فیبر نوری در حوزه انتقال داده‌ها نوعی فناوری پیشرفته به شمار می‌رود که می‌تواند اطلاعات را در امتداد فیبرهای شیشه‌ای و یا پلاستیکی در قالب پالس‌های نوری انتقال دهد. برخورداری از سرعت بالاتر، ظرفیت فوق العاده برای انتقال داده‌های بیشتر، قابلیت نفوذ پذیری کمتر در برابر هر گونه تداخل الکترومغناطیسی و همچنین اندازۀ کوچکتر از مهم‌ترین مزایای فیبرهای نوری هستند. کابل نوری در حقیقت یک رشته شیشه‌ای بسیار نازک (125 میکرومتر، تقریباً به نازکی موی انسان) با یک پوشش پلاستیکی است. چندین فیبر نوری معمولاً برای تشکیل انواع کابل‌های نوری ترکیب می‌شوند که بین 2 تا بیش از 1000 فیبر نوری در هر کابل متغیر می‌باشند.
فیبر نوری چیست؟
فیبر نوری برای انتقال داده‌ها و اطلاعات، به جای پالس‌های الکتریکی از پالس‌های نور استفاده می‌کند. از این رو پهنای باندی را ارائه می‌دهد که صدها برابر بیشتر از سیستم‌های الکتریکی سنتی است. fiber-optic cable را می‌توان با روکش محافظت کرد به همین منظور کارشناسان شبکه برای محافظت از آن به خرید داکت اقدام می‌کنند تا در برابر شرایط سخت محیطی مقاوم شود.
از این رو کاربرد گسترده‌ای در کسب و کارهای تجاری، ارتش‌ها و بسیاری از صنایع دیگر برای انتقال صدا، تصویر و داده‌ها دارد.
بخش های مختلف فیبر نوری
کابل‌های نوری عمدتا از چهار قسمت ساخته شده‌اند. این چهار قسمت عبارتند از:
- هسته یا core: هسته قسمت داخلی fiber-optic است. این قسمت محیطی است که به نور اجازه عبور از آن را می‌دهد. ناحیه هسته دارای بالاترین ضریب شکست می‌باشد. هسته از شیشه و یا پلاستیک ساخته می‌شود.
- روکش: روکش ماده‌ای است که روی هسته را می‌پوشاند و در مقایسه با هسته ضریب شکست کمتری دارد. این قسمت نیز از شیشه و یا پلاستیک ساخته می‌شود.
- بافر: بافر ماده رطوبتی است که روی سطح روکش را پوشش می‌دهد. بافرها عمدتاً برای ایجاد انعطاف پذیری به هسته و روکش استفاده می‌شوند.
- پوشش: پوشش سطح بیرونی را تشکیل می‌دهد. آنها به عنوان یک سپر برای محافظت از قسمت داخلی فیبر عمل می‌کنند.
نحوه عملکرد فیبر نوری
فیبر نوری می‌تواند داده‌ها و اطلاعات را به صورت ذرات نوری منتقل نماید. این ذرات نوری همان فوتون‌ها هستند که در مسیر کابل جابه جا می‌شوند. هسته و پوشش شیشه‌ای در کابل نوری با ضریب انعکاس متفاوتی همراهند که با توجه به این ضرایب نور با زاویه معینی خم می‌شود.
این ضریب انعکاس در حقیقت نشان دهندۀ میزان شکست و انعکاس نور در طول کابل است. وقتی سیگنال‌های نوری در داخل کابل حرکت می‌کنند از سطح پوشش و هسته منعکس می‌شوند. وظیفۀ پوشش این است که نورهای منعکس شده از سطح هسته را دوباره به درون هسته منعکس کند تا اتلاف نشوند.
پیشنهاد ویژه جنرال کنترل: خرید ترانکینگ سوپیتا با مناسب‌ترین قیمت
تفاوت فیبر نوری با سیم مسی
در گذشته مردم برای انتقال داده‌ها در قالب سیگنال‌های الکتریکی دست به دامان سیم‌های مسی می‌شدند. ظهور کابل‌های نوری موجب شد تا کابل‌های مسی طرفداران چندانی نداشته باشند. کابل‌های نوری در مقایسه با سیم‌های مسی دارای پهنای باند بیشتری می‌باشند. همچنین نگهداری از کابل‌های فیبر نوری بسیار راحت است و نیازی به تعویض‌های مکرر ندارد. این کابل‌ها در مقایسه با کابل‌های مسی سبک‌تر می‌باشند، مصرف انرژی‌شان کمتر است و همچنین ایمنی بالاتری دارند.
انواع کابل های فیبر نوری
به طور کلی، سه نوع کابل فیبر نوری وجود دارد. در این بخش دربارۀ این سه نوع حرف خواهیم زد:
کابل فیبر نوری تک حالته یا سینگل مود
حالت و یا مود در کابل فیبر نوری به مسیری اشاره دارد که نور در آن حرکت می‌کند. فیبر تک حالته دارای قطر هسته کوچکتر از 9 میکرون (دقیقاً 8.3 میکرون) است. این نوع فیبر تنها یک طول موج و همچنین یک مسیر واحد را برای عبور نور ارائه می‌دهد. علاوه بر این می‌تواند تا حد زیادی بازتاب نور و میرایی را کاهش دهد. کابل فیبر سینگل مود کمی گرانتر از همتایان چند حالته خود است. فیبر سینگل مود اغلب در اتصالات شبکه با طول‌های طولانی استفاده می‌شود.
