انواع فیبر نوری و کاربردهای آن چیست؟
-
فیبر نوری تک حالته (Single-mode fiber)
-
کاربرد: ارتباطات مخابراتی بلندبرد، اینترنت پرسرعت، شبکه‌های فیبر نوری
-
فیبر نوری چند حالته (Multi-mode fiber)
-
کاربرد: شبکه‌های محلی (LAN)، ارتباطات کوتاه‌برد، مراکز داده
-
فیبر نوری پلاستیکی (Plastic Optical Fiber – POF)
-
کاربرد: سیستم‌های صوتی و تصویری، اتصالات کوتاه‌برد خانگی، خودرو
-
فیبر نوری مقاوم به حرارت (Radiation-hardened fiber)
-
کاربرد: محیط‌های صنعتی، فضایی و هسته‌ای
-
فیبر نوری با هسته شیشه‌ای (Glass Core Fiber)
-
کاربرد: انتقال داده‌های با کیفیت بالا و سرعت زیاد
-
فیبر نوری غیرفعال (Passive Optical Fiber)
-
کاربرد: شبکه‌های PON، توزیع اینترنت فیبر به خانه (FTTH)
-
فیبر نوری فعال (Active Optical Fiber)
-
کاربرد: سیستم‌های ارتباطی خاص با تقویت سیگنال داخلی
-
فیبر نوری دسته‌ای (Ribbon Fiber)
-
کاربرد: انتقال موازی داده در مراکز داده و شبکه‌های بزرگ
-
فیبر نوری مقاوم به خمیدگی (Bend-insensitive fiber)
-
کاربرد: نصب‌های فضای محدود و خمیده مانند ساختمان‌ها و خودروها
-
فیبر نوری حساس به دما و فشار (Sensing fiber)
-
کاربرد: سنسورهای دما، فشار و ارتعاش در صنایع و پزشکی
امروزه از فیبر نوری به علت مزایای زیادی که دارد در بسیاری از جاها جهت انتقال داده استفاده می شود، هنوز متخصصان روش جایگزینی پیدا نکرده اند که سرعت انتقالش تا این حد بالا باشد و در عین حال صرفه اقتصادی بالایی داشته باشد و بتوان آن را به صورت عمومی مورد استفاده قرار داد.
این کابل ها برای انتقال داده در خطوط اینترنتی، انتقال امواج تلویزیونی، انتقال تصاویر دوربین های مداربسته و غیره مورد استفاده قرار می گیرند، سرعت بالای انها موجب شده است تا میزان استفاده شان در جواع مختلف افزایش یابد و مورد توجه قرار بگیرد.
در ادامه برای این که بیشتر با فیبر نوری آشنایی پیدا کنید ابتدا آن را تعریف کرده و اجزایش را می گوییم، سپس نحوه کارکردش را توضیح داده و در ادامه انواعش را نام می بریم و معرفی می کنیم تا شما خواننده عزیز و گرامی در مورد آنها آگاهی بیشتری پیدا کنید.
کابل فیبر نوری چیست؟
این کابل از رشته های باریک و بلند شیشه درست شده است که توسط یک عایق محکم محافظت می شود، الیاف نوری توانایی این را دارند که نور را با سرعت از یک جا به جای دیگر منتقل نمایند و موجب ارتباطات رادیویی شوند.
این کابل ها به علت نوع ساختاری که دارند اطلاعات و داده ها را در کم ترین زمان ممکن در مسافت های طولانی از یک نقطه به نقطه دیگر می فرستند، به علت همین سرعت بالایی که دارند امروزه در بسیاری از خطوط تلفن و داده های اینترنتی مورد استفاده قرار می گیرند.
ساختار سیم های فیبر نوری به گونه ای است که به نازکی موی انسان می باشند و چون سریع تر از سیم های مسی توانایی انتقال داده دارند برای خطوط ارتباطی ای مثل تلویزیون، رادیو و ارتباطات دیجیتال و غیره مناسب هستند.
اجزای داخلی فیبر نوری چیست؟
این فیبرها به صورت یک هسته و یک لایه محافظ درست می شوند تا هماهنگی این دو قسمت موجب کیفیت بیشترشان شود و عملکرد مناسب تری برای انتقال داده داشته باشند، معمولا جنس روکش لایه رویی آنها از پلیمر لایه ای آکریلات یا پلی آمید می باشد که در مقابل ضربات مقاومت بالایی دارد و می تواند از هسته اصلی محافظت نماید تا در فیبر نوری انتقال داده ها با افت کیفیت مواجه نشود.
معمولا قطر هسته و پوسته این کابل ها با هم دیگر 125 میکرون می باشد که یک پوسته چند لایه پلاستیکی آنها را در برابر ضربات فیزیکی، رطوبت و غیره به خوبی حافظت می نماید، هسته که لایه داخلی می باشد از شیشه خالص است، همچنین بازتابنده بودن بعضی از این کابل ها موجب می شود تا هزینه های تولید شان به شدت کاهش پیدا کند و صرفه اقتصادی بالایی داشته باشند.
اجزای فیبر نوری
کابل‌های فیبر نوری از بخش‌های گوناگونی تشکیل شده‌اند که هرکدام نقشی اساسی در فرآیند انتقال نور ایفا می‌کنند. برخلاف تصور رایجی که تنها به سرعت بالای این نوع کابل‌ها توجه دارد، عملکرد بی‌نقص آنها نتیجه طراحی مهندسی‌شده و به‌کارگیری مواد ویژه‌ای است که با دقت انتخاب شده‌اند. اجزای مختلف این کابل‌ها به گونه‌ای در کنار هم قرار گرفته‌اند که انتقال داده‌های نوری با کمترین میزان افت کیفیت و بیشترین بهره‌وری انجام گیرد. این اجزا به شرح زیر هستند:
۱. بخش مرکزی (هسته)
در مرکز هر کابل فیبر نوری، بخشی باریک و نازک به نام هسته قرار دارد. این هسته، محل اصلی عبور پرتوهای نوری است. از موادی با شفافیت بالا ساخته می‌شود تا نور را بدون مانع عبور دهد. بسته به نوع کابل، قطر و تعداد رشته‌های نوری موجود در هسته متفاوت است؛ به عنوان مثال، در کابل‌های single-mode تنها یک مسیر باریک برای نور وجود دارد، اما در انواع multi-mode، چندین پرتو می‌توانند به‌صورت همزمان در مسیرهای مختلف حرکت کنند.
