فیبر نوری چیست ؟

دراین مقاله که توسط بانک فیبر نوری نوشته و تدوین شده است به این موضوع که فیبرنوری چیست و چگونه کار می‌کند، اجزای تشکیل دهنده کابل‌های فیبر نوری و دسته بندی انواع کابل فیبرنوری خواهیم پرداخت.

لیزر قبل از اختراع فیبر نوری

فیبرنوری
لیزر قبل از اختراع فیبر نوری

قبل از اختراع فیبرنوری، لیزر در سال ۱۹۶۰ اختراع شد و مورد استفاده قرار گرفت؛ به دلیل اینکه در لیزر از نورمرئی استفاده می‌شد شرایط جوی و اتمسفر باعث از بین رفتن اطلاعات و تضعیف سیگنال‌ها می‌شد؛ به همین دلیل استفاده از آن برای مسافت و زمان طولانی مدت پاسخگو نبود. به همین دلیل پس از لیزر، استفاده از فیبرنوری ترویج یافت. برای مطالعه در زمینه تاریخچه فیبرها به مقاله تاریخجه فیبر نوری مراجعه فرمایید.

مفهوم فیبر نوری چیست؟

"<yoastmarkفیبرنوری، تار فیبر نوری یا اصطلاح انگلیسی آن Optical Fiber است که یکی از محیط‌های انتقال داده می‌باشد. فیبرهای نوری، رشته‌ها  و تارهای بلند و نازکی از جنس شیشه شفاف و خالص یا حتی پلاستیک ساخته می‌شوند که ضخامت آنها به نازکی یک تار موی انسان است.

کابل‌های فیبرنوری از فناوری بسیار پیشرفته‌ای بهره می‌برند زیرا که فرایند انتقال داده در آنها از طریق نور وپالس‌های نوری صورت می‌پذیرد و همچنین سرعت و ظرفیت انتقال اطلاعات در آنها بسیار بیشتر از روش‌های دیگر است.

توانایی انتقال اطلاعات در کابل‌های فیبرنوری مختلف، متفاوت بوده و انتخاب صحیح کابل مناسب با پروژه، نیازمند دانش فنی از عملکرد کابل فیبرنوری و نیازهای پروژه است. دسته بندی کابل‌های فیبرنوری بیشتر براساس نوع مصرف، شرایط محیطی و همچنین سرعت و میزان ترافیک انتقال اطلاعات می‌باشد.

تارهای نوری در پکیج‌ها و بسته‌هایی به نام کابل‌های فیبر نوری در کنار هم قرار داده می‌شوند و برای جابجایی و انتقال سیگنال در فواصل دور، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این صورت که نور از یک سر فیبرنوری وارد تار می‌شود و انتقال می‌یابد؛ روش این نوع انتقال در فیبر نوری، به این منوال است که یک دریافت کننده حساس به نور در مقصد و انتهای فیبرنوری وجود دارد که پالس‌هاي دریافتی منبع را تبدیل به سیگنال‌هاي دیجیتالی می‌کند و به این طریق نور از سر دیگر فیبرنوری خارج می‌شود .
تصویر زیر گویای توضیحات فوق می‌باشد:

۱

فیبر نوری چیست

فیبرهای نوری داری پهنای باندی بسیار بیشتر و بالاتر از کابل‌های معمولی هستند و به دلیل وجود همین پهنای باند بالا، امکان ارسال و انتقال داده‌های تصویری، صوتی و داده‌های دیگر را تا پهنای ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و حتی بالاتر به راحتی امکان‌پذیر می‌کنند.

تفاوت فیبر نوری با کابل مسی در انتقال اعداد

وظیفه الکترون‌ها در کابل‌های مسی، انتقال اعداد صفر و یک است. همچنین در کابل‌های فیبر نوری هم وظیفه انتقال این اطلاعات توسط پالس‌های نوری صورت می‌پذیرد. بنابراین در شبکه‌های نوری بر خلاف کابل‌های شبکه مسی، امواج و میدان‌های الکترومغناطیسی، تاثیری بر روی انتقال اطلاعات نمی‌گذارند.

