کابل فیبر نوری چیست؟ فیبر نوری چه کاربردهایی دارد؟

کابل فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری یا تار نوری (Optical Fiber) رشته باریک و بلندی از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی است؛ به طوری که با فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا 10 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد. امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیع‌تر در مقایسه با کابل‌های مسی، و تاخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزارهای انتقال اطلاعات به حساب می‌آید. با توجه به اینکه کاربران در جهان نیاز به اینترنت پرسرعت و پهنای باند بیشتری دارند، فیبر نوری در حال گسترش است؛ به این دلیل که فیبر نوری از لحاظ پهنای باند، سرعت انتقال داده و اطمینان‌پذیری نسبت به اتصالات بی‌سیم و ماهواره‌ای بهتر بوده و برای مصارف خانگی و کسب‌وکارها بسیار کارآمد است. شما می‌توانید برای آشنایی با انواع کابل مخابراتی مقالات وبسایت مارا مطالعه کنید. از تکنولوژی فیبر نوری نه تنها در مخابرات بلکه در کاربرد‌های تجهیزات ابزار دقیق، نظامی، پزشکی و غیره می‌توان بهره برد. 

ساختار کابل های فیبر نوری

از فیبر نوری برای انتقال داده‌ها توسط نور لیزر استفاده می‌شود. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد از مجموعه‌ای از این فیبرها تشکیل شده و می‌تواند صدها هزار مکالمه صوتی را حمل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت 2.5 گیگابایت در ثانیه تا 10 گیگابایت در ثانیه را فراهم می‌سازند. فیبر نوری از چندین لایه ساخته می‌شود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌نامند. هسته معمولا شامل یک تار کاملا بازتاب کننده از شیشه خالص است. هسته در بعضی از کابل‌ها از پلاستیک کاملا بازتابنده ساخته می‌شود، که هزینه ساخت را پایین می‌آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولا کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که باعث می‌شود که نور در هسته تابیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را بازتاب داخلی کلی می‌نامند. در نوع مرسوم فیبر نوری قطر هسته و پوسته با هم حدود 125 میکرون است  که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش معمولا از جنس پلاستیک قرار می‌گیرد. یک پوشش محافظ پلاستیکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می‌دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می‌دارد که می‌تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.

فیبر نوری چگونه کار می‌کند؟

فیبر نوری داده‌ها را به شکل ذرات جابه‌جا می‌کند. نام هر ذره که توسط فیبر نوری جابه‌جا می‌شود، فوتون می‌باشد. فوتون‌ها مسیر درون کابل نوری را طی می‌کنند و از نقطه‌ای به نقطه دیگر منتقل می‌شوند. زمانی که سیگنال‌های نوری در داخل کابل فیبر نوری به حرکت در می‌آیند، در واقع از سطح هسته و غلاف انعکاس پیدا می‌کند و مسیر را به صورت زیگزاگی در طول کابل فیبر نوری طی می‌نمایند. لازم به ذکر است سیگنال‌های نوری با 30 درصد سرعت کمتر نسبت به نور در فیبر نوری حرکت می‌کنند. زیرا لایه‌های شیشه‌ای دارای چگالی هستند که این چگالی اجازه نمی‌دهد که سیگنال‌ها با سرعت بیش‌تری حرکت کنند. اما در هر شرایطی سرعت سیگنال‌های فیبر نوری نسبت به سیگنال‌های الکتریکی در کابل‌های مسی چندین برابر است. همچنین می‌توانید برای آشنایی با حروف اختصاری نوشته شده روی سیم و کابل مقاله مربوطه را مطالعه نمایید.

کاربردهای کابل فیبر نوری چیست؟

همانطور که گفته شد، فیبر نوری کاربردهای زیادی دارد که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.