۲. لایه هدایت‌کننده نور (کَدنَگ یا روکش داخلی)
بلافاصله پس از هسته، لایه‌ای قرار دارد که نقش آن هدایت نور در طول کابل و جلوگیری از خروج آن از مسیر است. این بخش معمولاً از موادی با ضریب شکست متفاوت نسبت به هسته ساخته می‌شود تا با ایجاد انعکاس داخلی کامل، نور را در داخل هسته نگه دارد. عملکرد صحیح این بخش باعث می‌شود سیگنال‌ها بتوانند فواصل طولانی را بدون کاهش محسوس در کیفیت طی کنند.
۳. پوشش محافظ خارجی
آخرین بخش از ساختار کابل فیبر نوری، پوششی مقاوم و انعطاف‌پذیر است که از کابل در برابر عوامل محیطی و ضربه‌های احتمالی محافظت می‌کند. این لایه معمولاً از پلیمرهایی مقاوم ساخته شده که در برابر رطوبت، فشار مکانیکی و سایش مقاوم هستند. وجود این پوشش، دوام و کارایی کابل را در محیط‌های صنعتی و شرایط سخت تضمین می‌کند.
برای آگاهی از انواع مختلف دوربین شبکه حتما روی لینک بزنید.
نحوه کارکرد فیبر نوری:
فیبر نوری یک نوع کابل ارتباطی است که برای انتقال اطلاعات با سرعت بالا استفاده می شود. این کابل شامل یک یا چند الیاف نوری است که اطلاعات به صورت نوری از منبع به مقصد در سریع ترین زمان ممکن منتقل می شود.
الیاف نوری از ماده شیشه یا پلاستیک ساخته شده اند و قادر به هدایت سریع نور از نقطه ای به نقطه دیگر هستند. الیاف نوری در داخل محیط پلاستیکی پراکنده شده ای به صورت تک یا چند وضعیته قرار دارند که نور را از یک سر به سر دیگر کابل می توانند منتقل کنند. کارکرد کابل نوری به شکل زیر است که خواهید خواند.
تولید نور:
ابتدا در یک سر کابل فیبر نوری یک منبع نوری قرار دارد، معمولاً یک لیزر یا یک دیود نوری این پالس های نوری را با فرکانس های بسیار بالا تولید می کند.
ورود نور به الیاف نوری:
معمولا پالس های نوری توسط رابطه به الیاف نوری وارد می شوند. رابط ها به شکل یک سوکت هستند که انتهای الیاف را در بر می گیرند و از آنجا نور را به داخل الیاف هدایت کرده و می فرستند.
انتقال نور:
نوری که وارد الیاف نوری می شود به صورت تکراری در طول کابل حرکت می کند. این الیاف با استفاده از لایه های محافظ مقاوم در برابر خطرات فیزیکی مانند عوامل جوی، فشار و حرارت، حفاظت می شوند تا خدشه ای به انتقال نور وارد نشود.
دریافت نور در طرف مقصد:
در سر کابل دیگر، یک دیتکتور نوری قرار دارد که نور را تشخیص می دهد و آن را به اطلاعات الکتریکی تبدیل می کند. سپس این اطلاعات الکتریکی به ابزارها و تجهیزات که از اطلاعات مبنی بر نور استفاده می کنند منتقل می گردد.
کابل فیبر نوری به دلیل قدرت پالس های نوری زیاد، سرعت بالای انتقال، پهنای باند زیاد و مقاومت بالا در برابر نویز به عنوان روشی موثر برای انتقال داده مورد استفاده قرار می گیرد که روشی مناسب برای انتقال داده های حجیم در مسافت های طولانی محسوب می شود.
توصیه می کنم حتما به مقاله ی تفاوت دوربین مدار بسته تحت شبکه با دوربین آنالوگ، در چیست؟ سر بزنید.
جدول مقایسه انواع فیبر نوری از نظر مد انتقال
| نوع کابل فیبر نوری | پهنای باند | فاصله انتقال | قیمت | مناسب برای |
|---|---|---|---|---|
| تک‌مد (Single Mode) | بسیار بالا | بسیار زیاد | بالا | شبکه‌های مخابراتی |
| چندمد (Multi Mode) | متوسط | متوسط | متوسط | شبکه‌های محلی |
| پلاستیکی | کم | کوتاه | پایین | کاربردهای ساده و تزئینی |
معرفی انواع کابل های فیبر نوری:
کابل نوری با توجه به کاربرد و نوع استفاده در جاهای مختلف انواع و اقسام گوناگونی دارد که هر نوع از آن باید در جای خود مورد استفاده قرار بگیرد تا انتقال داده با کیفیت بالا ممکن شود. بعضی از انواع این کابل ها عبارتند از:
کابل فیبر نوری تک مد:
این نوع کابل برای ارسال سیگنال های نوری از یک نقطه به نقاط دیگری مورد استفاده قرار می گیرد. این کابل دارای هسته بسیار کوچکی است که نور را با زاویه کوتاه ارسال می کند. این خاصیت باعث می شود که کابل قدرت انتقال بالاتر در مسافت بیشتری را پشتیبانی نماید.
