا و ویدئو رایج ترین کاربردهای تار نوری است و این موارد به شرح زیر می‌باشند:

• مخابرات
• شبکه های محلی (LAN)
• سیستم های کنترل صنعتی
• سیستم های فرماندهی، کنترل و ارتباطات نظامی
• سنجش

تار نوری را می توان برای انتقال نور از یک منبع راه دور به آشکار ساز برای به دست آوردن فشار، دما یا اطلاعات طیفی استفاده کرد. این فیبر همچنین می تواند به طور مستقیم به عنوان یک ترانسدیوسر برای اندازه گیری تعدادی از اثرات محیطی مانند کشش، فشار، مقاومت الکتریکی و pH استفاده شود. تغییرات محیطی بر شدت نور، فاز و قطبیت تأثیر می‌گذارد؛ به گونه‌ای که می‌توان آنها را در انتهای دیگر فیبر، تشخیص داد.

• تحویل نیرو

 فیبرهای نوری می توانند از نظر قدرت، سطوح بسیار بالایی را برای کارهایی مانند برش لیزری، جوشکاری، علامت گذاری و حفاری ارائه دهند.

• روشنایی

 دسته ای از الیاف که با یک منبع نور در یک انتها جمع شده اند، می توانند مناطقی را که دسترسی به آنها دشوار است؛ به عنوان مثال داخل بدن انسان، همراه با یک آندوسکوپ را روشن کند. همچنین می توان از آنها به عنوان تابلوی نمایش و یا نورپردازی تزئینی استفاده کرد.

• کاربرد فیبر نوری در ساختمان

کابل های تار نوری بخشی جدایی ناپذیر از یک سیستم ارتباطی ساختمان هستند. اگر چه معمولاً برای ارتباطات شبکه سازمانی نصب می شوند؛ اما در سیستم های مدیریت ساختمان و هماهنگی برق-قدرت نیز طراحی شده اند.

کابل فیبر نوری چیست؟

کابل فیبر نوری، نوعی کابل اترنت است که از یک یا چند تار نوری برای انتقال داده ها استفاده می شود و مجموعه ای شبیه به کابل برق است که برای حمل نور استفاده می شود. قیمت کابل فیبر نوری بسیار بالاتر از کابل مسی است. کابل‌های تار نوری که برای استفاده از پالس‌های نور طراحی شده‌اند، از ارتباطات راه دور و انتقال داده با سرعت بالا پشتیبانی می‌کنند.

به طور معمول، کابل فیبرهای نوری می تواند با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه، 40 گیگابیت بر ثانیه و حتی 100 گیگابیت بر ثانیه کار کند. بنابراین، به طور گسترده ای در بسیاری از سیستم های اینترنت، تلویزیون کابلی و تلفن در سرتاسر دنیا استفاده می شود.

تجهیزات فیبر نوری چیست؟

انواع مختلفی از تجهیزات فیبر نوری از اسپلیتر گرفته تا روتر و مودم وجود دارد.

ترانسیور

یک ترانسیور تار نوری شامل یک فرستنده و گیرنده برای کمک به تبدیل و انتقال سیگنال های الکتریکی بر روی فیبرهای نوری است.

پچ کورد

پچ کورد نوعی تجهیزات فیبر نوری است که ممکن است سفارشی ساخته شود. این کابل ها همچنین ممکن است لیزری بهینه شده باشند. کیت های جداکننده کابل معمولاً از نظر کد رنگ، طول و تعداد فیبر متفاوت هستند. برخی از این کابل ها شامل چهار یا شش فیبر هستند، در حالی که مدل های بزرگتر ممکن است 12 فیبر داشته باشند.

کوپلر فیبر نوری

کوپلر فیبر نوری نوع دیگری از تجهیزات مورد استفاده برای اتصال دو یا چند دستگاه است. این دستگاه برای این‌که بتواند به درستی کار کند، باید تنظیمات آن به صورت دقیق تراز شود.

میکروسکوپ فیبر نوری

میکروسکوپ فیبر نوری نوعی تجهیزات است که اغلب در آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی استفاده می شود. یک میکروسکوپ بازرسی از فناوری پیشرفته تار نوری استفاده می کند. بزرگنمایی قدرتمند و وضوح بالای آن، کاربر را قادر می سازد تا جزئیات کوچک را به راحتی بررسی کند.