• کاربرد در مخابرات

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای فیبر نوری کاربرد آن در مخابرات است. فیبر نوری می‌تواند اطلاعات را توسط نور لیزر انتقال دهد. سیم و کابل مخابراتی فیبر نوری یکی از محصولات پرکاربرد در زندگی شهری است. برای خرید انواع سیم و کابل مخابراتی می‌توانید به وبسایت شکوه صنعت مراجعه کنید.

• کاربرد در حسگرها

امروزه از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی مثل جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت و... استفاده می‌شود. از فیبر نوری برای تشخیص زمین‌لرزه استفاده می‌شود.

• کاربرد نظامی

از فیبر نوری در صنایع جنگ‌افزاری نیز استفاده می‌شود که می توان به برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشک‌ها و ارتباط زیر دریایی‌ها اشاره کرد. از دیگر کاربردهای فیبر نوری در موارد نظامی استفاده از مرزها است، به این صورت که فیبر نوری را در عمق خاک دفن کرده و اگر شخصی قصد خروج از مرز را داشته باشد روی فیبر نوری پا گذاشته و فیبر نوری اطلاعات مورد نظر را به پایگاه اصلی ارسال کرده و از خروج فرد جلوگیری می‌شود.

• کاربرد پزشکی

از فیبر نوری در تشخیص بسیاری از بیماری‌ها و آزمایشات استفاده می‌شود؛ برای مثال از فیبر نوری برای شناسایی غدد سرطانی، نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، دندانپزشکی، اندازه‌گیری مایعات بدن و خون استفاده می‌شود. همچنین از تارهای فیبر نوری در دستگاه‌های آندوسکوپی استفاده می‌شود.

• کاربرد فیبر نوری در روشنایی

امروزه از فیبر نوری در صنعت روشنایی نیز استفاده می‌شود. این کاربرد به این صورت است که نور از منبع نوری که می‌تواند طبیعی مانند خورشید و یا نور مصنوعی مانند لامپ های الکتریکی باشد به فیبر نوری وارد می شود و به محل مصرف انتقال داده شود.

انواع کابل فیبر نوری از نظر نحوه انتقال سیگنال

کابل ها از نظر رسانا و ساختار داخلی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. کابل‌های مسی و آلومینیومی از جمله کابل‌های موجود در بازار هستند که می‌توانید مشخصات دقیق این کابل‌ها را در مقاله مقایسه کابل مسی و آلومینیومی مطالعه فرمایید. کابل شبکه فیبر نوری از نظر نحوه انتقال سیگنال به دو نوع تک حالته ( Single Mode) و چند حالته ( Multi Mode) تقسیم می‌شود که در ادامه هر یک از آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

• فیبر نوری تک حالته (Single Mode) 

از فیبر نوری تک حالتی برای ارسال یک سیگنال در هر فیبر مثل تلفن استفاده می‌شود. این فیبر قطر ۹ میکرومتری دارد و ارسال و دریافت داده را به کمک تکنولوژی لیزر انجام می‌دهد. این فیبر نوری فقط یک سیگنال یا اشعه نور را در فاصله 1310nm  و 1550nm  منتقل می‌کند. سیگنال تا چند مایل قابل جابه‌جایی است که این قابلیت برای تامین‌ کنندگان تلفن و تلویزیون کابلی کاربرد دارد. در این فیبر به دلیل کوچک بودن قطر هسته، هنگام جابه‌جایی نور در هسته یک انعکاس کمی ایجاد می‌شود. این موضوع باعث کاهش ضریب استهلاک فیبر می‌شود و سیگنال جلوتر می‌رود. فیبر single mode در فاصله‌های طولانی و برنامه‌های کاربردی که پهنای باند بیشتری دارند به کار برده می‌شود.

