فیبر نوری چیست

فیبر نوری  یا تار نوری رشتهٔ باریک و بلندی از یک مادّهٔ شفاف مثل شیشه(سیلیکا) یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج نماید.

فیبر نوری دارای پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی شبکه می‌باشد، با فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به اسانی با پهنای باند بالا تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و بالاتر از آن را انتقال داد.

امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیعتر در مقایسه با کابلهای مسی، و تأخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره‌ای از مهم‌ترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.

 در 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 مجموعه‌ای از این فیبرها تشکیل شده و می‌تواند صدها هزار مکالمهٔ صوتی را منتقل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت ۲٫۵ گیگابایت در ثانیه تا ۱۰ گیگابایت در ثانیه را برای ما فراهم می‌کنند. فیبر از چندین لایه ساخته می‌شود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌گویند. هسته شامل یک تار بوده که معمولا از جنس  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 با عث می‌شود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته بازتابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می‌نامند.

در نوع مرسوم فیبر قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش معمولاً از جنس پلاستیک قرار می‌گیرد.

یک پوشش محافظ پلاستیکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می‌دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می‌دارد، که می‌تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.

از لحاظ کلی دو نوع فیبر وجود دارد: تک حالتی و چند حالتی. فیبر تک حالتی یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد، در حالی که فیبر چند حالتی می‌تواند صدها حالت نور را به‌طور هم‌زمان انتقال بدهد.

مزایای فیبر نوری در مقایسه با کابل های مسی :

ظرفیت بالای فیبر نوری : 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.

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 .

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

انعطاف پذیری فیبر نوری : 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.

وزن سبک فیبر نوری : وزن یک کابل فیبر نوری بمراتب کمتر از کابل مسی  است.

سیگنال های دیجیتال : فیبر نور ی مناسب به منظور انتقال اطلاعات دیجیتالی است .

با توجه به مزایای فراوان فیبر نوری ، امروزه از فیبر در موارد متفاوتی استفاده می شود. اکثر شبکه های کامپیوتری و یا مخابرات ازراه دور در مقیاس وسیعی از فیبر نوری استفاده می کنند.

ظرفیت انتقال فیبر نوری بیشتر مفهوم انتزاعی دارد و توسط تکنولوژی حال حاضر قابل تعیین نیست. پیشرفت در زمینه ی ظرفیت انتقال فیبر بسیار بیشتر و فراتر از پیشرفت هایی در سرعت ریز تراشه (microchip) و گنجایش ذخیره داده صورت گرفته است. جالب است بدانید که فیبر های نوری قدرت انتقال داده بیشتری نسبت به کامپیوتر های جاری در ارسال، دریافت و ذخیره ی اطلاعات دارند.

در سال ۲۰۱۴، طی یک انتقال آزمایشی با استفاده از یک رشته فیبر در طول مسافت ۲۴۰ کیلومتری، نرخ انتقال فیبر نوری ۱۷۱ گیگابیت بر ثانیه اندازه گیری شد. با استفاده از تقسیم طول موج چندگانه که امکان برقراری چندین کانال بر روی طول موج های متفاوت را ایجاد می کند، ۴۳۲ کانال برای انتقال داده و اطلاعات برقرار شد که جمعا ظرفیت انتقال ۶۹.۱ ترابیت بر ثانیه حاصل شد.

در این آزمایش که توسط شرکت نیپون، و نیز تلگراف از کشور ژاپن صورت گرفت، تنها از بخشی از طول موج های قابل دسترس استفاده شده بود. بنابر این این نرخ با استفاده از تمامی طول موج های موجود، بسیار بالاتر می تواند باشد.

اگر بخواهید در آینده زمین‌لرزه را پیش‌بینی کنید، به شبکه‌ای از سنسورها و داوطلبان بسیاری  زیادی نیاز خواهید داشت. خطوط فیبر نوری می‌‌‌توانند به‌عنوان حسگرهای زلزله ایفای نقش کنند. پژوهشگران تکنیکی توسعه داده‌اند که با ایجاد لرزش در خطوط فیبر نوری، فعالیت‌‌های لرزه‌ای زمین را  زودتر از سایر زمانها تشخیص میدهند.

