فیبر های سینگل مود singlemode  

همانطور که در مقاله ی فیبر نوری چیست اشاره شد فیبرهای نوری به سه دسته ی فیبرهای سینگل مود singlemode ، فیبرهای مالتی مود Multimode وفیبرهای  NZ که خود زیرمجوعه ای از فیبرهای سینگل مود singlemode میباشند تقسیم بندی شدند .

در این مقاله که توسط fiberopticbank.com نوشته شده است میخواهیم به معرفی انواع فیبرهای سینگل مود singlemode  ، بررسی تاریخچه ی فیبرهای سینگل مود singlemode و موارد استفاده ی  فیبرهای سینگل مود singlemode بپرداریم .

همانطور که در مقاله ی فیبر نوری چیست به آن اشاره شده بود و مفصل درباره ی ساختار فیبر های نوری و انواع فیبرهای نوری توضیح داده شده بود ؛ فیبرها ی نوری ازهسته core و پوشش هسته  cladding که مایه اصلی فیبر نوری است ساخته میشوند .

تفاوت اصلی فیبر های مالتی مود Multimode  و فیبرهای سینگل مود single mode در همین ساختار اصلی میباشد که تفاوت فیبرهای مالتی مود Multimode  را

در مقاله ی فیبر های مالتی مود Multimode به طور مفصل توضیح دادیم  حال در مقاله ی زیر تحت عنوان فیبرهای سینگل مود Singlemode  به بررسی تفاوت های  فیبرهای سینگل مود Single mode میپردازیم .

فیبرهای سینگل مود Singlemode:

 

فیبر های Fiber Optic  Singlemodeیا به اختصار (SMF) یا فیبرهای سینگل مود Singlemode یا فیبر های نوری SM :

فیبرهای نوری سینگل مود singlemode ،  دارای یک  core یا هسته ی فوق العاده باریک میباشندکه تنها قادر به ارسال یک پرتو از نور هستند  پس قطعا این پرتو کمترین اتساع را خواهد داشت و برای استفاده در فواصل بسیار طولانی و داده های ارسالی بالای چند ده گیگابایت مناسب است .

اصطلاح میکرومتر برای cladding یا پوشش هسته مورد استفاده قرار میگیرد که برای هر دو نوع  فیبر های سینگل مود SingleMode  و  فیبر های مالتی مود Multimode   برابر با ۱۲۵ میکرون میباشد اما قطر هسته در فیبرهای سینگل مود Single mode  بین ۸ تا ۱۰ میکرون میباشد.

سرعت انتقال داده ها در فیبرهای سینگل مود singlemode:

سرعت انتقال داده ها  به میزان ضخامت فیبرهای سینگل مود singlemode  ارتباطی ندارند و عامل بسیار مهمی که با سرعت  ارتباط مستقیم دارد ضریب شکست نور میباشد ؛که محاسبه ی میزان دقیق آن نیز به  cladding  یا غلاف دور هسته که ضریب شکست آن از هسته بیشتر میباشد بستگی دارد .

در فیبرهای سینگل مود single mode قطر هسته بسیار نازک میباشد و همین امر باعث میشود که نور به صورت مستقیم انتشار یابد بنابراین نور تضعیف کمتری دارد و در فاصله های طولانی نیاز به استفاده از ریپیتر ها ندارد .

نحوه ی عملکرد فیبرهای نوری سینگل مود singlemode را در کلیپ زیر میتوانیدمشاهده کنید.

فیبرهای  سینگل مود singlemode  اکثرا با ضخامت هسته و پوشش هسته ی  ۹۱/۱۲۵ میکرون  میباشند .

فیبرهای سینگل مود singlemode  اکثرا طول موج ۱۳۱۰ فعالیت میکنند ؛ بدون محدودیت استفاده در مسافت ،  زیرا همانطور که در مطلب بالا ذکر شد این نوع از فیبرهای سینگل مود singlemode در فواصل طولانی بسیار عالی پاسخگو میباشد.

از انواع برند های فعالیت کننده در حوزه ی فیبر های نوری  single mode   و نمونه هایی از آن عبارت است از :

شهید قندی ،رفسنجان ،زفرقندی ، سیمین فر ، عمان و …

برند های خارجی فعالیت کننده در این حوزه :

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

 

فیبر های single mode  از زمان پیدایش تا کنون به سه دسته تقسیم میشوند که اکنون پیشرفته ترین آنها مورد استفاده در سیستم های مخابراتی جدید واقع شده اند .

انواع فیبرهای سینگل مود singlemode :

نوع اول فیبرهای سینگل مود singlemode :

اولین نوع فیبرهای سینگل مود singlemode که به طور وسیع و گسترده از آن در شبکه ها استفاده شده بود وهنوز تعویض نشده است فیبرهای سینگل مود      NDSF ،  singlemode  یا همان Non-DSF  میباشد .

منظور از  Non – DSF  همان  فیبر نوری Non-Dispersion -Shifted ، به معنای غیر انشعابیه تغییر کرده است که اولین فیبرنوری موفق فیبر های سینگل مود single mode  بود.

بیشتر فیبرهای نوری  استفاده شده در آن زمان  ازنوع فیبرهای سینگل مود NDSF ، Single mode بودند که این نوع از  فیبر های نوری با طول موج ۱۳۱۰ nm  بهینه شده بودند.