کابل فیبر نوری چند مد:
در این نوع کابل، نور به صورت پراکنده انتقال داده می شود. کابل چند مد دارای هسته بزرگی می باشد که به نور اجازه می دهد در زاویه های بیشتری انعکاس پیدا کند. این میزیت کمک می کند تا مسافت انتقال کمتر و با سرعت کمتری نسبت به کابل تک مد باشد.
کابل فیبر نوری تنگستن:
این نوع کابل نوری برای کاربردهای ویژه در جاهای خاصی مورد استفاده قرار می گیرد. کابل نوری تنگستن دارای هسته داخلی از تنگستن می باشد که برای کاربردهایی مانند لیزرهایی با نیرویی بالا استفاده می شود.
کابل فیبر نوری تقسیم کننده:
این نوع کابل برای تقسیم کردن سیگنال های نوری به چندین قسمت در یک مسیر طولانی مورد استفاده قرار می گیرد. کابل نوری تقسیم کننده با استفاده از اجزای اپتیکی مانند کوپلرها ویژگی تقسیم کردن سیگنال را دارا می باشد که موجب می شود چند دستگاه هم زمان بتوانند از آن بهره ببرند.
کابل فیبر نوری مقاوم در برابر حرارت:
این نوع کابل برای کاربرد در جاهایی که دما بالا می باشد مناسب است. این کابل ها دارای پوشش های باکیفیت از مواد خاصی هستند که مقاومت حرارتی بالای آنها کمک می کند تا بتوانند داده را به دستگاه ها در اسرع وقت انتقال دهند و شرایط مناسب را برای فعالیت دستگاه ها فراهم کنند.
همان طور که در این مقاله دیدید و دانستید فیبر نوری امکان انتقال داده را با سرعت بسیار بالا دارد و می تواند به بسیاری از دستگاه ها کمک کند، به خصوص بهره بردن از آنها کمک خواهد کرد شرکت هایی که اقدام به نصب دوربین های با کیفیت در فضای داخلی خود کرده اند بتوانند در اتاق اپراتور بر روی مانیتور به تصاویر مناسب و بدون قطعی دسترسی داشته باشند.
توصیه می کنم برای مطالعه ی بیشتر حتما به مقاله ی ۵ نکته کلیدی درباره لنز دوربین مداربسته سر بزنید.
انواع کابل فیبر نوری از نظر ساختار فیزیکی
فیبر نوری، فراتر از یک فناوری صرفاً ارتباطی، امروزه جایگاهی کلیدی در صنایع گوناگون پیدا کرده است. این کابل‌ها تنها برای انتقال داده در بسترهای مخابراتی به کار نمی‌روند، بلکه در حوزه‌هایی حساس مانند اندازه‌گیری جریان‌های الکتریکی، اتصال سیستم‌های راداری، هدایت تجهیزات نظامی از جمله موشک‌ها و همچنین در بخش سلامت، جهت تشخیص بیماری‌ها و انجام آزمایش‌های دقیق نیز نقش بسزایی ایفا می‌کنند. حتی در طراحی سیستم‌های روشنایی نیز از آنها استفاده می‌شود.
۱. فیبر نوری با هسته شیشه‌ای – مقاوم، اما محدود در انعطاف
فیبرهای شیشه‌ای معمولاً در محیط‌هایی با شرایط سخت مورد استفاده قرار می‌گیرند، چرا که در برابر دماهای بالا و مواد شیمیایی خورنده مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهند. ساختار داخلی این نوع کابل‌ها از شیشه خالص تشکیل شده است و به همین دلیل، در مقایسه با سایر انواع فیبرها، شکننده‌تر و کم‌انعطاف‌تر هستند. به دلیل حساسیت بالا، امکان برش، اصلاح یا انشعاب‌دهی در این نوع فیبرها به‌سادگی وجود ندارد. با این حال، تنوع بالا در طراحی کانکتورها، ترکیب‌های گوناگون و قابلیت تطبیق با تجهیزات مختلف، این نوع کابل را به گزینه‌ای خاص برای شرایط صنعتی تبدیل کرده است.
۲. فیبر نوری پلاستیکی – انتقال سریع نور در فواصل کوتاه
نوع دیگری از کابل‌ها، فیبر نوری پلاستیکی یا POF است که با استفاده از هسته‌ای پلیمری (معمولاً از جنس PMMA یا آکریلیک) ساخته می‌شود و امکان انتقال نور را با سرعت بالا فراهم می‌کند. قطر زیاد هسته (حدود ۱ میلی‌متر) باعث می‌شود نور به‌سادگی و با کمترین تلفات منتقل شود. نور مورد استفاده در این نوع فیبرها اغلب در طیف قابل مشاهده مانند قرمز یا سبز است که برای انسان کاملاً بی‌خطر می‌باشد. استفاده از فیبر نوری پلاستیکی به‌ویژه در محیط‌های خانگی، یا حتی در دستگاه‌های آرایشی مبتنی بر نور، بسیار رایج است.
۳. فیبر نوری سیلیکا – دوام بالا همراه با انعطاف‌پذیری مناسب
مدلی که با عنوان فیبر نوری سیلیکا یا فیبر با پوشش پلاستیکی شناخته می‌شود، ترکیبی از دوام شیشه و انعطاف‌پذیری پلیمر را در خود دارد. این نوع کابل‌ها به‌دلیل مقاومت بالا در برابر شکستگی، تحمل کرنش زیاد و قابلیت خمش بالا، یکی از بهترین گزینه‌ها برای شرایط مکانیکی سخت به شمار می‌روند. همچنین حساسیت آنها نسبت به تغییرات دمایی کمتر است و به همین دلیل، در پروژه‌هایی که طول عمر بالا و پایداری عملکرد اهمیت دارد، انتخابی مطمئن محسوب می‌شوند.
