فیبر نوری Single mode

همانطور که در مقاله فیبر نوری چیست اشاره شد فیبرهای نوری به دو دسته اصلی فیبر نوری Single mode و فیبرهای مالتی مود Multimode تقسیم بندی می‏شوند. در این مقاله که می‌خواهیم به معرفی انواع فیبرهای سینگل مود singlemode، کابل فیبر نوری single mode، بررسی تاریخچه فیبرهای singlemode و موارد استفاده فیبرهای سینگل مود singlemode بپردازیم.

کابل فیبر نوری single mode

همانطور که در مقاله فیبر نوری چیست گفته شد، فیبرهای نوری از هسته core و پوشش هسته  cladding ساخته می‌شوند.
تفاوت اصلی فیبرهای مالتی مود Multimode و فیبرهای سینگل مود single mode در قطر هسته آنهاست، که بیشتر بودن قطر هسته فیبر مالتی مود امکان عبور چندین مود از هسته فیبر را فراهم می‏کند، اما فیبرهای سینگل مود تنها یک پرتو را انتقال می‏‏دهند. حال در مقاله زیر تحت عنوان فیبر نوری Single mode  به بررسی ویژگی‏‌های این نوع فیبرها و تفاوتش با سایر فیبرها می‌پردازیم.

فیبرهای سینگل مود Singlemode

فیبرهای نوری Single mode یا به اختصار (SMF)

فیبرهای نوری سینگل مود singlemode،  دارای یک core یا هسته فوق العاده باریک (بین 8 تا 10 میکرومتر) بوده که تنها قادر به ارسال یک پرتو از نور هستند. این پرتو یک مسیر مستقیم را با سرعت نور در مرکز هسته طی می‏‏کند، برای استفاده در فواصل بسیار طولانی و داده‌های ارسالی بالای چند ده گیگابایت مناسب است. cladding یا پوشش هسته برای هر دو نوع  فیبر نوری Single mode و فیبرهای مالتی مود برابر با ۱۲۵ میکرون است. اما قطر هسته در فیبرهای سینگل مود Single mode بین 8 تا 10 میکرون و در فیبرهای مالتی مود 50 یا 62.5 میکرون است.

سرعت انتقال داده‌ها در فیبرهای singlemode

سرعت انتقال داده‌ها به میزان ضخامت فیبرهای سینگل مود ارتباطی ندارند و عامل بسیار مهمی که با سرعت ارتباط مستقیم دارد، ضریب شکست نور (n) در هسته است. البته محاسبه میزان دقیق آن به ضریب شکست cladding  یا غلاف دور هسته نیز که ضریب شکست آن از هسته کمتز است، بستگی دارد. سرعت فیبرنوری سینگل مود از رابطه c/n ، تفسیم سرعت نور در خلا بر ضریب شکست محیط، به دست می‏‏‎ آید.

در فیبرهای سینگل مود single mode، قطر هسته بسیار نازک بوده و همین امر باعث می‌شود که نور به صورت مستقیم انتشار یابد بنابراین نور، تضعیف کمتری دارد و در فاصله‌های طولانی نیاز به استفاده از ریپیترها ندارد. نحوه عملکرد فیبرهای نوری سینگل مود singlemode را در کلیپ زیر می‌توانید مشاهده کنید.

فیبرهای singlemode اکثرا با ضخامت هسته و پوشش هسته 9/125 میکرون می‌باشند. طول موج قطع (cut-off wavelength) فیبرهای سینگل مود ۱۲۶۰ نانومتر است، یعنی طول موج کاری فیبرهای سینگل مود بالاتر از این طول موج است و در طول موج های 1310 و 1550 نانومتر کار می‌کنند. همانطور که در مطلب بالا ذکر شد این نوع از فیبرهای محدودیت مسافت ندارند و در فواصل طولانی بسیار عالی پاسخگو هستند.

فیبرهای single mode از زمان پیدایش تا کنون به سه دسته تقسیم می‌شوند که اکنون پیشرفته‌ترین آنها مورد استفاده در سیستم‌های مخابراتی جدید واقع شده‌اند.