پالس در فیبرهای نوری

درکابل‌های مسی باهرقطع و وصل برق، می‌توان ۰و۱ تعریف کرد اما در فیبرنوری با هر قطع و وصلی، نور ۰و۱ راتعریف می‌کنیم که به این تعریف در فیبرنوری پالس گفته می‌شود.

استراق سمع در فیبرنوری

گاهی در سایت‌های مختلف، ما شاهد این موضوع هستیم که می‌گویند فیبر نوری دارای نشتی نیست و شنود اطلاعات فیبرنوری به راحتی و سادگی شنود اطلاعات کابل مسی نمی‌باشد؛ اما این مساله درست نبوده و شایعه‌ای بیش نیست.
اطلاعات صحیح در این باره به این گونه است که به دلیل اینکه در نهایت، داده‌های ما باید از طریق روترها عبور کنند، دقیقا مانند همان کابل‌های مسی، فیبرهای نوری نیز قابلیت شنود دارند.

اما جمله درست در مورد امنیت فیبرهای نوری این گونه مطرح می‌شود؛
از آنجا که در فیبرهای نوری از شیشه و پلاستیک شفاف در هسته استفاده شده است پس تشعشع سیم‌های مسی را ندارند بنابرین مشکل شنود و استراق سمع هم ندارند .

قلم فیبر نوری

قلم فیبر نوری چیست؟

قلم فیبرنوری یا Visual Fault Locator، یکی از  ساده‌ترین روش‌های سنجیدن لینک‌های فیبرنوری است که به کمک قلم فیبر نوری می‌توان از سالم بودن و صحت کارکرد کانکتورها، پیگتیل‌ها، پچکوردها و جوش‌های فیبرنوری به صورت بصری اطمینان حاصل نمود.

قلم فیبرنوری یا Visual Fault Locator از ضروری‌ترین تجهیزاتی است که برای سنجش و صحت عملکرد و اندازه‌گیری لینک و کابل‌های فیبرنوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

قلم فیبرنوری محل دقیق آسیب دیدگی فیبرنوری را با انتشار غیر معمول نور در قسمت‌هایی از مسیر لینک، بسیارساده و سریع آشکار می‌سازد. پس از نصب و فیوژن فیبرهای نوری، ابتدا باید از صحت عملکرد ارتباطات برقرار شده، اطمینان حاصل نمود.

فرآیند سنجش و عیب‌یابی هر لینک به طورجداگانه با اندازه‌گیری افت رفت و برگشت و درصورت لزوم رفع عیوب لینک و در نهایت تحویل پروژه، صورت می‌پذیرد.

بسیاری بر این باورند که بهترین روش اندازه‌گیری و سنجش لینک‌های فیبر نوری توسط دستگاه‌های OTDR و پاورمترهای فیبرنوری صورت می‌گیرد. از لحاظ کلی این باور کاملا صحیح است ولی از نقطه نظر فنی وجود قلم نوری در ابتدایی‌ترین مرحله سنجش لینک‌های نوری، معیارهای قابل توجهی را در اختیار تیم‌های متخصص در نصب و سربندی و همچنین مجموعه‌هایی که لینک‌های نوری در آن با مشکل مواجه شده، قرار می‌دهد.

فناوری ساخت فیبرهای نوری

فناوری ساخت فیبرهای نوری

برای تولید فیبرنوری، نخست ساختار آن در یک میله شیشه‌ای موسوم به پیش‌سازه از جنس سیلیکا ایجاد می‌گردد و سپس در یک فرایند جداگانه، این میله  به حالت کشیده شده تبدیل می‌شود. از سال ۱۹۷۰ روش‌های متعددی برای ساخت انواع پیش‌سازه‌ها به کار رفته‌است که اغلب آن‌ها بر مبنای رسوب‌دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.