فیبر نوری  NDSF   معمولا به فیبر سیلیکای  ، سینگل مود Single mode  اشاره دارد ؛  و این  فیبر نوری سینگل مود single mode  اصولا با عنوان

Non – dispersion – shiftetd   شناخته میشود که امروزه مدل SMF-28  که ساخته ی corning  میباشد از معروف ترین مدل های NDSF  میباشد .

تصویر زیر نمونه ی corning -SMF-28 میباشد .

فیبرهای NDSF  پراکندگی رنگی صفر (به نام λ۰ )  در طول موج  ۱۳۱۰nm نشان میدهد.

طول موج های انتقال داده  شده با سیستم EDFA و دامنه فیبر ( Ebrium doped  ، ( ۱۵۵۰nm window   دارای پراکندگی رنگی فوقالعاده بالا و زیاد با فیبر NDSF  میشود؛

و نیاز دارد تا این پراکندگی به نحوی جبران شود بخصوص در نرخ داده ی ۱۰Gbit/S یا بالاتر از این مقدار  و نرخ اتلاف نوری معمول بین  ۰٫۲۱Db/km و ۰٫۲۵Db/km میباشد .

نوع دوم فیبرهای سینگل مود singlemode :

نوع دوم و سری بعد از فیبرهای سینگل مودNDSF ، Singlemode  که با طول موج ۱۳۱۰nm کار میکردند  ، فیبرهای DSF بودند که با طول موج ۱۵۵۰ معرفی شدند .

فیبرهای سینگل مود Singlemode جدید به این علت به بازار ارائه شدند که نظریه هایی مبتنی براین موضوع وجود داشت که فیبرهای سینگل مود Singlemode NDSF  برای استفاده در طول موج ۱۵۵۰nm  مناسب نیستند.

این نظریه میبتنی براین علت بود که فیبر NDSF درطول موج ۱۵۵۰ nm پراکندگی بسیار بالایی داشت.

این موضوع پراکندگی بسیار زیاد سبب این مساله میشد که ، حداکثر نرخ انتقال داده ها و مسافت را محدودشوند که برای حل این مشکل فیبر های سینگل مود ،

DSF  را  معرفی کردند .

فیبرهای سینگل مود DSF ، Singlemode :

DSF  در فیبرهای سینگل مود Singlemode مخفف عبارت Dispersion –shifted fiber است که  معنی آن فیبرهای پراکنده میباشد .

بعد از  فیبر های NDSF از فیبرهای سینگل مود Singlemode ، فیبر DSF را برای به حداقل رساندن  پراکندگی رنگی فیبر  NDSF در طول موج   ۱۵۵۰nm با  نام

dispersion– shifted fiber معرفی شد ؛ که طراحان فیبر توانستند با تغییرشاخص ها و کم کردن شعاع هسته ، λ۰ را از  ۱۳۱۰nm   تا ۱۵۶۰nm   تغییر وحرکت دهند .

این عملیات  و روش  در فیبرهای سینگل مود Singlemode  هر چند تا حدی موثر بود و تا حد زیادی در کاهش اثرات پراکندگی رنگی که پهنای باند رامحدود میکرد اثر

گذاشت ، اما موقعیت λ۰ در نزدیکی طول موج های عامل در خصوص آثار غیر خطی FWM که ترکیب چهار طول موج است به وجود آورد ؛ که این موضوع در کاربرد های

DWDM  با بیشتر از ۸  طول موج سخت میشود و محدوده ی اتلاف حدود ۰٫۲۵Db/km  تا ۰٫۳۰Db/km    میباشد .

مشکلات فیبرهای سینگل مود Singlemode:

طول موج پراکندگی صفر(۰) فیبر ، طول موج پراکندگی رنگی صفر میباشد .

پراکندگی رنگی موجب میشود یک پالس طول موج ، همانطور که در طول فیبر عبور میکند گسترش بیابد و انتشار پیدا کند که این بخاطر واکنش اجزای مختلف طول موج که پالس های طول موج را میسازند با سرعت های کمی متفاوت در فیبر عبور نمایند .

DSF برای استفاده در طول موج ۱۵۵۰nm   بهینه شد و این فیبر از  فیبرهای سینگل مود singlemode بسیار موفق در عرصه ی انتقال دیتا ظاهر شد و ازین فیبر برای کاربرد های بسیار زیادی استفاده شد .

پس از گذشت زمان در تکنولوژی انتقال داده DWDM  هنگامی که طول موج های متعدد در فاصله ی نزدیک در باند ۱۵۵۰nm انتقال میافتند یک سری مشکل غیر خطی جدی در فیبر های DSF بروز کرد .

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 single mode :

نوع سوم فیبر های سینگل مود Single mode ، فیبر های NZ  میباشند . که امروزه این Type  از فیبرهای single mode به صورت دسته ای جداگانه مطرح میشوند .

fiberopticbank.com نیز فیبرهای NZ  را در مقاله ی فیبر های NZ  مورد بحثو بررسی قرار داده است برای مطالعه ی مقاله روی فیبر های NZ کلیک کنید.

برای نوشتن و تدوین این مقاله  از سایت های ،photonics.com و fiber-optical-networking.comا و  lightwavestore.com  استفاده شده است  .