انواع فیبرهای سینگل مود

• نوع اول فیبرهای سینگل مود singlemode:

اولین نوع فیبرهای سینگل مود singlemode که در سال ۱۹۷۰ اراپه شد و به طور وسیع و گسترده مورد استفاده قرار گرفت، فیبرهای سینگل مود NDSF ، یا همان فیبرهای سینگل مد استاندارد هستند که امروزه نیز بسیار پر کاربردند و آنها را با نام تجاری G.652.a  می‌شناسند.  Non – DSF  مخفف Non-Dispersion -Shifted، به معنای پاشندگی انتقال نیافته است. پاشندگی رنگی این فیبرها در طول موج ۱۳۱۰ نانومتر حدود ۲ پیکوثانیه و در ۱۵۵۰ نانومتر حدود ۱۸پیکوثانیه است. لذا این فیبرها در پنجره دوم مخابراتی(1310نانومتر) عملکرد خوبی دارند، به این معنی که نور بعد از طی مسافت طولانی همچنان قادر به شناسایی است. اما در پنجره سوم که پاشندگی بالاست سیگنال سریعتر از بین می رود و قابل بازیابی نیست. لذا بهتر بود از این فیبر در طول موج ۱۳۱۰ نانومتر استفاده شود. اما مساله دیگری که در این حوزه وجود دارد، مساله تلفات فیبر است که مطابق شکل زیر در ۱۳۱۰ نانومتر ۰.۴ دی بی و در ۱۵۵۰ نانومتر ۰.۲ دی بی است. نصف بودن تلفات در 1550 نانومتر به این معنی ست که سیگنال می‌تواند دوبرابر مسیر طی شده در ۱۳۱۰ نانومتر را بدون نیاز به تقویت کنندگی طی کند. این مهم، طراحان فیبرنوری آن زمان را بر آن داشت تا فیبرنوری را برای کار در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر بهینه کنند.

G.652.b و G.652.c به ترتیب دارای پاشندگی مد قطبش، و تلفات بهبود یافته اند که البته هیچ یک از این دو نوع فیبر مورد استقبال نگرفتند. اما G.652.d که ترکیبی از هر دو این حالت‌ها بود، توانست تلفات را تا حد خوبی کاهش دهد و جایگاه خود را در صنعت مخابرات پیدا کند. امروزه مدل SMF-28 ساخته corning که از معروف‌ترین مدل‌های NDSF است کاربرد زیادی در صنعت مخابرات نوری دارد.

تصویر زیر نمونه corning -SMF-28 می‌باشد .

• نوع دوم فیبرهای سینگل مود singlemode:

  همانطور که در بخش قبل اشاره کردیم فیبرهای NDSF در طول موج 1550 نانومتر (پنجره دوم مخابراتی) دارای پراکندگی رنگی فوق‌العاده بالا بودند و نیاز به جبران این پراکندگی وجود داشت. همین مسئله باعث پیدایش نسل دوم فیبرهای سینگل مود با نام DSF شد. DSF در فیبرهای سینگل مود Singlemode، مخفف عبارت Dispersion –shifted fiber یا فیبر با پراکندگی شیفت یافته است. همانطور که بالاتر ذکر شد، به علت تلفات کم فیبر DSF در طول موج 1550 نانومتر و بالا بودن پراکندگی در این طول موج، لزوم کاهش پراکندگی برای فیبر سینگل مود حس میشد. طراحان فیبر توانستند با تغییر شاخص‌ها و کم کردن شعاع هسته، طول موجی که در آن پراکندگی صفر است(λ0) را از  1310nm به 1550nm تغییر و حرکت دهند. نمودار پراکندگی برحسب طول موج فیبرهای مختلف در شکل زیر آورده شده است.