مطالب مرتبط: راهنمای خرید مناسب‌ترین تستر شبکه
کابل فیبر نوری چند حالته یا مولتی مود
فیبر نوری چند حالته دارای قطر هسته بزرگتری نسبت به کابل نوری تک حالته است که امکان انتقال مسیرهای متعدد و چندین طول موج نور را فراهم می‌کند. کابل فیبر چند حالته در دو اندازه 50 میکرون و 62.5 میکرون موجود است. از این فیبرها معمولا در حوزه‌های مخابرات و همچنین شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌کنند. از طرف دیگر در سنسورهای دمایی مورد استفاده در ابزارهای پزشکی برای مثال آندسکوپ نیز دست به دامان فیبرهای مالتی مود می‌شوند. با توجه به توزیع ضریب شکست فیبر، فیبر چند حالته را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: فیبر چند حالته Step-Index در مقابل فیبر چند حالته Graded-Index.
فیبر نوری پلاستیکی (POF)
POF یک فیبر نوری step-index با هسته بزرگ و قطر معمولی 1 میلی‌متر است. اندازه بزرگش آن را قادر می‌سازد تا به راحتی نور زیادی را از منابع و کانکتورهایی که نیازی به دقت بالایی ندارند با همدیگر جفت کند. این نوع فیبر به دلیل پلاستیک بودن دوام بیشتری دارد و با حداقل ابزار و آموزش در چند دقیقه قابل نصب است. برای برنامه‌هایی که به پهنای باند بالا در فواصل زیاد نیاز ندارند، POF گزینۀ رقابتی‌تر است؛ زیرا آن را به آپشنی مناسب برای اتصالات LAN دسکتاپ و لینک‌های کوتاه با سرعت کم تبدیل می‌کند.
مزایا و معایب استفاده از کابل های fiber optic
اگرچه کابل نوری در مقایسه با کابل مسی، سرعت بالا و همچنین پهنای باند بیشتری دارد اما دارای معایبی نیز می‌باشد. در اینجا به مزایا و معایب این کابل ها می پردازیم؛
مزایا ی استفاده از فیبر نوری
- پهنای باند و سرعت پیشرفته: کابل فیبر نوری می‌تواند پهنای باند و سرعت بسیار بالایی را در خود جای دهد.
- کاهش سیگنال کمتر: از دست دادن سیگنال در کابل‌های نوری به طور قابل توجهی کمتر از کابل‌های مسی است. بر خلاف اتصالات مسی فیبرهای نوری اعوجاج متقاطع ندارند. در این کابل‌ها اتلاف انرژی کمتر و فاصله‌های متوسط در انتقال داده‌ها طولانی‌تر می‌باشند.
- باریک‌تر و سبک‌تر: این کابل‌ها از نظر وزن سبک تر از کابل‌های مسی هستند. همچنین حتی ممکن است در ابعاد بسیار کمتری نیز توسعه یابند. آنها نازک‌تر و سبک‌تر از اتصالات سیم مسی متناظر می‌باشند.
- طول عمر: عمر مفید یک کابل نوری به طور معمول تقریباً 100 سال است که باعث بازگشت سرمایه مناسب می‌شود.
- امواج نور: برخلاف ارتباطات الکتریکی ارسال شده از طریق کابل‌های مسی، سیگنال‌های نوری یک فیبر با سیگنال‌های فیبرهای دیگر در همان کابل همپوشانی ندارند. این امر به معنای برقراری تماس‌های تلفنی واضح‌تر و یا افزایش پوشش تلویزیونی است.
- حفاظت از داده‌ها: کابل‌های فیبر نوری تابش الکترومغناطیسی تولید نمی‌کنند بنابراین رهگیری آنها بسیار پیچیده است. هنگام انتقال و یا ارسال اطلاعات، این سیم‌ها ضد دستکاری می‌باشند.
- دو برابری تطبیق پذیری: کابل فیبر نوری با قابلیت تنظیم بالایی همراه است، بدون زحمت خم می‌شود و در برابر اکثر اجزای اسیدی که با سیم مسی در تماس هستند مقاومت بالایی دارد.
- راحتی نصب: به دلیل سبک بودن فرآیند نصب‌شان نیز نسبتاً ساده است.
معایب فیبر نوری
با وجود اینکه fiber-optic cable دارای مزایای زیادی است با کاستی‌های قابل توجهی نیز همراه می‌باشد.
- توان کاهش یافته: قدرت منابع ساطع کننده نور در این کابل‌ها به شدت محدود شده است. اگرچه فرستنده‌های پرقدرتی برای افزایش انتقال برق موجود هستند اما بسیار هزینه بر می‌باشند.
- انعطاف پذیری: در مقایسه با سایر کابل‌های فلزی، این کابل‌ها ظریف‌تر است و در نتیجه مستعد شکستگی می‌باشند. فیبر نوری نسبت به کابل‌های مسی ضعیف‌تر و مستعد آسیب است. از این رو نگهداری از آنها دقت بیشتری را می‌طلبد.
- میانگین فاصله بین فرستنده و گیرنده: در این کابل‌های نوری طول بین فرستنده و گیرنده باید به حداقل کاهش یابد، در غیر این صورت وجود تکرار کننده‌ها برای به حداکثر رساندن قدرت سیگنال ضروری می‌باشد.
- اتصال: فیبرهای نوری برای اتصال فیوژن نوری و همچنین بازرسی و ارزیابی اتصال فیبرها به یکدیگر لزوماً به استخدام متخصصان حرفه‌ای و شایسته نیاز دارند.
منابع:
https://community.fs.com/blog/the-advantages-and-disadvantages-of-optical-fibers.html