دانلود پاورپوینت مقدمه ای بر تکنولوژی فیبر نوری: ساختار و کاربردها

فیبر نوری، به فناوری ارسال اطلاعات به صورت پالس های نوری در الیاف یا فیبر شیشه ای یا پلاستیکی گفته می شود. یک کابل فیبر نوری می تواند تعداد متنوعی از این الیاف شیشه ای (از چند عدد تا دویست عدد) را در خود داشته باشد. یک لایه شیشه ای دیگر به نام «روکش» (cladding)، هسته فیبر شیشه ای را احاطه می کند. لایه لوله بافر از روکش محافظت می کند و یک لایه پوششی به عنوان لایه حفاظتی نهایی برای تک تک رشته ها، عمل می کند.

این کابل ها معمولاً بخاطر مزیت هایشان نسبت به کابل های مسی، مورد استفاده قرار می گیرند. تعدادی از این مزیت ها شامل پهنای باند و سرعت انتقال بالاتر می باشند. همچنین، این فناوری برای شبکه سازی فاصله زیاد و کیفیت بالا، مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر آن معمولاً کاربردهایی در خدمات ارتباطات از راه دور، مانند اینترنت، تلویزیون و تلفن دارد.

این پاورپوینت در 25 اسلاید آماده شده و در ادامه نیز، اسلاید شماره 3 آن قرار داده شده است:

نحوه کار فیبر نوری

فیبرهای نوری، داده ها را به شکل ذرات نوری (یا فوتون) گذرنده از یک کابل، انتقال می دهند. هسته الیاف یا فیبر شیشه ای و روکش (کلدینگ)، هر کدام ضریب انکسار مختلفی دارند که نور ورودی را در زاویه معینی خم می کنند.

هنگامی که سیگنال های نوری از درون یک کابل ارسال می شوند، به صورت یک سری انعکاس زیگزاگی، طبق فرآیندی به نام «انعکاس درونی کل»، از هسته و روکش، منعکس می گردند. سیگنال های نور بخاطر لایه های متراکم تر شیشه با سرعت نور، سیر نمی کنند، بجای آن با سرعتی حدود 30% کمتر از سرعت نور حرکت می کنند.

جهت تقویت سیگنال در کل مسیر خود، گاهی ارتباطات این حوزه نیاز به تکرار کننده هایی به نام ریپیتر در فاصله های دور از هم دارند. این ریپیترها، سیگنال های نوری را با تبدیل آن به یک سیگنال الکتریکی، پردازش آن سیگنال الکتریکی و مجدداً تبدیل به سیگنال نوری، تقویت می کنند.

در حال حاضر، کابل های فیبر نوری قادر به پشتیبانی از سیگنال هایی تا 10 گیگابایت بر ثانیه می باشند. معمولاً، با افزایش ظرفیت پهنای باند یک کابل، هزینه ها بیشتر می شوند.

در ادامه، اسلاید شماره 18 این پاورپوینت، قرار داده شده است:

انواع کابل های فیبر نوری

فیبرهای نوری چند مده و تک مده، دو مورد از انواع اصلی این کابل ها هستند.

فیبر تک مده

فیبر تک مده، بخاطر قطر کمتر هسته الیاف شیشه ای، برای فواصل دورتر مورد استفاده قرار می گیرد. این قطر کمتر، امکان تضعیف، یعنی کاهش قدرت سیگنال را کاهش می دهد. دهانه کوچکتر، نور را به یک پرتو منفرد تبدیل می کند و در نتیجه یک مسیر مستقیم تر فراهم می کند و ارسال سیگنال تا یک فاصله طولانی تر را ممکن می سازد. همچنین فیبرنوری تک مده، پهنای باند بسیار بیشتری نسبت به فیبر چند مده دارد. منبع نور استفاده شده برای فیبر تک مده، معمولاً یک لیزر است. ساخت و تهیه فیبر تک مده، معمولاً هزینه بیشتری نیاز دارد زیرا مستلزم محاسبات دقیق تری برای تولید نور لیزر در یک دهانه کوچکتر هستند.

فیبر چندمده

فیبر چند مده برای فواصل کوتاه تر استفاده می شود، زیرا دهانه هسته بزرگتر، انعکاس سیگنال های نوری را ممکن می سازد و در طی مسیر، انعکاس بیشتری دارند. قطر بزرگتر اجازه می دهد تا چندین پالس نوری از طریق کابل، بطور همزمان ارسال شوند که این باعث ارسال داده های بیشتر می گردد. همچنین این بدان معناست که امکان هدررفت و گم شدن، کاهش و تداخل سیگنال، بیشتر می شود، با این حال، حالت چندمده، معمولاً از یک LED برای ایجاد پالس نوری استفاده می کند.