پاورمتر

پاورمتر نوعی از تجهیزات تار نوری است که امکان خواندن دقیق را فراهم می کند و از آنها برای اندازه‌گیری کابل‌های فیبر نوری استفاده می‌شوند و معمولاً توسط یک باتری قابل شارژ یا آداپتور برق تغذیه می‌شوند. اکثر این پاور مترها دارای نور پس زمینه هستند.

فیبر نوری مخابرات چیست؟

فیبرهای نوری یک عنصر اصلی در زیر ساخت های مخابراتی است. قابلیت های پهنای باند بالا و ویژگی های میرایی کم، آن را برای انتقال گیگابیت و حتی فراتر از آن ایده آل می کند. ارتباطات تار نوری، صنعت مخابرات را متحول کرده و حضور خود را در جامعه شبکه های داده به طور گسترده قابل لمس کرده است.

ارتباطات کابل فیبر نوری امکان ایجاد پیوندهای مخابراتی در فواصل بسیار زیاد با تطبیق سرعت داده های بسیار بالاتری از حالت عادی را فراهم کرده است. سیستم‌های ارتباطی تار نوری به‌طور گسترده برای کاربردهای مختلف از زیر ساخت‌های اصلی ارتباطات راه دور گرفته تا سیستم‌های اترنت، توزیع پهنای باند و شبکه‌های عمومی داده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فیبر نوری اینترنت چیست؟

اینترنت فیبر نوری که معمولاً اینترنت فیبر یا به سادگی «فیبر» نیز نامیده می‌شود، یک اتصال پهن باند است که می‌تواند به سرعت ۹۴۰ مگابیت در ثانیه (Mbps) با زمان تأخیر کم برسد. این فناوری از کابل فیبر نوری استفاده می کند که به طرز شگفت انگیزی می تواند داده ها را با سرعتی در حدود 70 درصد سرعت نور ارسال کند.

برای کاربرانی که قصد دارند تا چندین دستگاه را به طور همزمان متصل کنند، فیبر نوری اینترنت گزینه‌ای ایده آل است. اینترنت تار نوری یک فناوری پیچیده است که امکان انتقال اطلاعات را به شکل نور به جای برق می دهد. قطعات زیادی این فناوری پیشرفته را تشکیل می دهند، اما دو جزء کلیدی، تارهای نوری و به اصطلاح “آخرین مایل” شبکه فیبر نوری هستند.

مزایا و معایب فیبر نوری

کابل فیبرهای نوری عمدتاً به دلیل مزایایی که نسبت به کابل های مسی دارد، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از این مزایا به شرح زیر هستند:

• از ظرفیت های پهنای باند بالاتری پشتیبانی می کنند.
• نور می تواند بدون نیاز به افزایش سیگنال بیشتر حرکت کند.
• به میزان کمتری مستعد تداخل هستند؛ مانند تداخل الکترومغناطیسی.
• این نوع کابل ها را می توان در آب غوطه ور کرد.
• کابل های تار نوری قوی تر، نازک تر و سبک تر از کابل های مسی هستند.
• این نوع کابل ها نیازی به نگهداری یا تعویض مکرر ندارند.

البته کابل های تار نوری در کنار این مزایا، معایبی نیز دارند که برخی از آن‌ها به شرح زیر می باشند:

• سیم مسی اغلب ارزان تر از تار نوری است.
• فیبر شیشه به محافظت بیشتری در داخل کابل بیرونی نسبت به مس نیاز دارد.
• نصب کابل کشی جدید کاری فشرده است.
• کابل های تار نوری اغلب شکننده تر هستند. به عنوان مثال، اگر کابل به شعاع چند سانتی متری خم یا منحنی شود، فیبرها می توانند شکسته شوند یا سیگنالی از بین برود.

با توجه به موارد فوق، امیدواریم به درک کلی از چیستی فیبر نوری و نحوه عملکرد آن رسیده باشید. فیبر نوری برای استفاده از پالس‌های نور طراحی شده است و می‌تواند سرعت انتقال داده سریع تری را ارائه دهد. علاوه بر این، می تواند نیازهای مختلف را در فاصله انتقال با هر دو نوع SMF و MMF را برآورده کند.