477) فیبر نوری

فیبر نوری یکی از محیط های انتقال داده با سرعتبالا است . از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر: شبکه های تلفن شهری و بین شهری ، شبکه های کامپیوتری و اینترنت استفاده می گردد. فیبرنوری رشته ای از تارهای شیشه ای بوده که هر یک از تارها دارای ضخامتی معادل تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود.

 

مبانی فیبر نوری: فیبر نوری ، رشته ای از تارهای بسیار نازک شیشه ای بوده که قطر هر یک از تارها نظیر قطر یک تار موی انسان است . تارهای فوق در کلاف هایی سازماندهی و کابل های نوری را بوجود می آورند. از فیبر نوری بمنظور ارسال سیگنالهای نوری در مسافت های طولانی استفاده می شود.

 

یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشکیل شده است :

هسته :(Core) . هسته نازک شیشه ای در مرکز فیبر که سیگنا ل های نوری در آن حرکت می نمایند.*

روکش(Cladding) :بخش خارجی فیبر بوده که دورتادور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده به هسته می گردد.

*بافر رویه (Buffer Coating) . روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر است .

صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در دسته هایی سازماندهی شده و کابلهای نوری را بوجود می آورند. هر یک از کلاف های فیبر نوری توسط روکش هایی با نام Jacket محافظت می گردند.

فیبر های نوری در دو گروه عمده ارایه می گردند:

*فیبرهای تک حالته (Single-Mode) . بمنظور ارسال یک سیگنال در هر فیبر استفاده می شود( نظیر : تلفن

*فیبرهای چندحالته (Multi-Mode) . بمنظور ارسال چندین سیگنال در یک فیبر استفاده می شود( نظیر : شبکه های کامپیوتری(

فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک ( تقریبا” ۹ میکرون قطر ) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) می باشند. فیبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر ( تقریبا” ۵ / ۶۲ میکرون قطر ) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طریق LED می باشند.

ارسال نور در فیبر نوری: فرض کنید ، قصد داشته باشیم با استفاده از یک چراغ قوه یک راهروی بزرگ و مستقیم را روشن نماییم . همزمان با روشن نمودن چراغ قوه ، نورمربوطه در طول مسیر مستقیم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد کرد. با توجه به عدم وجود خم و یا پیچ در راهرو در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشکلی وجود نداشته وچراغ قوه می تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده مورد نظر را روشن کند. در صورتیکه راهروی فوق دارای خم و یا پیچ باشد ، با چه مشکلی برخورد خواهیم کرد؟ در این حالت می توان از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده تا باعث انعکاس نور از زاویه مربوطه گردد.در صورتیکه راهروی فوق دارای پیچ های زیادی باشد ، چه کار باید کرد؟ در چنین حالتی در تمام طول مسیر دیوار راهروی مورد نظر ، می بایست از آیینه استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با یک زاویه خاص) از نقطه ای به نقطه ای دیگر حرکت کرده ( جهش کرده و طول مسیر راهرو را طی خواهد کرد). عملیات فوق مشابه آن چیزی است که در فیبر نوری انجام می گیرد.نور، در کابل فیبر نوری از طریق هسته (نظیر راهروی مثال ارایه شده ) و توسط جهش های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده ( Cladding) ( مشابه دیوارهای شیشه ای مثال ارایه شده ) حرکت می کند.( مجموع انعکاس داخلی ) . با توجه به اینکه سطح آبکاری شده ، قادر به جذب نور موجود در هسته نمیباشد ، نور قادر به حرکت در مسافت های طولانی می باشد. برخی از سیگنا ل های نوری بدلیل عدم خلوص شیشه موجود ، ممکن است دچار نوعی تضعیف در طول هسته گردند. میزان تضعیف سیگنال نوری به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی دارد. ( مثلا” موج باطول ۸۵۰ نانومتر بین ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر کیلومتر ، موج با طول ۱۳۰۰ نانومتر بین ۵۰تا ۶۰ درصد در هر کیلومتر ، موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بیش از ۵۰ درصد در هرکیلومتر(سیستم رله فیبر نوری بمنظور آگاهی از نحوه استفاده فیبر نوری در سیستم های مخابراتی ، مثالی را دنبال خواهیم کرد که مربوط به یک فیلم سینمایی و یا مستند دررابطه با جنگ جهانی دوم است . در فیلم فوق دو ناوگان دریایی که بر روی سطح دریا درحال حرکت می باشند ، نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر در یک وضعیت کاملا” بحرانی وتوفانی را دارند. یکی از ناوها قصد ارسال پیام برای ناو دیگر را دارد.کاپیتان ناوفوق پیامی برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است ، ارسال می دارد. ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس ( نقطه و فاصله ) ترجمه می نماید. درادامه ملوان مورد نظر با استفاده از یک نورافکن اقدام به ارسال پیام برای ناو دیگرمی نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم ، کدهای مورس ارسالی را مشاهده می نماید. در ادامه ملوان فوق کدهای فوق را به یک زبان خاص ( مثلا” انگلیسی ) تبدیل و آنها را برای کاپیتان ناو ارسال می دارد. فرض کنید فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد) هزاران مایل ) بوده و بمنظور برقراری ارتباط بین آنها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده گردد.

سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است :

*فرستنده . مسوول تولید و رمزنگاری سیگنال های نوری است .
*
فیبر نوری مدیریت سیگنال های نوری در یک مسافت را برعهده می گیرد.
*
بازیاب نوری . بمنظور تقویت سیگنا ل های نوری در مسافت های طولانی استفاده میگردد.*

دریافت کننده نوری . سیگنا ل های نوری را دریافت و رمزگشایی می نماید.

در ادامه به بررسی هر یک از عناصر فوق خواهیم پرداخت .

فرستنده: وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است . فرستنده سیگنال های نوری را دریافت و دستگاه نوری را بمنظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب ( حرکت منسجم ) هدایت می نماید. فرستنده ، از لحاظ فیزیکی درمجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز بمنظور تمرکز نور در فیبرباشد. لیزرها دارای توان بمراتب بیشتری نسبت به LED می باشند. قیمت آنها نیز درمقایسه با LED بمراتب بیشتر است . متداولترین طول موج سیگنا ل های نوری ، ۸۵۰نانومتر ، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است .

بازیاب ( تقویت کننده ) نوری: همانگونه که قبلا” اشاره گردید ، برخی از سیگنالها در مواردی که مسافت ارسال اطلاعات طولانی بوده ( بیش از یک کیلومتر ) و یا ازمواد خالص برای تهیه فیبر نوری ( شیشه ) استفاده نشده باشد ، تضعیف و از بین خواهندرفت . در چنین مواردی و بمنظور تقویت ( بالا بردن ) سیگنا ل های نوری تضعیف شده ازیک یا چندین ” تقویت کننده نوری ” استفاده می گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهاینوری متععدد بهمراه یک روکش خاص (doping) تشکیل می گردند. بخش دوپینگ با استفاده ازیک لیزر پمپ می گردد . زمانیکه سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می رسد ، انرژیماحصل از لیزر باعث می گردد که مولکول های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل می گردند.

/ 2 نظر / 41 بازدید
نغللل

كس عمد

نغللل

حميدي كس عمه ت