آشنایی با فیبر نوری

[MR_Jentelman]

فیبر نوری، رشته‌ای از جنسی شفاف با قابلیت گذردهی نور است که برای انتقال اطلاعات دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرد.
یک فیبر نوری از چند قسمت مختلف تشکیل می‌شود. هسته مرکزی که بخش گذرده نور است از ترکیبات شفاف سیلیس و ژرمانیوم ساخته می‌شود.
دو یا جند روکش مختلف نیز از این فیبرها محافظت می‌کنند. تعداد و جنس این روکش‌ها بستگی به موارد استفاده فیبر دارد.
سپس چندین فیبر به دور یکدیگر تنیده می‌شوند و دوباره با چند غلاف مختلف محافظت می‌شوند.
فیبرهای نوری به دو دسته تقسیم می‌شوند. یک نوع که تک مد نامیده می‌شود دارای تک فیبرها با هسته نازک و قطر 9 میکرون است و نور فروسرخ لیزر با طول موج 1300 تا 1550 نانومتر را گذر می‌دهد.
نوع دیگر دارای هسته‌های ضخیم 63.5 میکرونی است و با نور فروسرخ با طول موج 850 تا 1300 نانومتر گسیل شده از LED کار می‌کند.
http://img.tebyan.net/big/1388/06/1161921811771234188353811561881097204163.jpg (http://www.tebyan.net/bigimage.aspx?img=http://img.tebyan.net/big/1388/06/859915280162157228198247124451514346131199.jpg)
تفاوت جنس فیبر با محیط بیرون (غلاف) و در نتیجه تفاوت ضریب شکست این دو ماده باعث می‌شود که دیواره فیبر به صورت آیینه عمل کند. به این ترتیب زمانی که نور با زاویه‌ای خاص به دیواره فیبر می‌تابد، پدیده بازتاب کلی داخلی رخ می‌دهد و نور با انعکاس از دیواره فیبر پیش‌می‌رود و در انتها از کابل خارج می‌شود. گقتنی است ماکزیمم زاویه‌ای که نور می‌تواند تحت آن و بدون بازتاب داخلی از یک ماده خارج شود I > arcsin n2/n1 است. که n1 ضریب شکست محیط غلیظ (در اینجا فیبر) و n2 ضریب شکست محیط رقیق (محیط بیرون فیبر)است.
با این حال بعضی از سیگنال‌های نوری در طول فیبر دچار اختلال و بازتاب‌های نامنظم می‌شوند. میزان این اختلال و همچنین تعداد سیگنال‌هایی که دچار آن می‌شوند به عواملی از جمله درصد خلوص مواد هسته فیبر و طول موج نور دارد.
برای تولید سیگنال‌های دیجیتالی در طول فیبر نوری، از یک فرستنده استفاده می‌شود. فرستنده معمولاً اطلاعات سیگنال‌ها را از یک واحد کامپیوتر دریافت ‌می‌کند و در یک سر کابل نصب می‌شود. در سر دیگر کابل یک گیرنده قرار می‌گیرد که علاوه بر دریافت سیگنال، آن را تجزیه و ترجمه می‌کند.
معمولاً زمانی که از فیبرها در مسافت‌ها طولانی استفاده می‌شود، یک دستگاه تقویت کننده در سر راه کابل قرار می‌گیرد که هم از سالم بودن سیگنال‌ها اطمینان حاصل می‌کند و هم نور را تقویت می‌کند.
یکی از مهمترین مزایای استفاده از کابل نوری دقت و ظرفیت بالای انتقال اطلاعات در آن‌هاست. همین امر باعث می‌شود تا برق کمتری برای تولید سیگنال‌ها مصرف شود.
از آنجایی که امواج مختلف بر نور تأثیری ندارند، میزان پاشندگی آن و در نتیجه تلفات و تداخل اطلاعات در فیبرهای نوری بسیار پایین‌تر از کابل‌های مسی است.
در حال حاضر هزینه تولید فیبرنوری کمتر از کابل‌های مسی است. البته هزینه کار گذاری و نصب آن‌ها تا حدودی بیشتر از کابل‌های قدیمی است. این امر با پیشرفت فن‌آوری‌های کابل‌کشی نوری در حال تغییر است و به زودی می‌توان کیلومترها کابل نوری را با هزینه‌ای بسیار کمتر از کابل‌های مسی تولید و مصرف کرد.
فیبر نوری یکی از بهترین ابزار ارتباط دیجیتالی از جمله ارتباطات در شبکه‌های کامپیوتری است. با کابل‌های نوری مختلف می توان از 10 تا 110 گیگابایت دیتا را در یک ثانیه منتقل کرد.
از دیگر کاربردهای فیبر نوری می‌توان به صنایع نظامی، عکس‌برداری پزشکی و ساخت حسگرهای اندازه‌گیری اشاره کرد.

