PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : مباني فيبر نوري



nafise sadeghi
18th October 2008, 01:08 AM
فيبر نوري يکي از محيط هاي انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فيبر نوري در موارد متفواوتي نظير : شبکه هاي تلفن شهري و بين شهري شبکه هاي اينترنتي و کامپيوتر استفاده به عمل مي ايد . فيبر نوري رشته اي از تارهاي شيشه اي بوده که هر يک از تارها داراي ضخامتي معادل تار موي انسان را داشته و از آن براي انتقال اطلاعات در مساف هاي طولاني استفاده ميشود.
تارهاي فوق در کلاف هايي سازماندهي و کابل هاي نوري را به وجود مي آورند . از فيبر نوري به منظور ارسال سيگنال هاي نوري در مسافت هاي طولاني استفاده ميشود .

http://www.fadack.com/Archive/Electronic/learn/Image/Archive_0006.jpg

◄ اجزاء يک فيبر نوري:
هسته (core) : هسته نازک شيشه اي در مرکز فيبر که سيگنال هاي نوري در آن حرکت ميکند.
روکش (cladding) : بخش خارجي فيبر بوده که دور تا دور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نور منعکس شده به هسته ميگردد.
بافر رويه (buffer coating) : روکش پلاستيکي که باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير مواد آسيب پذير هست.

صدها و هزاران نمونه از رشته هاي نوري فوق در هسته هايي سازماندهي شده و کابل هاي نوري را به وجود مي آورند. هر يک از کلاف هاي فيبر نوري توسط يک روکش هايي با نام jachet محافظت ميگردند.

◄ انواع فيبر هاي نوري:

فيبر هاي تک حالته (mode-single) : به منظور ارسال يک سيگنال در هر فيبر استفاده ميشود (نظير تلفن)
فيبر هاي چند حالته (mode-multi) : به منظور ارسال چندين سيگنال در يک فيبر استفاده ميشود (نظير شبکه هاي کامپيوتري )

فيبر هاي تک حالته يک هسته کوچک (تقريبا 9 ميکرون قطر) بوده و قادر به ارسال نور ليزري مادون قرمز (طول موج از 1300 تا 1550 نانو متر ) ميباشد .فيبر هاي چند حالته هسته بزرگتر (تقريبا 62.5 ميکرون قطر ) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طريق LED ميباشد .

◄ ارسال نور در فيبر نوري :
فرض کنيد قصد داشته باشيد با استفاده از يک چراغ قوه يک راهروي بزرگ و مستقيم را روشن نماييد . همزمان با روشن نمودن چراغ قوه ؛ نور مربوطه در مسير مستقيم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد کرد. با توجه به وجود عدم خم يا پيچ در راهرو در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشکلي وجود نداشته و چراغ قوه ميتواند با توجه به نوع ان محدوده مورد نظر را روشن کند. در صورتي که راهروي فوق داري خم و يا پيچ باشد .با مشکلي روبرو خواهم شد ؟ در اين حالت ميتوان از يک اينه در محل پيچ راهرو استفاده تا باعث انعکاس نور از زاويه مربوطه گردد . در صورتي که راهروي فوق داراي پيچ هاي زيادي باشد ، چه کار بايست کرد؟ در چنين حالتي در تمام طول مسير ديوار راهروي مورد نظر ، ميبايست از اينه استفاده شود . به اين ترتيب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با يک زاويه خا ص ) از نقطه اي به نقطه ديگر حرکت کرده (جهش کرده و طول مسير راهرو را طي خواهد کرد ) . عمليات فوق مشابه آن چيزي است که در فيبر نوري انجام ميشود .
نور در کابل فيبر نوري از طريق هسته (نظير راهروي مثال ارايه شده ) و توسط جهش هاي پيوسته با توجه به سطح آبکاري شده (cladding) (مشابه ديوارهاي شيشه اي مثال ارايه شده ) حرکت ميکند .( مجموع انعکاس داخلي ) . با توجه به اينکه سطح آبکاري شده قابل به جذب نور هسته نميباشد نور قادر به حرکت در مسير هاي طولاني ميباشد . برخي از سيگنال هاي نوري به دليل عدم خلوص شيشه موجود ، ممکن است دچار نوعي تضعيف در طول هسته کردند . ميزان تضعيف سيگنال نوري به درجه خلوص شيشه و طول موج نور انتقالي دارد . ( مثلا موج با طول 850 نانو متر بين 60 تا 75 درصد در هر کيلومتر ، موج با طول 1300 نانو متر بين 50 تا 60 درصد در هر کيلومتر . موج با طول موج 1550 نانو متر بيش از 50 درصد در هر کيلومتر)