شبکه فیبر نوری چیست؟
با گسترش روزافزون فناوری و نیاز به انتقال سریع‌تر و مطمئن‌تر داده‌ها، شبکه‌های فیبر نوری به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین بسترهای ارتباطی شناخته می‌شوند. اما شبکه فیبر نوری دقیقاً چیست و چگونه کار می‌کند؟
فیبر نوری نوعی کابل است که به جای استفاده از سیگنال‌های الکتریکی برای انتقال اطلاعات، از نور بهره می‌برد. این نور از طریق رشته‌های بسیار باریک شیشه‌ای یا پلاستیکی منتقل می‌شود که هر کدام از آنها باریک‌تر از یک تار مو هستند. به همین دلیل است که فیبر نوری می‌تواند اطلاعات را با سرعت بسیار بالا و بدون افت کیفیت در مسافت‌های طولانی منتقل کند.
یکی از مهم‌ترین مزایای شبکه فیبر نوری نسبت به کابل‌های مسی سنتی، پهنای باند بالای آن است. یعنی در یک بازه زمانی مشخص، حجم بیشتری از اطلاعات می‌تواند منتقل شود. همین موضوع باعث شده تا در زمینه‌هایی مانند اینترنت پرسرعت، انتقال داده‌های حجیم، ارتباطات بین‌المللی و حتی پزشکی از این فناوری استفاده گسترده‌ای شود.
موضوع مهم دیگری که در مورد فیبر نوری باید به آن اشاره کرد، مقاومت بالا در برابر نویزهای الکترومغناطیسی است. برخلاف کابل‌های مسی که ممکن است تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی قرار گیرند، فیبر نوری کاملاً به این نوع اختلالات مقاوم است. این ویژگی باعث افزایش پایداری شبکه و کاهش خطاهای ارتباطی می‌شود.
نصب و راه‌اندازی شبکه فیبر نوری نیازمند تجهیزات خاص و تخصص فنی است. البته در سال‌های اخیر، با توسعه زیرساخت‌ها در بسیاری از شهرها، استفاده از فیبر نوری برای منازل (FTTH) و شرکت‌ها بسیار رایج‌تر شده است. این نوع ارتباط باعث افزایش سرعت دانلود و آپلود، کاهش تاخیر (latency) و تجربه بهتر در استفاده از سرویس‌هایی مانند تماس تصویری، بازی‌های آنلاین و ویدیوهای 4K می‌شود.
جالب است بدانید که فناوری فیبر نوری نه‌تنها در اینترنت، بلکه در صنایع دیگر نیز کاربرد دارد. برای مثال، در سیستم‌های کنترل صنعتی، دوربین‌های امنیتی با کیفیت بالا و حتی در علوم پزشکی برای انتقال دقیق سیگنال‌ها از آن استفاده می‌شود.
کابل باریک و بلند شیشه ای
تار نوری یا فیبر نوری، یک رشته باریک و بلند از ماده‌ای شفاف مانند شیشه (مثل سیلیکا) است که قادر است نوری که از یک سر وارد شده، را از سر دیگر خارج کند. این فیبرها دارای پهنای باند بسیار بلندتر از کابل‌های معمولی هستند و قادرند داده‌های تصویری، صوتی و سایر داده‌ها را با سرعت بالا تا ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه و حتی بیشتر منتقل کنند. امروزه، فناوری ارتباطات نوری به دلیل پهنای باند بیشتر نسبت به کابل‌های مسی و کاهش تاخیر نسبت به مخابرات ماهواره‌ای، به عنوان یکی از مهم‌ترین روش‌های انتقال اطلاعات شناخته می‌شود.
برای تولید فیبر نوری، ابتدا ساختار آن در یک میله شیشه‌ای به نام پیش‌سازه از جنس سیلیکا ایجاد می‌شود. سپس این میله در یک فرآیند جداگانه، کشیده شده و به فیبر تبدیل می‌شود. از سال ۱۹۷۰، روش‌های مختلفی برای ساخت انواع پیش‌سازه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است، که بیشتر آنها بر مبنای رسوب‌دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل یک لوله به عنوان پایه استفاده می‌شوند.
تکنولوژی کابل‌های فیبر نوری که به عنوان بهترین جایگزین شناخته می‌شود، از رشته‌های بلند و باریکی تشکیل شده است که حاوی ماده‌ای شفاف و پلاستیکی شبیه به شیشه است. در این تکنولوژی، اطلاعات به شکل ذرات نور در قالب پالس‌های نوری یا فوتون‌ها از یک سر کابل دریافت شده و به وسیله فیبر پلاستیکی شیشه‌ای (هسته) موجود، به مقصد انتقال داده می‌شود. هر رشته فیبر نوری وظیفه حمل و انتقال یک پالس را دارد و هر کابل فیبر نوری با توجه به نوع و کاربری که دارد، می‌تواند تعداد متفاوتی فیبر نوری را در خود جای دهد.
این فیبرهای شیشه‌ای به وسیله روکشی شیشه‌ای به نام (Cladding) پوشیده می‌شوند و محافظت از این روکش شیشه‌ای توسط یک لایه بافر به نام (Buffer Tube) انجام می‌شود. پوشش نهایی این تکنولوژی، که به عنوان پوشش نهایی معرفی می‌شود، ژاکت نامیده می‌شود.
برای آگاهی و خرید انواع دوربین مداربسته باکیفیت حتما روی لینک بزنید.