منبع: همشهری آنلاین

[بانوثریا]

هر سیستم داری سه مولفه ئ فرستنده.گیرنده و کانال ارتباطی است.
در فرستنده اطلاعات طوری دست کاری می شوند که کانال ارتباطی بتواند آن را به گیرنده برساند.مثل تبدیل دیجیتال به انالوگ(موج) در مودم و بالعکس.
کانال ارتباطی دو نوع است:
1.باز(اتمسفر)
2.بسته(خط انتقال)
فرستنده های رادیو تلویزیون و رابطه های ماکروویو و ماهواره از سیستم هایی هستند که از کانال ارتباطی باز برای تبادل اطلاعات استفادهمی کنند.
در کانال ارتباطی بسته یک یاچند خط انتقال با رسانای فلزی یا خطوط انتقال نوری وجود دارد که سیگنال های ارتباطی را منتقل می کند.
خطوط انتقال نوری یک کانال ارتباطی است که از سیگنال های نوری برای ارتباط استفاده می کند و متشکل از سیگنال های نوری و تار نوری است که سیگنال های نور در تار نوری در حرکت اند.
ساختار نور:
در مورد ساختار نور سه نظریه وجود دارد
1.نظریه ی ذره ای بودن نور
2.نظریه ی موجی بودن نور
3.نظریه ی کوانتومی نور
نظریه ی ذره ای:
گاهی اوقات رفتار نور طوری است که به نظر از ذرات بسیار ریزی که فوتون نامیده می شوند تشکیل شده و این طور پرتو نور شامل تعداد بسیار زیادی فوتون است.اگر ساختار ذره ای نور را بپذیریم نمی توان نور تولید شده توسط لیزر و دیود های لیزری را توجیه کرد.
نظریه ی موجی نور:
نور را می توان به صورت یک موج الکترو مغناطیسی با فرکانس زیاد و طول موج کوتاه فرض کرد که حرکت موج عمود بر جهت انتشار نور است.امواج الکترومغناطیسی در خلا با سزعت300000000متر بر ثانیه حرکت می کند.نور نیز با همین سرعت در خلاء عبور می کند وقتی نور از محیطی به محیط دریگری عبور می کند فرکانس آن عوض نمی شود ولی سرعت آن تغییرمی کند در این حالت پدیده ی شکست نور اتفاق می افتد برای دانستن این که در تار نوری چگونه حرکت می کند و چه تغییراتی در نور بوجود می اید باید رفتار موجی نور را در نظر گرفت.
نظریه ی کوانتومی نور:
نظریه ی موجی بودن نور به قدر کافی تمامی پدیده های مربوط به انتقال نور را توجیه می کند اما در بررسی برخی از رفتار های مثل پاشیدگی جذب و گسیل نور تئوری ذره ای و موجی جوابگو نیستند.تئوری کوانتومی جوابگوی این رفتارها است.
تئوری کوانتومی نور بیان می کند که تشعشع نور حاوی ذرات بسیار زیادی است که خصوصیات موجی را نیز داراست یعنی تلفیقی از دو نظریه ی قبلی.
تار نوری:
تار نوری یک لوله ی خاص است که از شیشه یا پلاستیک ساخته می شود.ماده ای اصلی تار های نوری شیشه ای و سیلیکا و یا سیلیکات است.ماده ی اصلی تارهای پلاستیکی هم پلاستیکی شفاف است.در هر کانال ارتباطی توان سیگنال های خروجی از کانال ها در مقایسه با توان سیگنال ورودی به آنان تفاوت دارد و کمتر است.به عبارت ساده تر همیشه مقدار خروجی از کانال ارتباطی ضعیف تر از مقدار ورودی است.
