فیبر نوری (Optical fiber)

تار نوری یا فیبر نوری به انگلیسی Optical Fiber رشته باریک و بلندی از یک مادّه شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. دارای پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی است، با این فیبر 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 ابزار انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.

فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد ؟

تار نوری، رشته های بلند و نازکی از ماده ای شفاف مانند شیشه یا پلاستیک هستند که به اندازه قطر موی انسان است. این رشته ها در بسته هایی به نام کابل های نوری مرتب شده اند و ما برای انتقال سیگنال های نور در فواصل طولانی، می بایست از آن‌ها استفاده کنیم. در منبع انتقال، سیگنال‌های نور با داده‌ها کد گذاری می‌شوند؛ همان داده هایی که روی صفحه کامپیوتر می‌بینید. بنابراین، Optical fiber ، داده را با نور به یک انتهای گیرنده منتقل می کند، جایی که سیگنال نور به عنوان داده رمزگشایی می شود. بنابراین، تار نوری در واقع یک رسانه انتقال یا یک “پایپ” برای انتقال سیگنال در فواصل طولانی با سرعت بسیار بالاست.

ساختار فیبر نوری

قبل از بررسی ساختار تار نوری بهتر است چیستی فیبر نوری را در سایت ایران میکروتیک بخوانیم.

سه عنصر متحد المرکز اصلی تشکیل شده است:

• هسته (core)
• روکش
• پوشش خارجی

هسته یا (Core) تار نوری (Optical fiber) معمولاً از شیشه یا پلاستیک ساخته می شود، اگرچه بسته به طیف انتقال مورد نظر، گاهی اوقات از مواد دیگری نیز استفاده می شود. هسته بخش انتقال نور، فیبر است. روکش معمولاً از همان ماده هسته ساخته می شود، اما با ضریب شکست کمتری (معمولاً حدود 1٪ کمتر). این اختلاف شاخص باعث می شود تا بازتاب داخلی کل در مرز شاخص در طول فیبر رخ دهد تا نور به پایین فیبر منتقل شود و از دیواره های جانبی خارج نشود.

این پوشش معمولاً شامل یک یا چند لایه از یک ماده پلاستیکی برای محافظت از فیبر در برابر محیط فیزیکی است. گاهی اوقات غلاف فلزی برای محافظت فیزیکی بیشتر به پوشش اضافه می شود. تارهای نوری معمولاً با اندازه آنها مشخص می شوند که به عنوان قطر خارجی هسته، روکش و پوشش داده می شود. به عنوان مثال، اندازه 62.5/125/250 به فیبری با هسته قطر 62.5 میکرومتر، روکش با قطر 125 میکرومتر و پوشش بیرونی با قطر 0.25 میلی متر اشاره دارد.

فیبر نوری چگونه کار می‌کنند؟

این سوال یکی از متداول ترین سوالاتی است که توسط بسیاری از افراد مطرح می‌شود. لازم به ذکر است بدانید فیبر نوری داده‌ها را به شکل ذرات جابجا می‌کند. نام هر ذره که توسط فیبر نوری جابجا 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.

در ادامه بهتر است بدانید سیگنال‌های نوری با 30 درصد سرعت کمتر نسبت به نور در فیبر نوری حرکت می‌کنند. زیرا لایه‌های شیشه‌ای دارای چگالی هستند که این چگالی نمی‌گذارد که سیگنال‌ها با سرعت بیش‌تری حرکت کنند. اما در هر شرایطی سرعت سیگنال‌های فیبر نوری نسبت به سیگنال‌های الکتریکی در کابل‌های مسی چندین برابر می‌باشد.

انواع کابل تار نوری (Optical fiber) از نظر نحوه انتقال سیگنال

آیا قصد دارید با انواع فیبر نوری از نظر نحوه انتقال سیگنال آشنا شوید؟ توجه داشته باشیم فیبر نوری از نظر نحوه انتقال سیگنال به دو نوع (فیبر نوری تک حالته و فیبر نوری چند حالته) تقسیم می‌شود.