◄ سيستم رله فيبر نوري :
به منظور اگاهي از نحوه استفاده فيبر نوري در سيستم هاي مخابراتي ، مثالي را دنبال خواهيم کرد که مربوط به يک فيلم سينمايي و يا مستند در رابطه با جنگ جهاني دوم است . در فيلم فوق دو ناوگان دريايي که بر روي سطح دريا در حال حرکت ميباشند ، نياز به برقراري ارتباط با يکديگر در يک وضعيت کاملا بحراني و توفاني را دارند . يکي از ناو ها قصد ارسال پيام براي ناو ديگر را دارد . .کاپيتان ناو فوق پيامي براي يک ملوان که بر روي عرشه کشتي مستقر است ، ارسال ميدارد .ملوان فوق پيام دريافتي را به مجموعه اي از کد هاي مورس (نقطه و فاصله) ترجمه مينمايد . در ادامه ملوان مورد نظر با استفاده از يک نور افکن اقدام به ارسال پيام براي ناو ديگر مينمايد . يک ملوان بر روي ارشه کشتي دوم کد هاي مورس ارسالي را مشاهده مينمايد . در ادامه ملوان فوق کد هاي فوق را به يک زبان خاص (مثلا انگليسي ) تبديل و انها را براي کاپيتان ناو ارسال ميدارد . فرض کنيد فاصله دو ناو فوق از يکديگر بسيار زياد ( هزاران مايل ) بوده و به منظور برقراري ارتباط بين آنها از يک سيستم مخابراتي مبتني بر فيبر نوري استفاده گردد.

سيستم رله فيبر نوري از عناصر زير تشکيل شده است :

فرستنده مسول توليد و رمزگذاري سيگنال هاي نوري است .
فيبر نوري مدريت سيگنال هاي نوري در يک مسافت را بر عهده ميگيرد .
نوري به منظور تقويت سيگنال هاي نوري در مسافت هاي طولاني استفاده ميگردد.
دريافت کننده نوري. سيگنال هاي نوري را دريافت و رمزگشايي مينمايد.
در ادامه به بررسي هر يک از عناصر فوق خواهيم پرداخت .

◄ فرستنده :
وظيفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روي عرشه کشتي ناو فرستنده پيام است . فرستنده سيگنال هاي نوري را دريافت و دستگاه نوري را بمنظور روشن و خاموش شدن در يک دنباله مناسب ( حرکت منسجم ) هدايت مي نمايد. فرستنده ، از لحاظ فيزيکي در مجاورت فيبر نوري قرار داشته و ممکن است داراي يک لنز بمنظور تمرکز نور در فيبر باشد. ليزرها داراي توان بمراتب بيشتري نسبت به LED مي باشند. قيمت آنها نيز در مقايسه با LED بمراتب بيشتر است . متداولترين طول موج سيگنا ل هاي نوري ، 850 نانومتر ، 1300 نانومتر و 1550 نانومتر است .

◄ بازياب ( تقويت کننده ) نوري:
همانگونه که قبلا" اشاره گرديد ، برخي از سيگنال ها در موارديکه مسافت ارسال اطلاعات طولاني بوده ( بيش از يک کيلومتر ) و يا از مواد خالص براي تهيه فيبر نوري ( شيشه ) استفاده نشده باشد ، تضعيف و از بين خواهند رفت . در چنين مواردي و بمنظور تقويت ( بالا بردن ) سيگنا ل هاي نوري تضعيف شده از يک يا چندين " تقويت کننده نوري " استفاده مي گردد. تقويت کننده نوري از فيبرهاي نوري متععدد بهمراه يک روکش خاص (doping) تشکيل مي گردند. بخش دوپينگ با استفاده از يک ليزر پمپ مي گردد . زمانيکه سيگنال تضعيف شده به روکش دوپينگي مي رسد ، انرژي ماحصل از ليزر باعث مي گردد که مولکول هاي دوپينگ شده، به ليزر تبديل مي گردند. مولکول هاي دوپينگ شده در ادامه باعث انعکاس يک سيگنال نوري جديد و قويتر با همان خصايص سيگنال ورودي تضعيف شده ، خواهند بود.( تقويت کننده ليزري)

◄ دريافت کننده نوري:
وظيفه دريافت کننده ، مشابه نقش ملوان بر روي عرشه کشتي ناو دريافت کننده پيام است. دستگاه فوق سيگنال هاي ديجيتالي نوري را اخذ و پس از رمزگشائي ، سيگنا ل هاي الکتريکي را براي ساير استفاده کنندگان ( کامپيوتر ، تلفن و ... ) ارسال مي نمايد. دريافت کننده بمنظور تشخيص نور از يک "فتوسل" و يا "فتوديود" استفاده مي کند.