انتقال تصاویر بر روی فیبر نوری
انتقال تصاویر بر روی فیبر نوری یکی از کاربردهای مهم فناوری فیبر نوری است که در زمینه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این فرآیند، تصاویر به صورت دیجیتال یا آنالوگ به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌شوند و سپس از طریق فیبر نوری به مقصد انتقال می‌یابند. این فرآیند معمولاً به دو روش انجام می‌شود:
- تبدیل تصویر به سیگنال‌های نوری: در این روش، تصویر ابتدا توسط یک دستگاه تصویربرداری (مانند دوربین یا سنسور تصویر) گرفته می‌شود. سپس این تصویر به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌شود و از طریق یک دستگاه تبدیل سیگنال الکترونیکی به نوری، مثلاً یک مبدل الکترونیکی به نوری (EOC)، به سیگنال‌های نوری تبدیل می‌شود. سیگنال‌های نوری سپس از طریق فیبر نوری به مقصد ارسال می‌شوند.
- استفاده از فیبر نوری برای انتقال تصویر مستقیم: در این روش، تصویر به صورت مستقیم بر روی فیبر نوری انتقال می‌یابد، بدون نیاز به تبدیل آن به سیگنال‌های الکترونیکی. این روش معمولاً با استفاده از فیبر نوری چندمدیا (Multi-mode) یا فیبر نوری تک‌مدیا (Single-mode) صورت می‌گیرد، که هرکدام از این انواع فیبر نوری ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.
مزایا و کاربردهای فیبر نوری
کیفیت تصویر بالا: فیبر نوری قادر به انتقال تصاویر با کیفیت بالا و رزولوشن بالا است، که برای کاربردهایی مانند پزشکی، امنیت، و نظارت تصویری بسیار مهم است.
مقاومت در برابر اختلالات الکترومغناطیسی: فیبر نوری مقاوم در برابر تداخل‌های الکترومغناطیسی است، بنابراین تصاویر از طریق فیبر نوری بهتر محافظت می‌شوند و کیفیت تصویر در محیط‌های با امواج الکترومغناطیسی قوی حفظ می‌شود.
ارتباطات از راه دور: فیبر نوری امکان انتقال تصاویر برای ارتباطات از راه دور را فراهم می‌کند، که در کاربردهایی مانند انتقال تصاویر زنده، جلسات ویدئویی و کنفرانس.
طرز کار فیبر نوری
فیبر نوری یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌هایی‌ست که امروزه در انتقال داده‌ها به کار می‌رود. این سیستم نه‌تنها سرعت انتقال اطلاعات را چندین برابر بیشتر از کابل‌های مسی کرده، بلکه پایداری و امنیت آن را نیز به شکل قابل توجهی افزایش داده است. اما سوال اصلی اینجاست: فیبر نوری چطور کار می‌کند؟
برای درک بهتر طرز کار فیبر نوری، باید ابتدا بدانیم این کابل‌ها از چه چیزی ساخته شده‌اند. هر کابل فیبر نوری از چندین رشته بسیار نازک از شیشه یا پلاستیک تشکیل شده که ضخامت آنها معمولاً کمتر از یک تار مو است. این رشته‌ها نور را در مسیرهای مشخصی هدایت می‌کنند و اطلاعات دیجیتال از طریق پالس‌های نوری منتقل می‌شوند.
در واقع، فیبر نوری به جای استفاده از سیگنال‌های الکتریکی، از نور برای ارسال اطلاعات استفاده می‌کند. این نور معمولاً توسط یک لیزر یا LED تولید شده و با سرعت بالا از طریق هسته‌ی فیبر حرکت می‌کند. اما چیزی که جالب است، نحوه‌ی هدایت این نور داخل رشته‌های فیبر است.
اینجا قانون بازتاب داخلی کل نقش کلیدی بازی می‌کند. وقتی نور وارد فیبر می‌شود، به دلیل تفاوت ضریب شکست میان هسته (core) و لایه‌ی بیرونی (cladding)، نور به طور مداوم درون هسته بازتاب می‌شود و در نتیجه، در طول فیبر بدون خروج از آن حرکت می‌کند. این فرآیند باعث می‌شود داده‌ها بدون افت کیفیت و با کمترین تأخیر به مقصد برسند.
نکته‌ی مهم دیگر این است که فیبر نوری در دو نوع اصلی وجود دارد: تک‌مد (Single-mode) و چندمد (Multi-mode). نوع تک‌مد برای فواصل طولانی‌تر استفاده می‌شود و معمولاً در شبکه‌های مخابراتی و اینترنت بین‌شهری به کار می‌رود. در حالی که نوع چندمد برای انتقال داده در فواصل کوتاه‌تر مانند داخل ساختمان یا کمپانی‌ها مناسب است.
یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌های فیبر نوری نسبت به کابل‌های قدیمی، پهنای باند بسیار بالای آن است. یعنی می‌تواند حجم زیادی از اطلاعات را به‌صورت همزمان منتقل کند. همچنین به دلیل اینکه در برابر تداخلات الکترومغناطیسی مقاوم است، گزینه‌ی بسیار امن‌تری برای انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.
امروزه کاربرد فیبر نوری فقط محدود به اینترنت پرسرعت نیست. از آن در صنایع پزشکی (برای آندوسکوپی)، صنایع نظامی، تصویربرداری و حتی سیستم‌های روشنایی نیز استفاده می‌شود.
در پایان باید گفت که آینده‌ی ارتباطات بدون شک بر پایه‌ی فیبر نوری شکل خواهد گرفت. سرعت، دقت، امنیت و پایداری این فناوری، آن را به یکی از اجزای حیاتی دنیای دیجیتال امروز و فردا تبدیل کرده است. بنابراین، شناخت طرز کار فیبر نوری نه‌تنها برای متخصصان بلکه برای کاربران عادی هم می‌تواند مفید و جذاب باشد.
کابل نوری چیست
فیبر نوری یا Optical Fiber، رشته‌ای باریک و شفاف از جنس شیشه یا پلاستیک است که قادر به انتقال اطلاعات به وسیله نور با سرعتی بسیار بیشتر از کابل‌های معمولی است. این ویژگی‌های سرعت بالا و عدم تأخیر موجب شده است که فیبر نوری جایگزینی مناسب برای کابل‌های مسی و حتی سیستم‌های بی‌سیم در زیرساخت‌های شبکه باشد.