تک حالته (Single mode)

فیبر نوری تک حالته دارای قطر کمتری نسبت به فیبر نوری چند حالته می‌باشد. با استفاده از فیبر سینگل مود یا تک حالته احتمال ضعیف شدن سیگنال کاهش پیدا می‌کند. زیرا یکی از دلایل ضعیف شدن سیگنال برخورد مدام سیگنال‌ها با دیواره شفاف هسته‌ می‌باشد. از سوی دیگر انعکاس مجدد سیگنال‌ها باعث می‌شود تا مسیر مستقیم حرکت سیگنال‌ها به حالت زیگزاگی تغییر کند. از این نوع فیبر سینگل مود یا تک حالته بیش‌تر در مسافت‌های طولانی استفاده می‌شود.

چند حالته (Multi mode)

فیبر نوری چند حالته همان مالتی مود است. توجه داشته باشید که این نوع از دارای قطر بیش‌تری نسبت به تک حالته می‌باشد. از سوی دیگر تعداد دفعات برخورد و منعکس شدن  در طول مسیر به دیواره‌های هسته بیش‌تر می‌باشد. همچنین حرکت سیگنال‌ها در این نوع 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. در چند حالته بر خلاف  تک حالته امکان تداخل و از دست رفتن سیگنال بیش‌تر می‌باشد به همین دلیل از فیبر نوری چند حالته در مسافت‌های طولانی استفاده نمی‌شود.

مزایا

فیبر نوری دارای مزایای بسیار زیادی می‌باشد که ما قصد داریم به چند نمونه از ویژگی‌های آن اشاره کنیم. برای مثال بهتر است بدانید که پهنای بانداین فیبر از پهنای باند کابل‌های مسی که هر دو دارای ضخامت یکسان باشند بیش‌تر است. توجه داشته باشید برخی از این نوع فیبرها امکان انتقال داده‌ها با نرخ ۱۰ گیگابیت، ۴۰ گیگابیت و حتی 100 گیگابیت بر ثانیه را در اختیار شما قرار می‌دهند. در ادامه بهتر است به قوی تر بودن، نازک تر بودن و سبک تر بودن کابل‌های فیبر نوری نسبت به کابل‌های مسی اشاره کنیم.

معایب

همانطور که می‌دانید تمام کابل‌ها دارای معایب هستند و کابل فیبر نوری هم از این مسئله مستثنا نیست. توجه داشته باشید قیمت سیم مسی ازاین نوع در اغلب مواقع ارزان‌تر است که این مسئله یکی از معایب  محسوب می‌شود. از سوی دیگر اگر رشته‌های شیشه‌ای  را به صورت روکار استفاده کنید باید بیش از کابل‌های مسی از آنها مراقبت نمایید. در ادامه بهتر است ذکر کنیم که نصب این نوع فیبر نیاز به کارگر یدی بیش‌تری دارد. ای نوع فیبر به علت جنس هسته که از شیشه می‌باشد در مقایسه با کابل‌های مسی شکننده تر هستند.

شرکت‌های پشتیبان Optical fiber

مخابرات ایران به عنوان اولین اپراتور اینترنت این فیبر در کشور شناخته می‌شود و با سرویس “تانوما” با سرعت حداکثر ۵۰ مگابیت، خدمات اینترنت را ارائه می‌دهد. در حال حاضر، این شرکت تنها اپراتوری است که اینترنت نوری را ارائه می‌نماید، و این انحصار همچنان وجود دارد. تفاهم‌نامه‌های اخیر به برخی اپراتورهای اینترنتی اجازه داده تا سرویس‌های ADSL را بر روی خطوط ارائه دهند، اما مخابرات ایران به عنوان اپراتور اصلی در این زمینه تشخیص داده می‌شود. همچنین، شرکت‌هایی نظیر شاتل، های وب، و آسیاتک با توافقات با مخابرات ایران، خدمات ADSL خود را بر روی زیرساخت  نوری ارائه می‌دهند، اما این شرکت‌ها همچنان به عنوان اپراتورهای اینترنتی این نوع فیبر در کشور شناخته نمی‌شوند.

نویسنده : مهیار

زمان مورد نیاز برای مطالعه : هفت دقیقه

منابع: vestanet.ir  ، barghchi.com