روش‌های ساخت پیش‌سازه

روش‌های فرآیند فاز بخار برای ساخت پیش‌سازه فیبر نوری را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:

  1. رسوب‌دهی داخلی در فاز بخار
  2. رسوب‌دهی بیرونی در فاز بخار
  3. رسوب‌دهی محوری در فاز بخار

مواد لازم در فرایند ساخت پیش سازه

  • تتراکلرید سیلیکون: این ماده برای تأمین لایه‌های شیشه‌ای در فرآیند، مورد نیاز است.
  • تتراکلرید ژرمانیوم: این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش‌سازه استفاده می‌شود.
  • اکسی کلرید فسفریل: برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش‌سازه، این مواد وارد واکنش می‌شوند.
  • گاز فلوئور: برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف، استفاده می‌شود.
  • گاز هلیم: برای نفوذ حرارتی و حباب‌زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • گاز کلر: برای آب‌زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی، مورد نیاز است.

مراحل ساخت فیبر نوری

  • مراحل صیقل گرمایشی: پس از نصب لوله با عبور گازهای کلرو اکسیژن در دمای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسیوس،  لوله صیقل داده می‌شود تا بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج شود.
  • مرحله اچینگ: دراین مرحله با عبور گازهای کلر، اکسیژن و فرئون، لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه، خورده می‌شود تا ناهمواری‌ها و ترک‌های سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
  • لایه ‌نشانی ناحیه غلاف: در مرحله لایه‌نشانی غلاف، ماده تتراکلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای هلیم وارد لوله شیشه‌ای می‌شوند و در حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر در دقیقه در طول لوله حرکت کرده و دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می‌کند، واکنش‌های شیمیایی زیر به دست می‌آیند:

ذرات شیشه‌ای حاصل از واکنش‌های فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب می‌کنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی، حرارت کافی به آن‌ها اعمال می‌شود. به ‌طوری ‌که تمامی ذرات رسوبی، شفاف می‌گردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت می‌شوند. بدین ترتیب لایه‌های شیشه‌ای، مطابق با طراحی ترکیبی در داخل لوله ایجاد می‌گردند و در نهایت، ناحیه غلاف را تشکیل می‌دهند.

تجزیه و تحلیل ساختار فیبر نوری

اجزای فیبر نوری - فیبرنوری

اگر فیبر نوری را به صورت تجزیه شده مورد تحلیل قرار دهیم، دارای قسمت‌های زیر می‌باشد:

قسمت هسته (core)

هسته یا core،بخش مرکزی فیبرنوری است که از شیشه یا پلاستیک ساخته شده است که نور در این قسمت، سیر می‌کند. شمایل ظاهری این هسته به صورت یک استوانه توپر از جنس شیشه یا پلاستیک است که در طول اندازه فیبرنوری امتداد دارد.
هسته(core)،با ماده‌ای با ضریب شکستی کمتر از خود هسته یا همان core احاطه شده است که محافظ هسته نامیده می‌شود.
هسته معمولاً براساس قطر هسته (core) و یا سطح مقطع آن طبقه‌بندی می‌شود که در قسمت انواع فیبرها به توضیح آن می‌پردازیم.

قسمت لایه روکش هسته (cladding)

همانطور که در قسمت هسته و  core  توضیح دادیم؛ روکش هسته یا cladding بخش خارجی فیبر می‌باشد. محافظ هسته نیز مانند core از جنس شیشه یا پلاستیک تشکیل شده است. روکش هسته (core) واسطه شفافی است که دورتادور هسته بوده و آن را احاطه کرده است و موجب انعکاس نور به داخل هسته می‌شود.

پوشـش هسته به منحرف نشدن پرتوها کمک می‌کند؛ به سبب اینکه ضریب انعکاس cladding از هسته کمتر بوده و همین موضوع موجب شکست کامل نور تابیده شـده بـه دیـواره هسـته (core) می‌گردد.
نوری که به تارنوری تابانده می‌شود در داخل هسته حرکت می‌کند و در مرز مشترکی که بین هسته (core) و پوشش هسته (cladding) قرار دارد، به دلیل وجود بازتابش کلی منعکس می‌شود.

این رویه تا زمانی که زاویه بین پرتوی نور و مرز مشترک بین core  و  cladding (هسته و پوشش هسته) کمتر از زاویه بحرانی باشد، ادامه پیدا می‌کند؛ به این ترتیب پرتوهای نوری که با زاویه مناسبی وارد فیبرنوری می‌شوند در طول آن منتشر خواهند شد که این زاویه مناسب را با نام زاویه پذیرش میشناسیم.