ظرفیت انتقال اطلاعات در فیبر نوری متفاوت است، اما معمولاً بین 2.5 تا 10 گیگابیت بر ثانیه می‌باشد. تکنولوژی فیبر نوری نه تنها در مخابرات بلکه در کاربردهای مختلفی نظیر تجهیزات ابزار دقیق، نظامی، پزشکی و غیره نیز استفاده می‌شود.
کابل فیبر نوری دارای پهنای باند بسیار بالاتری نسبت به کابل‌های معمولی است. این نوع کابل قادر است داده‌های تصویری، صوتی و سایر داده‌ها را با پهنای باند بالا تا 10 گیگابیت بر ثانیه و حتی بیشتر انتقال دهد.
کابل فیبر نوری (fiber-optic cable و optical-fiber cable) نوعی کابل شبکه است که از رشته‌های شیشه‌ای تشکیل شده است که درون یک محفظه عایق قرار گرفته‌اند.
این نوع کابل برای استفاده در مسافت‌های طولانی و شبکه‌های داده با عملکرد بالا و ارتباطات از راه دور طراحی شده است. در مقایسه با کابل‌های مسی، کابل فیبر نوری پهنای باند بیشتری دارد و می‌تواند داده‌ها را در مسافت‌های طولانی‌تری انتقال دهد.
کاربرد های فیبر نوری
فیبر نوری توسط شرکت‌های مخابراتی برای انتقال سیگنال‌های تلفن، ارتباطات اینترنتی و سیگنال‌های تلویزیون کابلی به کار می‌رود. این تکنولوژی همچنین در صنایع دیگر از جمله پزشکی، دفاعی، دولتی، صنعتی و تجاری نیز کاربرد دارد. علاوه بر اهداف مخابراتی، کاربردهای فیبر نوری در صنایع مختلف غیرقابل انکار است. به عنوان مثال، از آن به عنوان راهنمای نور، ابزارهای تصویربرداری، لیزر، هیدروفون برای امواج لرزه‌ای، SONAR و به عنوان سنسور برای اندازه‌گیری فشار و دما استفاده می‌شود.
کاربردهای فیبر نوری در زمینه‌های مختلف به شرح زیر است:
کاربرد فیبر نوری در ساختمان
یکی از کاربردهای اساسی فیبر نوری، استفاده در صنعت ساختمان است که این فناوری با موفقیت برآمده است. فیبر نوری امروزه به دلیل مزایای فراوانش، به درون ساختمان‌ها نیز وارد شده و در کاربردهای متنوعی از جمله استفاده به عنوان اصلی‌ترین نقطه اتصال در یک ساختمان اداری یا برای ارتباط هر واحد با اینترنت FTTH (Fiber To The Home) به کار می‌رود.
کاربرد فیبر نوری در صنعت پزشکی
با توجه به طراوت و انعطاف پذیری بالای فیبر نوری، در ابزارهای مختلف برای بررسی قسمت‌های داخلی بدن استفاده می‌شود. این فناوری به عنوان لیزر در جراحی، آندوسکوپی، میکروسکوپ و تحقیقات زیست پزشکی نقش دارد.
کاربرد فیبر نوری در ارتباطات
در صنعت ارتباطات، کابل‌های فیبر نوری به عنوان وسیله‌ای برای انتقال و دریافت داده‌ها به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. این فناوری در انواع شبکه‌ها به کار می‌رود و سرعت و دقت انتقال داده‌ها را افزایش می‌دهد. در مقایسه با کابل‌های مسی، کابل‌های فیبر نوری سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر بوده و داده‌های بیشتری را انتقال می‌دهند.
کاربرد فیبر نوری در اهداف دفاعی
فیبر نوری برای انتقال داده‌ها در زمینه‌های امنیت داده‌های سطح بالا در برنامه‌های کاربردی نظامی و هوافضا به کار می‌رود. این فناوری در سیم‌کشی در هواپیما، هیدروفون برای سونارها و کاربردهای لرزه‌نگاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد فیبر نوری در صنایع
این فیبرها برای تصویربرداری در مکان‌هایی که دسترسی به آنها دشوار است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله کاربردهای آنها می‌توان به اقدامات ایمنی و روشنایی در خودروها در داخل و خارج اشاره کرد. این فیبرها اطلاعات را با سرعت بالا منتقل می‌کنند و در کیسه‌های هوا و کنترل کشش نیز استفاده می‌شوند. همچنین برای اهداف تحقیقاتی و آزمایشی در صنایع به کار می‌روند.
کاربرد فیبر نوری برای پخش
این کابل‌ها برای انتقال سیگنال‌های تلویزیونی با کیفیت بالا که پهنای باند و سرعت بیشتری دارند، به کار می‌روند. فیبر نوری در مقایسه با همان مقدار سیم مسی ارزان‌تر است. شرکت‌های پخش از فیبرهای نوری برای سیم‌کشی HDTV، CATV، ویدیوی درخواستی و بسیاری از برنامه‌ها استفاده می‌کنند.
کاربرد فیبر نوری در روشنایی و تزئینات
فیبر نوری به عنوان راهی جذاب، مقرون به صرفه و آسان برای روشن کردن مناطق مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری به طور گسترده در تزئینات و درختان کریسمس استفاده می‌شود.
کاربرد فیبر نوری در بازرسی‌های مکانیکی
مهندسان بازرسی در محل از فیبرهای نوری برای تشخیص آسیب‌ها و عیوب در مکان‌های دشوار استفاده می‌کنند. حتی لوله‌کش‌ها از فیبرهای نوری برای بازرسی لوله‌ها استفاده می‌کنند.
