مقدمه :
بعد از اختراع لیزر در سال 1960 میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت .خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال 1966 همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر اعلام شد که عملا درانتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال 1976 با کوشش فراوان محققین ،تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدا کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیم های کوکسیکال مورد استفاده در شبکه مخابرات بود.
در ایران در اوایل دهه 60، فعالیت های تحقیقاتی در زمینه فیبر نوری در مرکز تحقیقات منجر به تاسیس مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران گردیدو عملا در سال 1373 تولید فیبرنوری با ظرفیت 50.000 کیلومتر در سل در ایران آغاز شد.فعالیت استفاده از کابل های نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران شروع شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم متصل شوند.
فیبرنوری یک موجبر استوانه‌ای از جنس شیشه (یا پلاستیک) که دو ناحیه مغزی وغلاف با ضریب شکست متفاوت ودولایه پوششی اولیه وثانویه پلاستیکی تشکیل شده است . بر اساس قانون اسنل برای انتشار نور در فیبر نوری شرط : می‌بایست برقرار باشد که به ترتیب ضریب شکست‌های مغزی و غلاف هستند . انتشار نور تحت تاثیر عواملی ذاتی و اکتسابی ذچار تضعیف میشود. این عوامل عمدتا ناشی از جذب ماورای بنفش ، جذب مادون قرمز ، پراکندگی رایلی ، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند . منحنی تغییرات تضعیف برحسب طول موج در شکل زیر نشا ن داده شده است.
فیبر نوری مزایا و معایب
فیبر نوری یکی از محیط های انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فیبر نوری در موارد متفواوتی نظیر : شبکه های تلفن شهری و بین شهری شبکه های اینترنتی و کامپیوتر استفاده به عمل می آید . فیبر نوری رشته ای از تارهای شیشه ای بوده که هر یک از تارها دارای ضخامتی معادل تار موی انسان را داشته و از آن برای انتقال اطلاعات در مساف های طولانی استفاده میشود .
یکی از جدیدترین محیط های انتقال در شبکه های کامپیوتری ، فیبر نوری است . فیبر نوری از یک میله استوانه ای که هسته نامیده می شود و جنس آن از سیلیکات است تشکیل می گردد. شعاع استوانه بین دو تا سه میکرون است . روی هسته ، استوانه دیگری ( از همان جنس هسته ) که غلاف نامیده می شود ، استقرار می یابد. ضریب شکست هسته را با M1 و ضریب شکست غلاف را با M2 نشان داده و همواره M1>M2 است . در این نوع فیبرها ، نور در اثر انعکاسات کلی در فصل مشترک هسته و غلاف ، انتشار پیدا خواهد کرد. منابع نوری در این نوع کابل ها ، دیود لیزری و یا دیودهای ساطع کننده نور می باشند.منابع فوق ، سیگنال های الکتریکی را به نور تبدیل می نمایند.
مبانی فیبر نوری :
فیبر نوری رشته ای از تارهای بسیار نازک شیشه ای بوده که فطر هر یک از تارها نظیر قطر یک تار موی انسان است . تارهای فوق در کلاف هایی سازماندهی و کابل های نوری را به وجود می آورند . از فیبر نوری به منظور ارسال سیگنال های نوری در مسافت های طولانی استفاده میشود .
یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشگیل شده است :
هسته (core) : هسته نازک شیشه ای در مرکز فیبر که سیگنال های نوری در آن حرکت میکند.
روکش (cladding) : بخش خارجی فیبر بوده که دور تا دور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نور منعکس شده به هسته میگردد.
بافر رویه (buffer coating) : روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر مواد آسیب پذیر هست.
صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در هسته هایی سازماندهی شده و کابل های نوری را به وجود می آورند. هر یک از کلاف های فیبر نوری توسط یک روکش هایی با نام jachet محافظت میگردند.فیبر های نوری در دو گروه عمده ارایه میگردند :
فیبر های تک حالته (mode-single) : به منظور ارسال یک سیگنال در هر فیبر استفاده میشود (نظیر تلفن)
فیبر های چند حالته (mode-multi) : به منظور ارسال چندین سیگنال در یک فیبر استفاده میشود (نظیر شبکه های کامپیوتری )
فیبر های تک حالته یک هسته کوچک (تقریبا 9 میکرون قطر) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز (طول موج از 1300 تا 1550 نانو متر ) میباشد .فیبر های چند حالته هسته بزرگتر (تقریبا 62.5 میکرون قطر ) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طریق LED میباشد .
مزایای فیبر نوری :
• حجم و وزن کم
• پهنای باند بالا
• تلفات سیگنال کم و در نتیجه فاصله تقویت کننده ها زیاد می گردد.
• فراوانی مواد تشکیل دهنده آنها
• مصون بودن از اثرات القاهای الکترو معناطیسی مدارات دیگر
• آتش زا نبودن آنها بدلیل عدم وجود پالس الکتریکی در آنها
• مصون بودن در مقابل عوامل جوی و رطوبت
• سهولت در امر کابل کشی و نصب
• استفاده در شبکه های مخابراتی آنالوگ و دیجیتال
• مصونیت در مقابل پارازیت
معایب فیبر نوری :
• براحتی شکسته شده و می بایست دارای یک پوشش مناسب باشند. مسئله فوق با ظهور فیبر های تمام پلاستیکی و پلاستیکی / شیشه ای کاهش پیدا کرده است .
• اتصال دو بخش از فیبر یا اتصال یک منبع نور به فیبر ، فرآیند دشواری است . در چنین حالتی می توان از فیبرهای ضخیم تر استفاده کرد اما این مسئله باعث تلفات زیاد و کم شدن پهنای باند می گردد.
• از اتصالات T شکل در فیبر نوری نمی توان جهت گرفتن انشهاب استفاده نمود. در چنین حالتی فیبر می بایست بریده شده و یک Detector اضافه گردد. دستگاه فوفق می بایست قادر به دریافت و تکرار سیگنال را داشته باشد.
• تقویت سیگنال نوری یکی از مشکلات اساسی در زمینه فیبر نوری است . برای تقویت سیگنال می بایست سیگنال های توری به سیگنال های الکتریکی تبدیل ، تقویت و مجددا" به علائم نوری تبدیل شوند.
شامل 23 صفحه word
دانلود تحقیق فیبر نوری
