مولفه های کابل فیبر نوری
تا امروز درباره کابل‌های فیبر نوری و ویژگی‌های آن‌ها بسیار صحبت کردیم. انواع آن‌ها را گفتیم و درباره هر یک توضیحات کاملی ارائه کردیم. این کابل‌ها اتفاقات جالبی را در صنعت رقم می‌زنند که هر چه درباره آن‌ها بدانیم باز هم کم است. تعریف کابل فیبر نوری و عملکرد آن را قبلا بررسی کردیم، امروز می‌خواهیم درباره ۳ مولفه اصلی در کابل‌های فیبر نوری صحبت کنیم.
مولفه های کابل فیبر نوری
سه عنصر اساسی یک کابل فیبر نوری عبارت است از: کور، روکش و پوشش. در واقع این‌ها قسمت‌های مهم در کابل فیبر نوری وجود دارند و در اینجا آن‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم:
کور: این منطقه مربوط به انتقال نور از فیبر است، یا شیشه‌ای یا پلاستیکی. هرچه کور بزرگتر باشد، نور بیشتری به فیبر منتقل می‌شود.
روکش: عملکرد روکش ارائه ضریب شکست پایین در رابط کور به منظور ایجاد انعکاس درون آن است تا امواج نور از طریق فیبر منتقل شوند.
پوشش: پوشش‌ها معمولاً چند لایه پلاستیکی هستند که برای حفظ مقاومت فیبر نوری، جذب شوک و محافظت اضافی از فیبر اعمال می‌شوند. این پوشش‌های بافر از 250 میکرون تا 900 میکرون در دسترس هستند.
اندازه فیبر نوری
اندازه فیبر نوری معمولاً با قطر خارجی کور، روکش و پوشش آن ذکر می‌شود. مثال: 50/125/250 نشان دهنده فیبر با کور 50 میکرون، روکش 125 میکرون و پوشش 250 میکرون است. هنگام اتصال فیبر، پوشش همیشه برداشته می‌شود. میکرون (میکرومتر) برابر با یک میلیونیمم متر است. 25 میکرون برابر با 0.0025 سانتی‌متر است. (ضخامت یک ورق کاغذ تقریباً 25 میکرون است).
انواع فیبر نوری
مولفه های کابل فیبر نوری را می‌توان با نوع مسیرهایی که پرتوهای نور یا مودها در کور فیبر عبور می‌کنند، شناسایی کرد. فیبر دو نوع اساسی دارد: فیبرهای نوری مالتی مود و فیبرهای نوری سینگل مود. کورهای فیبر مالتی مود ممکن است با ضریب‌شکست پله‌ای یا با ضریب شکست تدریجی باشند. مطایق شکل زیر، نام فیبرهای مالتی مود با ضریب شکست پله‌ای برگرفته از حالت پله‌ای مانند اختلاف در ضریب شکست کور و روکش است.
در فیبرهای مالتی مود با ضریب شکست تدریجی، پرتوهای نور همچنان در مسیرهای مختلف به پایین فیبر نوری هدایت می‌شوند. اما برخلاف فیبر با ضریب پله‌ای، یک کور ا ضریب شکست تدریجی حاوی لایه‌های زیادی از شیشه است که هر کدام هنگام حرکت به سمت خارج از محور، ضریب شکست کمتری دارند. تأثیر این کاهش تدریجی ضریب شکست این است که پرتوهای نوری در لایه‌های بیرونی سرعت بیشتری می‌گیرند تا با آن اشعه‌هایی که مسیر کوتاه‌تری دارند همزمان به انتهای فیبر برسند. نتیجه این است که یک فیبر با ضریب شکست تدریجی، زمان انتشار حالت‌های مختلف را برابر می‌کند، بنابراین داده‌ها می‌توانند در مسافت بسیار طولانی‌تر و با سرعت بالاتر از قبل بدون بروز تداخل پالس‌های نوری ارسال شوند. فیبرهای مالتی مود با ضریب شکست تدریجی با قطر کور 50 ، 62.5 و 100 میکرون به صورت تجاری در دسترس هستند.
فیبر سینگل مود اجازه می‌دهد تا فقط یک اشعه یا حالت نور به کور منتقل شود. با این کار عملاً هرگونه اعوجاج ناشی از همپوشانی پالس‌های نور از بین می‌رود. کور فیبر سینگل مود بسیار کوچک است، تقریباً پنج تا ده میکرون. حالت تک مود، ظرفیت و قابلیت بالاتری نسبت به هر دو نوع مالتی مود دارد. به عنوان مثال، کابل‌های مخابراتی زیر دریا می‌توانند 60000 کانال صوتی را بر روی یک جفت فیبر سینگل مود انتقال دهند.
ملاحظات طراحی
ملاحظات مقاومت در برابر کشش، ناهمواری، دوام، انعطاف پذیری، اندازه، مقاومت در برابر محیط، اشتعال پذیری، دامنه دما و ظاهر در ساخت کابل فیبر نوری و اهمیت به مولفه های کابل فیبر نوری مهم است.