فیبر نوری مخابرات چیست؟
در دنیای امروز که سرعت و کیفیت انتقال اطلاعات از اهمیت بالایی برخوردار است، استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته مثل فیبر نوری در حوزه‌ی مخابرات بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. فیبر نوری یا Optical Fiber نوعی کابل است که از رشته‌های باریکی از شیشه یا پلاستیک ساخته شده و قادر است اطلاعات را با سرعت بسیار بالا از طریق نور منتقل کند.
بر خلاف کابل‌های مسی سنتی که اطلاعات را از طریق جریان الکتریکی منتقل می‌کردند، فیبر نوری این کار را با استفاده از نور انجام می‌دهد. همین موضوع باعث می‌شود که سرعت انتقال داده در فیبر نوری بسیار بالاتر و همچنین نویزپذیری آن بسیار کمتر باشد.
یکی از مزایای اصلی فیبر نوری در سیستم‌های مخابراتی، پهنای باند بالای آن است. این ویژگی به اپراتورها و شرکت‌های ارتباطی این امکان را می‌دهد تا حجم عظیمی از اطلاعات را در مدت زمان کوتاه منتقل کنند. برای مثال، اینترنت پرسرعت، تماس‌های تصویری با کیفیت بالا، و انتقال داده‌های سازمانی حجیم، همگی از فیبر نوری بهره می‌برند.
از دیگر ویژگی‌های مهم فیبر نوری، مقاومت آن در برابر اختلالات الکترومغناطیسی و نویز است. در مناطق صنعتی یا مکان‌هایی با میدان‌های مغناطیسی بالا، کابل‌های معمولی ممکن است دچار اختلال شوند، اما فیبر نوری چنین مشکلی ندارد. این مزیت باعث می‌شود که فیبر نوری انتخابی ایده‌آل برای زیرساخت‌های حساس و حیاتی باشد.
نکته‌ی جالب اینجاست که با وجود پیشرفته بودن این تکنولوژی، نگهداری از فیبر نوری نسبتاً ساده است و طول عمر بالایی دارد. البته نصب اولیه آن ممکن است هزینه‌بر باشد، اما در درازمدت باعث کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش بهره‌وری می‌شود.
در سال‌های اخیر، بسیاری از کشورها برنامه‌هایی برای جایگزینی کابل‌های قدیمی با فیبر نوری در دست اجرا دارند. حتی در ایران نیز پروژه‌هایی برای توسعه زیرساخت‌های ارتباطی با استفاده از این فناوری در حال انجام است که نویدبخش آینده‌ای پرسرعت و بدون قطعی در حوزه ارتباطات خواهد بود.
می‌توان گفت که فیبر نوری به عنوان ستون فقرات دنیای دیجیتال شناخته می‌شود. هر چه زیرساخت‌های ارتباطی ما بیشتر به این فناوری مجهز شوند، کیفیت ارتباطات نیز به همان میزان ارتقاء خواهد یافت. چه برای مصارف خانگی و چه برای نیازهای صنعتی و سازمانی، فیبر نوری در حال تبدیل شدن به استاندارد جدید ارتباطات است.
انواع فیبر پلاستیکی
فیبرهای نوری پلاستیکی از پلاستیک به جای شیشه ساخته شده‌اند و دارای هسته‌های بسیار کوچکی از پلاستیک در داخل کابل هستند که توسط روکش‌های پلاستیکی تقویت شده و احاطه شده‌اند. با این حال، هر دو نوع فیبر نوری از نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند.
فیبرهای نوری پلاستیکی ارزان‌تر هستند و برای ارتباطات خانگی، تجهیزات دیجیتال خانگی و سایر محصولاتی که نیازمند سرعت کم و ارتباطات کوتاه هستند، مناسب‌اند. این فیبرها انعطاف‌پذیری بیشتری دارند و برای مقابله با تضعیف و اختلال در ارتباطات مناسب هستند. از طرف دیگر، فیبرهای نوری شیشه‌ای برای انتقال داده‌ها در فواصل بلندتر و برای ارتباطات سریع و با پهنای باند بالاتر مناسب‌اند.
استفاده از فیبرهای نوری پلاستیکی همچنین ایمن‌تر است، زیرا از نورهای قرمز یا سبز قابل مشاهده استفاده می‌کنند که با چشم غیر مسلح هم قابل رویت هستند. این فیبرها همچنین توانایی بالاتری در مقابله با لرزش و انحنا دارند و نصب آنها نیازی به دوره‌های آموزشی و ابزار خاصی ندارد.
عکس فیبر نوری
در دنیای پرفناوری امروزی، فیبر نوری می‌توانند معرف یک دنیایی پر از زیبایی و فناوری باشند. فیبرهای نوری، به عنوان یکی از پیشرفت‌های بزرگ در زمینه‌ی ارتباطات و فناوری اطلاعات، نه تنها در انتقال داده‌ها و اطلاعات بلکه در جذب نگاه و توجه بازار علاقه‌مندان به تکنولوژی نیز نقش بسزایی داشته است.
یکی از جذابیت‌های فیبر نوری، قدرت نوری است که از انتهای فیبرها خارج می‌شود. این نور، به طور ظریف و شگفت‌انگیز، بازتاب زیبایی و توانایی فناورانه فیبرهای نوری را به تصویر می‌کشد. رنگ‌های متنوعی که ممکن است به کمک نور در فیبرها ایجاد شود، یک تجربه بصری جالب و فراموش‌نشدنی برای مشاهده‌کنندگان فراهم می‌کند.
عکس‌های فیبر نوری می‌توانند نشان دهنده‌ی فناوری پیشرفته و قدرتمندی باشند که در پشت صحنه‌ی آنها وجود دارد. این عکس‌ها ممکن است به عنوان نمادی از پیشرفت فناوری اطلاعات و ارتباطات و ابزاری برای جذب نگاه و توجه مخاطبان به سوی شرکت‌ها و برندهای فناورانه عمل کنند.