حسگرهای لیزری هرگونه اختلال در فیبر نوری را شناسایی و بزرگی و جهت لرزش‌‌ها را به سرور مرکزی ارسال می‌کنند. این سیستم نه تنها می‌‌‌تواند انواع مختلف امواج زمین لرزه(و در نتیجه میزان جدی بودن خطر) را تشخیص دهد، بلکه می‌‌‌تواند لرزه‌‌هایی بسیار کوچک یا محلی را که ممکن است احساس نشوند را، مشخص کند.

تشخیص‌‌های مبتنی بر فیبر نوری جدید نیستند. پیش از این از آن‌‌ها به‌عنوان حسگرهای صوتی استفاده شده است. در این مورد، آن‌‌ها باید درون سیمان پیچیده می‌‌‌شدند یا به سطحی می‌‌‌چسبیدند یا اطمینان حاصل می‌‌‌شد که به زمین چسبیده‌اند. بدین روش تشخیص ناخالصی‌‌ها در سیگنال آسان‌تر می‌‌‌شد. در روش جدید، نیازی به ساکن کردن فیبرهای نوری نیست و خطوط فیبر نوری که درون لوله‌‌های پلاستیکی قرار دارند، کافی است. به این ترتیب استفاده و نصب این حسگرها بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر خواهد بود.

در مورد اندازه‌ی فیبرها محدودیت‌‌هایی وجود دارد؛ بنابراین ممکن است مناطق روستایی یا کم‌جمعیت‌تر که فیبر ندارند، مشمول این طرح نشوند. تاکنون تنها جایی که این طرح استفاده شده و کاربردی بودن آن ثابت شده است، حلقه‌ای سه مایلی در اطراف دانشگاه استنفورد  لندن است. اجرای شبکه‌ای از حسگرها در سطح یک شهر بسیار چالش برانگیز خواهد بود. با این وجود این طرح، ارزان‌تر از توسعه‌ی سنسورهای اختصاصی خواهد بود. علاوه براین، چون هر قسمت از فیبرهای نوری در این فناوری، در حال جمع‌آوری دیتا هستند، این روش دقت عمل بسیاری بالایی خواهد داشت و ومجموعه‌ای از اطلاعات زمین‌لرزه‌ای در اختیار ما قرار خواهد گذاشت  که پیش از این چنین سابقه نداشته است.

انواع کابل های فیبر نوری از لحاظ ساختاری طبق استاندارد مخابرات  در ایران

کابل خاکی فیبر   ‎(Optical Buried Unfilled Cable) OBUC‏

مشخصه بارز این نوع کابل دارا بودن دو لایه روکش به طور معمول پلی اتیلنی و نوار جاذب رطوبت می باشد . کابل های قدیمی خاکی به جای نوار جاذب رطوبت از ژله استفاده میکرد، این نوع کابل به کابل خاکی ژله ای معروف بود . استفاده از نوار جاذب رطوبت به جای ژله مقرون به صرفه می باشد .

کابل کانالی فیبر ‎(Optical Conduit Unfilled Cable) OCUC‏

این نوع کابل دارای ساختار متفاوت و بدون ژله یا خشک می باشد. برای حفاظت کابل در مقابل نفوذ رطوبت از نوار جاذب رطوبت استفاده می شود. کابل کانالی دارای یک لایه روکش می باشد و برای افزایش مقاومت کابل از Aramid Yarn استفاده می شود. این نوع کابل هنگام استفاده و کابل کشی به وسیله پلی واتر در داکت و ساب داکت خوابانده می شود.

کابل هوایی فیبر ‎(Optical Self Support Cable) OSSC‏

به خاطر ظاهر کابل به فیگور ۸ معروف هستند. بسته به مقاومت مورد نیاز برای کابل دولایه روکش و یک لایه آرمور یا یک لایه روکش دارند و با توجه به طراحی و ساختار خود مناسب جهت استفاده درپروژه های فیبر نوری به شکل هوایی می باشند. ساختار این کابل شبیه عدد هشت ۸ انگلیسی می باشد که در یک طرف آن کابل مستحکم و یکپارچه فولادی قرار داشته و در طرف دیگر کابل فیبر نوری متصل به کابل فولادی جهت کابل کشی هوایی قرار گرفته است.