فیبر نوری Single mode
همانطور که در مقاله ی فیبر نوری چیست اشاره شد فیبرهای نوری به سه دسته فیبر نوری Single mode ، فیبرهای مالتی مود Multimode و فیبرهای NZ که خود زیرمجموعه‌ای 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، کابل فیبر نوری single mode، بررسی تاریخچه فیبرهای singlemode و موارد استفاده فیبرهای سینگل مود singlemode بپردازیم.
کابل فیبر نوری single mode
فیبرهای نوری از هسته core و پوشش هسته cladding که مایه اصلی فیبر نوری است، ساخته می‌شوند.
تفاوت اصلی فیبرهای مالتی مود Multimode و فیبرهای سینگل مود single mode در همین ساختار اصلی است که تفاوت فیبرهای مالتی مود Multimode را در مقاله فیبرهای مالتی مود Multimode به طور مفصل توضیح دادیم. حال در مقاله زیر تحت عنوان فیبر نوری Single mode به بررسی تفاوت‌های این نوع فیبرها و کابل فیبر نوری single mode 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 بوده که 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 داده‌های ارسالی بالای چند ده گیگابایت مناسب است.
اصطلاح میکرومتر برای cladding یا پوشش هسته مورد استفاده قرار می‌گیرد که 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 ۸ تا ۱۰ میکرون می‌باشد.
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 است که محاسبه 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 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 ۹۱/۱۲۵ میکرون می‌باشند. فیبرهای سینگل مود اکثرا با طول موج ۱۳۱۰ فعالیت می‌کنند؛ بدون محدودیت استفاده در مسافت، زیرا همانطور که در مطلب بالا ذکر شد این نوع از فیبرهای singlemode در فواصل طولانی بسیار عالی پاسخگو هستند.
برندهای فعالیت کننده در حوزه فیبرهای نوری single mode و نمونه‌هایی از آن عبارت است از:
شهید قندی، رفسنجان، زفرقندی، سیمین فر، عمان و …
برندهای خارجی فعالیت کننده در این حوزه:
TKF هلند، DRAK دانمارک، Emtelle انگلیس، Nexans و …
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 به طور وسیع و گسترده از آن در شبکه‌ها استفاده شده بود و هنوز تعویض نشده است، فیبرهای سینگل مود NDSF ،singlemode یا همان Non-DSF هستند.
منظور از Non – DSF همان فیبر نوری Non-Dispersion -Shifted، به معنای غیر انشعابی تغییر کرده است که اولین فیبرنوری موفق فیبرهای 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 فیبرهای نوری با طول موج ۱۳۱۰ nm بهینه شده‌اند.
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 corning است از معروف‌ترین مدل‌های NDSF است.
تصویر زیر نمونه corning -SMF-28 می‌باشد .
فیبرهای NDSF پراکندگی رنگی صفر (به نام λ۰ ) در طول موج ۱۳۱۰nm نشان می‌دهد. طول موج‌های 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 ۱۰Gbit/S یا بالاتر از این مقدار و نرخ اتلاف نوری معمول بین ۰٫۲۱Db/km و ۰٫۲۵Db/km است.
- نوع دوم فیبرهای سینگل مود singlemode:
سری بعد از فیبرهای سینگل مود NDSF ، Singlemode که با طول موج ۱۳۱۰nm کار می‌کردند، فیبرهای DSF بودندکه با طول موج ۱۵۵۰ معرفی شدند.
فیبرهای سینگل مود Singlemode جدید به این علت به بازار ارائه شدند که نظریه‌هایی مبتنی بر این موضوع وجود داشت که فیبرهای سینگل مود Singlemode NDSF برای استفاده در طول موج ۱۵۵۰nm مناسب نیستند. این نظریه مبتنی بر این علت بود که فیبر NDSF در طول موج ۱۵۵۰ nm پراکندگی بسیار بالایی داشت.
پراکندگی بسیار زیاد، سبب می‌شد که حداکثر نرخ انتقال داده‌ها و مسافت را محدود کنند. برای حل این مشکل فیبرهای سینگل مود DSF را معرفی کردند.
فیبرهای سینگل مود DSF
DSF در فیبرهای سینگل مود Singlemode، مخفف عبارت Dispersion –shifted fiber است که معنی آن فیبرهای پراکنده می‌باشد. بعد از فیبرهای NDSF فیبرهای سینگل مود برای به حداقل رساندن پراکندگی رنگی فیبر NDSF در طول موج ۱۵۵۰nm با نام dispersion– shifted fiber معرفی شد.
طراحان فیبر توانستند با تغییر شاخص‌ها و کم کردن شعاع هسته، λ۰ را از ۱۳۱۰nmتا ۱۵۶۰nm تغییر و حرکت دهند.
این عملیات و روش در فیبرهای Singlemode هر چند تا حدی موثر بود و تا حد زیادی در کاهش اثرات پراکندگی رنگی که پهنای باند را محدود می‌کرد اثر گذاشت اما موقعیت λ۰ در نزدیکی طول موج‌های عامل در خصوص آثار غیر خطی FWM که ترکیب چهار طول موج است به وجود آورد. این موضوع در کاربردهای DWDM با بیشتر از ۸ طول موج سخت می‌شود و محدوده اتلاف حدود ۰٫۲۵Db/km تا ۰٫۳۰Db/km است.
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 کابل فیبر نوری single mode عبور می‌کند گسترش بیابد و انتشار پیدا کند که این بخاطر واکنش اجزای مختلف طول موج که پالس‌‌های طول موج را می‌سازند با سرعت‌های کمی متفاوت در کابل فیبر نوری، عبور نمایند.
DSF برای استفاده در طول موج ۱۵۵۰nm بهینه شد و این فیبر از فیبر نوری Single mode بسیار موفق در عرصه انتقال دیتا ظاهر شد و از این فیبر برای کاربردهای بسیار زیادی استفاده شد.
پس از گذشت زمان در تکنولوژی انتقال داده DWDM هنگامی که طول موج‌های متعدد در فاصله نزدیک در باند ۱۵۵۰nm انتقال می‌افتند یک سری مشکل غیر خطی جدی در فیبرهای DSF بروز می‌کند.
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
نوع سوم فیبرهای سینگل مود Single mode، فیبر های NZ می‌باشند که امروزه این نوع از فیبرهای single mode به صورت دسته‌ای جداگانه، مطرح می‌شوند. fiberopticbank.com نیز فیبرهای NZ را در مقاله فیبرهای NZ مورد بحث و بررسی قرار داده است.
برای نوشتن و تدوین این مقاله از سایت‌های، photonics.com و fiber-optical-networking.comا و lightwavestore.com استفاده شده است.
با ما همراه باشید.
جهت اطلاع از آخرین اخبار، محصولات، حراجی ها ، مقالات و فیلم های آموزشی در خبرنامه بانک فیبر نوری و شبکه عضو شوید.