جنس فیبر نوری
کابل‌های فیبر نوری از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند، اما دو جنس اصلی آنها شیشه‌ای و پلاستیکی هستند.
-
فیبر نوری شیشه‌ای:
– این نوع فیبرها از جنس شیشه ساخته می‌شوند که معمولاً از کریستال‌های سیلیکا تشکیل شده‌اند.
– فیبر نوری شیشه‌ای به دلیل شفافیت و براقیت خود، در انتقال اطلاعات برای فواصل بلند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
– این نوع فیبرها برای کاربردهایی که نیاز به پهنای باند بالا و سرعت انتقال داده‌ها دارند، مناسب هستند.
-
فیبر نوری پلاستیکی:
– این نوع فیبرها از جنس پلاستیک ساخته می‌شوند که معمولاً از پلیمرهایی مانند PMMA (پلی متیل متاکریلات) تشکیل شده‌اند.
– فیبر نوری پلاستیکی به دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر و همچنین هزینه کمتر، برای کاربردهایی که نیاز به انتقال داده‌ها در فواصل کوتاه و با سرعت پایین‌تر دارند، مناسب هستند.
– این نوع فیبرها معمولاً در شبکه‌های خانگی، تجهیزات دیجیتال خانگی و سایر محصولاتی که نیازمند سرعت کمتر و ارتباطات کوتاه‌تر هستند، استفاده می‌شوند.
هرکدام از این دو نوع فیبرها، مزایا و معایب خاص خود را دارند و بسته به نیاز و کاربرد مورد نظر، انتخاب می‌شوند.
نحوه کار فیبر نوری
کابل‌های فیبر نوری در بیشتر کاربردها از دو نوع اصلی شیشه‌ای و پلاستیکی ساخته می‌شوند. در هر دو نوع، نور به هسته فیبر تزریق می‌شود و با انعکاس داخلی بین هسته و لبه روکش، که به عنوان یک آینه عمل می‌کند، دنباله‌ی فیزیکی فیبر را دنبال می‌کند. وقتی هسته فیبر از نظر قطر کوچک‌تر است، بازتاب هسته و روکش کمتری رخ می‌دهد که به نور اجازه می‌دهد تا بیشتر منتقل شود و در نتیجه سرعت انتقال سریع‌تری فراهم می‌کند.
فیبر نوری از اصل بازتاب داخلی کامل برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند. پرتوهای نور به طور مستقیم حرکت نمی‌کنند؛ بلکه کابل‌های نوری طوری طراحی شده‌اند که تمام پرتوهای نور را به سمت داخل هسته فیبر خم می‌کنند. پرتوهای نور به طور پیوسته حرکت می‌کنند، از دیواره‌های فیبرنوری عبور می‌کنند و داده‌ها را از ابتدا تا انتها منتقل می‌کنند. در حالی که سیگنال‌های نوری در طول مسافت‌های طولانی ممکن است کاهش پیدا کنند، تلفات آنها به دلیل خلوص مواد مورد استفاده، بسیار کمتر از کابل‌های مسی هستند.
یک سیستم فیبر نوری از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:
– فرستنده: این قسمت سیگنال‌های نوری را تولید می‌کند و آنها را به گونه‌ای رمزگذاری می‌کند که برای انتقال مناسب باشند.
– فیبر نوری: این وسیله‌ای است که برای انتقال سیگنال به صورت پالس نور به کار می‌رود.
– گیرنده نوری: این قسمت پالس‌های نوری ارسالی (سیگنال) را دریافت می‌کند و آنها را برای استفاده مناسب رمزگشایی می‌کند.
– تقویت‌کننده نوری: برای انتقال اطلاعات از راه دور ضروری است.
نور از طریق دیواره‌ها بارها و بارها از فیبرنوری عبور می‌کند. هر فوتون کوچک (ذره‌ای از نور)، لوله را مانند یک بابسلد باز می‌کند و به پایین سرازیر می‌شود. این پدیده که بازتاب داخلی نامیده می‌شود، از طریق بازتاب نور با زاویه بسیار کم به شیشه، ایجاد می‌شود که باعث نگه‌داشتن نور درون لوله می‌شود.
از جمله اجزای مهم کابل‌های فیبر نوری می‌توان به هسته و روکش اشاره کرد. هسته قسمت اصلی کابل است که در مرکز قرار دارد و نور از آن عبور می‌کند. لایه‌ای از شیشه به نام روکش اطراف هسته قرار دارد و کار آن این است که سیگنال‌های نوری را درون هسته نگه دارد.
در آخر لازم به ذکر است که شرکت آوا بصیر با سال ها تجربه در زمینه نصب سیستم های دوربین مدار بسته آمادگی دارد تا خدمات خود را به شما مشتریان عزیز ارائه نماید، برای به دست آوردن اطلاعات بیشتر با شماره های واحد روابط عمومی ما تماس حاصل فرمایید.
سوالات متداول
۱. فیبر نوری بهتر است یا کابل مسی؟
فیبر نوری سرعت و پهنای باند بالاتری دارد، نویز نمی‌گیرد و مناسب فاصله‌های بلند است؛ اما گران‌تر است.
۲. آیا فیبر نوری برای خانه هم قابل استفاده است؟
بله، در اینترنت فیبر نوری (FTTH) می‌توان در منازل نیز از آن استفاده کرد برای اتصال سریع‌تر و پایدارتر.
۳. عمر مفید کابل فیبر نوری چقدر است؟
به‌طور میانگین، بیش از ۲۵ سال دوام دارد، البته بسته به شرایط محیطی و نحوه نصب.
۴. آیا نصب فیبر نوری نیاز به تخصص دارد؟
بله، به دلیل حساسیت الیاف نوری و اتصالات خاص، نصب باید توسط تکنسین متخصص انجام شود.