◄ مزاياي فيبر نوري:
فيبر نوري در مقايسه با سيم هاي هاي مسي داراي مزاياي زير است

ارزانتر. هزينه چندين کيلومتر کابل نوري نسبت به سيم هاي مسي کمتر است .
نازک تر. قطر فيبرهاي نوري بمراتب کمتر از سيم هاي مسي است .
ظرفيت بالا. پهناي باند فيبر نوري بمنظور ارسال اطلاعات بمراتب بيشتر از سيم مسي است .
تضعيف ناچيز. تضعيف سيگنال در فيبر نوري بمراتب کمتر از سيم مسي است .
سيگنال هاي نوري . برخلاف سيگنال هاي الکتريکي در يک سيم مسي ، سيگنا ل ها ي نوري در يک فيبر تاثيري بر فيبر ديگر نخواهند داشت .
مصرف برق پايين . با توجه به سيگنال ها در فيبر نوري کمتر ضعيف مي گردند ، بنابراين مي توان از فرستنده هائي با ميزان برق مصرفي پايين نسبت به فرستنده هاي الکتريکي که از ولتاژ بالائي استفاده مي نمايند ، استفاده کرد.
سيگنال هاي ديجيتال . فيبر نور ي مناسب بمنظور انتقال اطلاعات ديجيتالي است .
غير اشتعال زا . با توجه به عدم وجود الکتريسيته ، امکان بروز آتش سوزي وجود نخواهد داشت .
سبک وزن . وزن يک کابل فيبر نوري بمراتب کمتر از کابل مسي (قابل مقايسه) است.
انعطاف پذير . با توجه به انعظاف پذيري فيبر نوري و قابليت ارسال و دريافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظير دوربين هاي ديجيتال با موارد کاربردي خاص مانند : عکس برداري پزشکي ، لوله کشي و ...استفاده مي گردد.

با توجه به مزاياي فراوان فيبر نوري ، امروزه از اين نوع کابل ها در موارد متفاوتي استفاده مي شود. اکثر شبکه هاي کامپيوتري و يا مخابرات ازراه دور در مقياس وسيعي از فيبر نوري استفاده مي نمايند.

◄ معايب فيبر نوري:
1) براحتي شکسته شده و مي بايست داراي يک پوشش مناسب باشند. مسئله فوق با ظهور فيبر هاي تمام پلاستيکي و پلاستيکي / شيشه اي کاهش پيدا کرده است .

2) اتصال دو بخش از فيبر يا اتصال يک منبع نور به فيبر ، فرايند دشواري است . در چنين حالتي مي توان از فيبرهاي ضخيم تر استفاده کرد اما اين مسئله باعث تلفات زياد و کم شدن پهناي باند مي گردد.

3) از اتصالات T شکل در فيبر نوري نمي توان جهت گرفتن انشهاب استفاده نمود. در چنين حالتي فيبر مي بايست بريده شده و يک Detector اضافه گردد. دستگاه فوفق مي بايست قادر به دريافت و تکرار سيگنال را داشته باشد.

4) تقويت سيگنال نوري يکي از مشکلات اساسي در زمينه فيبر نوري است . براي تقويت سيگنال مي بايست سيگنال هاي توري به سيگنال هاي الکتريکي تبديل ، تقويت و مجددا" به علائم نوري تبديل شه
نويسنده: احمدرضا طباطبائيان
منبع اطلاعاتي: www.persialearn.com
http://www.fadack.com/Archive/Electronic/learn/Archive_0006.htm

استفاده از تمامی مطالب سایت تنها با ذکر منبع آن به نام سایت علمی نخبگان جوان و ذکر آدرس سایت مجاز است

استفاده از نام و برند نخبگان جوان به هر نحو توسط سایر سایت ها ممنوع بوده و پیگرد قانونی دارد