• فیبر نوری  چند حالته  (Multi Mode)

این نوع از فیبر نوری دارای قطر بیشتری نسبت به فیبر نوری تک حالته است. از سوی دیگر تعداد دفعات برخورد و منعکس شدن فیبر نوری در طول مسیر به دیواره‌های هسته بیش‌تر می‌باشد. همچنین حرکت سیگنال‌ها در این نوع از فیبر نوری به شکل زیگزاگی است. این موارد باعث می‌شود تا سیگنال‌ها ضعیف‌تر شوند. البته باید این نکته را هم در نظر گرفت که هرچه قطر هسته بیشتر باشد، تعداد پالس‌های نوری هم بیشتر است. این مسئله موجب می‌شود تا انتقال داده‌های بیش‌تری صورت بپذیرد. لازم به ذکر است که در فیبر نوری چند حالته بر خلاف فیبر نوری تک حالته امکان تداخل و از دست رفتن سیگنال بیشتر است و به همین دلیل از فیبر نوری چند حالته در مسافت‌های طولانی استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از کابل فیبر نوری 

کابل‌های فیبر نوری به وسیله رشته‌های باریک نوری از مزایای ویژه‌ای نسبت به کابل‌های مسی برخوردار هستند که این ویژگی‌ها کاربرد و موارد مصرف آن‌ها را افزایش داده است. امروزه کابل‌های فیبر نوری به عنوان کابل انتقال داده نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند که اگر مایلید اطلاعات بیشتری از این نوع کابل ها بدست آورید میتوانید مقاله کابل انتقال داده چیست ما را مطالعه کنید. برخی از مزایای این فناوری عبارت است از:

• ابعاد و وزن

یکی از مهم‌ترین مزایای فیبر نوری وزن سبک آن است که در نصب آسان این رشته‌های باریک نقش مهمی دارد. البته کابل‌های مسی نیز از وزن چندان زیادی برخوردار نیستند. با این حال وزن کابل‌های نوری به مراتب کمتر است. همچنین کابل‌های نوری قطر بسیار کمتری نسبت به سیم‌های مسی دارند.

• پهنای باند

هر اندازه کابل‌های منتقل کننده اطلاعات دارای پهنای باند بیشتری باشند، به همان نسبت داده‌ها در حجم بیشتری ارسال می‌شوند. همچنین این رشته‌های نازک قابلیت ارسال اطلاعات به مسافت‌های دور را نیز دارند. شبکه‌هایی که از نظر مسافت، فاصله زیادی با یکدیگر دارند، به کمک فیبر نوری انتقال داده‌ها در کمترین زمان بین آن‌ها انجام می‌شود.

• افت سیگنال و سرعت

کابل‌های نوری از سرعت بسیار بالایی در انتقال داده نسبت به کابل‌های مسی برخوردار هستند. همچنین در استفاده از آن‌ها افت سیگنال کمتری خواهید داشت.

• ایجاد ایمنی در برابر نویز

برای تولید و دریافت نور، این کابل‌ها به نیروی الکتریسیته نیاز ندارند. به همین جهت ایمنی قابل توجهی در برابر نویز ایجاد می‌شود. نکته قابل توجه در ساختار فیبر نوری، انتقال داده بدون کمترین دخالت یا اختلال در ارسال اطلاعات است. این امر به ایمنی این فناوری و جلوگیری از ایجاد نویزهای الکترومغناطیسی ارتباط پیدا می‌کند.

• انعطاف‌پذیری

یکی‌ دیگر از مزایای این فناوری قابلیت انعطاف‌پذیری آن است. با توجه به این ویژگی انتقال داده توسط رشته‌های نور در بخش‌های مختلف امکان‌پذیر می‌شود.

با کمک متخصصان ما در شرکت مهندسی شکوه صنعت خریدی مطمئن داشته باشید!

در این مقاله با فیبر نوری، شبکه‌های فیبر نوری و کابل‌های فیبر نوری آشنا شدیم. همچنین نحوه کارکرد و مزایای این فناوری را مورد بررسی قرار دادیم. شما می‌توانید برای انتخاب و خرید محصولات مرتبط با فناوری فیبر نوری با مشاوران و متخصصان ما در شرکت مهندسی شکوه صنعت در ارتباط باشید. همچنین می‌توانید نظرات و سوالات خود را از طریق کامنت‌ها با ما در میان بگذارید.