سطح اول محافظت از فیبر
فیبر نوری یک موجبر بسیار کوچک است. در یک محیط عاری از تنش یا نیروهای خارجی، این هدایت کننده موج نوری را که به ان وارد می‌شود را با کمترین افت انتقال می‌دهد. برای محافظت از فیبر دربرابر این نیروهای خارجی، دو محافظ سطح اول برای فیبر ایجاد شده است:
لوزتیوب و تایدبافر.
در ساختار لوزتیوب، الیاف در یک لوله پلاستیکی قرار دارند که دارای قطر داخلی بسیار بزرگتر از خود فیبر نوری هستند. داخل لوله پلاستیکی معمولاً با مواد ژله‌ای پر می‌شود. لوزتیوب، فیبر نوری را از نیروهای مکانیکی خارجی که بر روی یک کابل وارد می‌شوند، محافظت می‌کند. برای کابل‌های دارای چند فیبرنوری، تعدادی از این لوله‌ها که هر کدام حاوی یک یا چند فیبرنوری هستند(عموما 4، ۶ یا ۱۲ فیبرنوری)، با عناصر مقاومت ترکیب می‌شوند تا فیبرها را از تنش حفظ کرده و تخریب و انقباض در ان‌ها را به حداقل برسانند.
روش دیگر محافظت از فیبرها در سطح اولیه، استفاده از تایدبافر است که از اکستروژن مستقیم پلاستیک روی پوشش فیبر استفاده می‌کند. سازه‌های تایدبافر قادر به مقاومت در برابر خرد شدن و ضربه شدید بدون شکستگی فیبر هستند. اما طراحی تایدبافر به نسبت لوزتیوب، فیبرها را دربرابر تنش‌های تغییر دما کمتر محافظت می‌کند. اگر چه تایدبافر انعطاف پذیرتر از لوزتیوب است، اما اگر تایدبافر شدیدا خم شود، تلفات نوری به دلیل خم ریز ایجاد شده بیشتر از مشخصات اسمی فیبر است.
هریک از این ساختارها دارای مزایای ذاتی است. لوزتیوب میرایی کمتری از کابل را در برابر میکروبندینگ در هر فیبر خاص ارائه می‌دهد، به علاوه سطح بالایی از محافظت در برابر نیروهای خارجی. تحت فشار مکانیکی مداوم، لوزتیوب اجازه انتقال پایدارتر را می‌دهد. ساختار تایدبافر امکان ساخت کابل‌های سبک‌تر و انعطاف پذیرتری، با مقاومت بالا در برابر خرد شدن را فراهم می‌کند. برای درک بهتر این موضوع پیشنهاد می‌کنیم مقاله مقایسه‌ای بین لوزتیوب و تایدبافر را حتما مطالعه کنید.
محافظت مکانیکی
بارهای عادی روی کابل که در حین نصب، پایدار هستند ممکن است در نهایت فیبر را در حالت تنش کششی قرار دهند. سطح استرس ممکن است باعث از دست دادن میکرو خمش شود که منجر به افزایش میرایی می‌شود. برای خنثی کردن اثر این بارهای تنش، از عناصر مختلفی برای تحمل بار وارد شده بر کابل استفاده می‌شود. این عناصر شامل عنصر مقومت داخلی، نخ‌های گلس یا آرامید و روکش‌های فیبر هستند.
چنین عناصر مقاومتی خصوصیات بار کششی مشابه کابل‌های الکترونیکی را فراهم می‌کنند و با به حداقل رساندن کشیدگی و انقباض اعمال شده به تارعای فیبرنوری، آن‌ها را از تنش دور می‌کنند. در بعضی موارد، این عناصر به عنوان عناصر تثبیت کننده دما نیز عمل می‌کنند.
قسمت های مهم در کابل فیبر نوری
در حال حاضر، به دلیل هزینه بالای تجهیزات مالتی پلکسینگ، به طور معمول از فیبرهای جداگانه و اختصاصی برای هر کاربرد استفاده می‌شود. بنابراین، برای مثال، اگر قرار باشد دو ساختمان با زیرساخت FDDI شبکه شوند، چهار کابل فیبر نوری در کابل اتصال ساختمان مورد نیاز است. دو فیبر برای انتقال، دو فیبر برای دریافت. بعلاوه، توصیه می‌شود که حداقل دو برابر تعداد فیبر های مورد نیاز در زیرساخت قرار گیرد تا نیازهای انبساط را داشته باشد. برای مثال، در هر طبقه 3 برنامه در نظر بگیرید:
1. داده‌های FDDI (4 فیبر)
2. ویدیوهای تعاملی (2 فیبر)
3. امنیت دوربین مداربسته (1 فیبر)
بدین ترتیب، نیاز به 7 فیبر وجود دارد. توصیه می‌شود ۲ برابر تعداد فیبرهای مورد نیاز اجرا شود تا امکان گسترش شبکه در آینده فراهم شود. اگر چه برخی از سیستم‌ها تعداد فیبرهای مورد نیاز را به وضوح مشخص می‌کنند، اما معمولاً هیچ قانون سخت و سریعی در مولفه های کابل فیبر نوری وجود ندارد. نصب تعدادی فیبر اضافی برای تهیه نسخه پشتیبان و گسترش کابل در آینده لازم است.