پرتوهایی که درمیان مرز مشترک هسته (core) و پوشش هسته (cladding) محصور می‌شوند، به پرتوهای هدایت شده معروف هستند.

قسمت بافر اولیه

پس از روکش در ساختار فیبر نوری، پوشش اصلی می‌باشد که به عنوان بافر اولیه شناخته می‌شود.

  • این لایه محافظت از هسته فیبرنوری و پوشش هسته (cladding) را فراهم می‌کند.
  •  بافر اولیه نیز از پلاستیک ساخته شده و تنها حفاظت مکانیکی دارند.
  • بافر اولیه با انتقال نور از هسته (core) و پوشش هسته (cladding) روبرو نمی‌شود.

قسمت روکش محافظ یا بافر رویه (buffer  secondary)

روکشی پلاستیکی است که از تار در برابر رطوبت و سایر موارد آسیب‌رسان‌ها محافظت می‌کند.

قسمت strength members

لایه بعدی بعد از  بافر، عنصر قدرت می‌باشد. strength members رشته‌های نخی آرمید (aramid) هستند. البته در بسیاری از موارد به عنوان glass yarn از آنها یاد می‌شود؛ اما در حالت کلی بهتر است به نام کوولار شناخته شوند. عنصر قدرت برای جلوگیری از شکستن شیشه (هسته یا core) فیبر در هنگام نصب به آن اضافه می‌شود.

در هنگام کابل کشی، وقتی فیبر از طریق کانال کشیده می‌شود، پوشش بیرونی کشش می‌یابد و نیروی کشش روی فیبرنوری  قرار می‌گیرد. عنصر قدرت برای این استفاده می‌شود که از مساله بالا جلوگیری کند، زیرا عنصر قدرت به نحوی طراحی شده است که فشار را بگیرد.

لایه انتهایی در فیبرنوری، قسمت Cable Jacket

آخرین لایه فیبرنوری، CableJacket می‌باشد که از مواد مختلف بسته به انتخاب کاربرنهایی و نوع پروژه کابل کشی انتخاب می‌شود. Cable Jacket نیز مثل پوشش اصلی، تنها به عنوان یک محافظ مکانیکی از هسته، فیبرنوری و غلاف آن محاظت می‌کنند.

انواع فیبر نوری

اگر بخواهیم به دسته‌بندی فیبرهای نوری بپردازیم؛ در حالت کلی کابل‌های فیبرنوری به دو دسته فیبرهای مالتی مود multimode و فیبرهای سینگل مود single mode تقسیم می‌شوند.
درباره انواع فیبرهای مالتی مود و فیبرهای سینگل مود، هرکدام را در مقاله‌ای  جدا مورد بحث قرار داده‌ایم. امروزه در بازار، فیبرها به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

برای بررسی هرکدام از دسته‌بندی‌های بالا، مقاله‌ای به تفضیل درباره خصوصیات و تاریخچه و انواع دسته‌بندی با نام‌های فیبرهای نوری single mode و فیبرهای نوری NZ  و فیبرهای نوری multimode در بانک فیبرنوری نوشته و تدوین شده است.
شما همراهان عزیز بانک فیبرنوری می‌توانید با کلیک بر هرکدام، به صفحه مقاله مورد نظر هدایت شوید.

این مقاله توسط تیم فنی fiberopticbank.com نوشته شده و برای نوشتن این مقاله ازسایت‌های arcelect.com و
cables-solutions.com استفاده شده است.

انواع فیبرنوری :

جهت ارتقا سطح کیفی مطالب لطفا به مقاله فوق امتیاز دهید. جهت امتیاز دهی بر روی ستاره مورد نظر کلیک کنید.
1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (امتیاز میانگین این مطلب5٫00 می باشد.)
Loading...
بنر فروش تجهیزات فیبر نوری
بنر فروش تجهیزات شبکه
بنر فروش تجهیزات FTTH

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

error: Content is protected !!