  

فیبرهای DSF را در صنعت با استاندارد G.653  می‌شناسند. این فیبرها باوجود اینکه تلفات و پاشندگی کمی داشتند اما در کمال تعجب پس از گذشت زمان مورد استفاده زیادی قرار نگرفتند، دلیل این مساله مشکلات غیر خطی بود که این فیبرها ایجاد می‌کردند.
پس از گذشت زمان، تکنولوژی انتقال داده نیز پیشرفت کرد و برای دستیابی به سرعت بالا، از مالتی پلکسینگ دیتا در انتقال اطلاعات استفاده گردید. در تکنولوژی انتقال داده (Dense Wavelength Division Multiplexing)DWDM هنگامی که دیتا در طول موج‌های متعدد در فاصله نزدیک در باند 1550nm انتقال میافت، در بخش گیرنده این سیگنال ها با هم تداخل کرده و یک سری مشکل غیر خطی جدی را ایجاد می‌کردند.
تمام توضیحات بالا در قالب یک کلیپ ویدئو برای فهم بهتر مسائل فیبر DSF به نمایش گذاشته شده است.

نوع سوم فیبر های سینگل مود

همانطور که در بخش قبل گفته شد، فیبرهای DSF در کمال ناباوری باعث بروز مشکلاتی چون اثر غیرخطی شدند که این مشکل با حضور پاشندگی قابل حل است. لذا طراحان بر آن شدند تا فیبری با تلفات و پاشندگی کم (غیر صفر) طراحی کنند. این فیبرها با توجه به ماهیتشان نام Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZ-DSF) را به خود گرفتند.
فیبرهای NZ که با استاندارد G.655 شناخته می‌شوند نوع سوم و در واقع نسل آخر فیبرهای سینگل مود Single mode، هستند که مشکلات موجود در نسل‌های قبلی فیبر تک مد را حل کرده‌اند.

به علت پرطرفدار بودن این نوع فیبرها، در بازار آن ها را به دسته ای جداگانه می شناسند، برای آشنایی بیشتر شما عزیزان با این نوع کابل ها fiberopticbank.com فیبرهای NZ را در مقاله فیبرهای NZ  مورد بحث و بررسی قرار داده است.

برند‌های فعالیت کننده در حوزه فیبرهای نوری single mode و نمونه‌هایی از آن عبارت است از:

شهید قندی، رفسنجان، سیمین فر و …

برندهای خارجی فعالیت کننده در این حوزه:

TKF  هلند، DRAK دانمارک، Emtelle انگلیس، Nexans و …

محصولات مرتبط

مشاهده سریع

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری مهاردار شهید قندی ۱۲ کور ،(6*2)، سینگل مود، دو روکشه ، OSSC-DJ

تماس بگیرید

مشاهده سریع

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری 12 کور خاکی شهید قندی ، (12*1)، سینگل مود، OFC-Armored

تماس بگیرید

مشاهده سریع

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری 12 کور سیمین فر، (6*2)، سینگل مود، OSSC-SJ*

تماس بگیرید

مشاهده همه محصولات

مطالب زیر را از دست ندهید

فیبر های نوری مالتی مود Multi mode

فیبر نوری Multi mode مقاله فیبرهای نوری مالتی مود Multi mode پیرو مقاله فیبر نوری چیست که در آن به توضیح این مساله که فیبر نوری چیست و چگونه عمل [...]

4 دیدگاه

کابل فیبر نوری NZ چیست؟

کابل فیبر نوری NZ چیست؟ همانطور که در مقاله فیبر نوری سینگل مد Single Mode بیان شد، فیبرهای سینگل مد با توجه به ویژگی‌های شان به سه دسته تقسیم می‌شوند، [...]

کابل فیبر نوری چیست ؟ (انواع کابل فیبر نوری)

کابل فیبر نوری کابل‌های فیبر نوری محصولاتی هستند که برای مقاصد متعددی مورد استفاده قرار گرفته و نور را با سرعت مشخصی انتقال می‌دهند. در واقع داخل این کابل‌ها رشته [...]

12 دیدگاه

فیبر نوری چیست؟

‌فیبر نوری چیست؟ این روزها فیبر نوری سر و صدای زیادی کرده و جایگاه خود را در صنعت باز کرده‌ است. تا جایی که در اکثر بخش‌ها ردپای آن را [...]

2 دیدگاه

بانک مقالات