مقایسه فیبرهای نوری با کابل های مسی

کابل های مسی، سالیان متمادی، گزینه سنتی برای ارتباطات از راه دور، شبکه سازی و اتصالات کابلی بوده است. با این حال، در گذر زمان، این تکنولوژی به یک جایگزین مرسوم تبدیل شد. اکثر شرکت های تلفن خطوط از راه دور، اکنون از کابل های فیبرنوری استفاده می کنند.

فیبر نوری، اطلاعات بیشتری در مقایسه با سیم مسی متداول حمل می کند، که این بخاطر پهنای باند بالاتر و سرعت بیشتر است. بخاطر اینکه شیشه، برق را هدایت نمی کند، فیبرهای نوری در معرض تداخل الکترومغناطیسی قرار نمی گیرند و هدررفت سیگنال ها، به حداقل می رسد.

مزایا و معایب فیبرهای نوری

کابل های فیبر نوری عمدتاً بخاطر مزیت شان نسبت به کابل های مسی، مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای این کابل ها عبارتند از:

• پشتیبانی از ظرفیت پهنای باند بالاتر
• نور بدون نیاز به تقویت سیگنال، فاصله بیشتری را می تواند طی کند.
• کمتر نسبت به تداخل هایی همچون تداخل الکترومغناطیسی، آسیب پذیر هستند.
• می توانند در زیر آب نصب شوند.
• کابل های فیبر نوری، قوی تر، نازک تر و سبک تر از کابل های سیم مسی هستند.
• نیاز به تعمیر و نگهداری یا تعویض فراوان ندارند.

با این حال، شایان ذکر است که این فناوری، معایبی نیز دارند که کاربران باید از آنها مطلع شوند. این معایب از این قرارند:

• سیم مسی اغلب ارزانتر از فیبر نوری است.
• الیاف و فیبر شیشه ای نیاز به حفاظت بیشتری درون یک کابل محیط بیرون در مقایسه با کابل مسی دارد.
• نصب کابلهای جدید نیاز به نیروی کار بسیار زیادی دارد.
• کابل های فیبرنوری اغلب شکننده تر هستند. برای مثال، الیاف ممکن است شکسته شده باشند یا یک سیگنال ممکن است از دست برود اگر کابل حول شعاعی در حد چند سانتی متر خمیده شود.

کاربردهای فیبر نوری

شبکه سازی کامپیوتر و پخش رادیو تلویزیونی:

شبکه سازی کامپیوتری، یکی از کاربردهای مرسوم این فناوری بخاطر توانایی ارسال داده و حصول پهنای باند زیاد توسط آن می باشد. بطور مشابه، این ابزار غالباً در پخش رادیو تلویزیونی و لوازم های الکترونیک استفاده می شوند که این بخاطر اتصالات و عملکرد بهتر است.

اینترنت و تلویزیون کابلی:

اینترنت و تلویزیون کابلی، دو مورد از پرکاربردترین موارد این فناوری هستند. آنها را می توان بگونه ای نصب کرد که از اتصالات دوربرد بین شبکه های کامپیوتری در مکان های مختلف، پشتیبانی کنند.

محیط های زیردریایی:

فیبرهای نوری در محیط های پرریسک تر، مانند کابل های زیردریایی، مورد استفاده قرار می گیرند، زیرا می توان آنها را زیر آب نصب کرد و نیاز به تعویض مداوم ندارند.

نظامی و فضایی:

صنایع نظامی و فضایی نیز از این ابزار به عنوان ابزار اطلاعات و انتقال سیگنال، علاوه بر توانایی فراهم کردن سنجش دما، استفاده می کنند. این کابل ها بخاطر وزن کمتر و اندازه کوچکتر، می توانند مفید واقع شوند.

پزشکی:

فیبر نوری غالباً در یک سری دستگاه های پزشکی جهت نورتابی دقیق استفاده می شوند. همچنین، بیش از پیش حسگرهای بیوپزشکی را قادر می سازد تا کمترین عمل های جراحی هجومی را داشته باشیم. بخاطر اینکه این فناوری در معرض تداخل الکترومغناطیسی قرار نمی گیرد، برای آزمون های مختلف مانند اسکن های MRI، ایده آل است. کاربرهای پزشکی دیگر فیبرهای نوری عبارتند از تصویر برداری اشعه X، اندوسکوپی، نور درمانی و بزرگنمایی برای عمل های جراحی.