پس می توان نتیجه گیری کرد که مقداری از سیگنال ورودی در خود کانال به اصطلاح از بین می رود.به این مسئله پدیده ی تضعیف می گویند.هر کانال بسته ببه نوع مواد تشکیل دهنده یک ضریب تضعیف دارد که این ضریب به طول کانال و جنس کانال و قطر کانال و عوامل دیگر بستگی دارد.برای جبران تضغیف در طول مسیر کانال و در فواصل معین یک تقویت کننده کار می گذارند تا سیگنال هایی را که تضعیغ شده اند را تقویت کند و به توان بالا برساند.
یکی از مزایای فیبر نوری نسبت به کابل های مسی ضریب تضعیف پایین و یا تلفات کمتری است و سیگنال های نور مسافت بیشتری را بدون نیاز به تقویت کننده طی می کنند.به طور مثال تقریبا در هر50کیلومتر(بسته به نوع فیبر)به تقویت کننده نیاز دارند ولی در کابل های مسی این رقم به5کیلومتر کاهش می یابد.
یکی دیگر از مزایای فیبر نوری سبک و نازک بودن نسبت به کابل مسی است به طوری که در هر کیلومتر معمولا 1.5کیلوگرم بر کیلومترکه به مراتب سبک تر از کابل مسی است.پهنای باند کابل نوری بسیار بیشتر از سیم مسی است که همین خصوصیت باعث شده که در شبکه های پر سرعت از فیبر نوری استفاده شود.سرعت انتقال اطلاعات در فیبر نوری در حد 10()است.
ارزان تر بودن و درجه امنیت بالا نسبت به کابل مسی دیگر مزیت فیبر نوری است همچنین گرفتن انشعاب از فیبر نوری و آشکار سازی سیگنال های نور بسیار پیچیده می باشد و سرقت اطلاعات از فیبر نوری بسیار سخت است که ماده ی اولیه برای ساخت هردوتار فراوان است و بحث کمبود و مشکل دسترسی به منابع اولیه برای ساخت مطرح نیست.از تار های شیشه ای به دلیل پدیده ی تضعیف پایین معمولا برای فواصل دور استفاده می شوند و تار های پلاستیکی برای فواصل کوتاه و چون ماده ی اصلی تشکیل دهنده ی پلاستیکی است دارای استحکام نسبتا خوبی است و نسبت به نمونه ی شیشه ای ارزانتر نیز هست.
برای اینکه از تار های نوری استفاده شود تعداد معینی از تار های نوری را درون پوشش لوله ای قرار می دهند که به آن فیبر نوری یا کابل نوری می گوییم.
کابل ها از مواد گوناگونی ساخته می شوند و نمونه های مختلفی دارند.ساختمان و مواد تشکیل دهنده ی کابل بستگی به کاربرد آن دارد.مثلا ساختمان کابل هایی که در راه های هوایی استفاده می شود باید با ساختمان کابل های ته اقیانوس فرق داشته باشند.
برای انتقال اطلاعات از طریق کابل نوری یا همان فیبر نوری به یک منبع نور که با اندازه و جنس تار و شرایط انتقال مطابقت داشته باشد نیازمندیم تا اطلاعات را از فرستنده بگیرد وتبدیل به سیگنال های نوری کرده و آن را درون فیبر ارسال نماید.
معمولا از دیود های لیزری((ldو یا دیود های گسیل نور(led)به عنوان منبع انتشار نور استفاده می کنند.در قسمت گیرنده یک آشکار ساز لازم است تا اطلاعات را به شکل سیگنال های نوری است از فیبر گرفته و به سیگنال های الکتریکی قابل فهم تبدیل کند.

[MD25MD]

با سلام و عرض خسته نباشید اطلاعاتی راجع به سرقت اطلاعات از طریق فیبر نوری میخواستم اگه ممکنه کمکم کنید .ممنون از لطفطون[khejalat]