الالياف الضوئي و تقنيات الكابل الضوئي
إضافةالالياف الضوئي
ما هو الكابل الضوئي بالعبارة الالياف الضوئية (فايبر اوبتك
الألياف الضوئية هي عبارة عن شعيرات طويلة من زجاج على درجة عالية من
النقاء يصل رفعها إلى حد أن تماثل شعرة رأس الانسان.
تصطف هذه الشعيرات معا في حزمة تسمى الحبل الضوئي (optical cable).
مكونات الالياف
تتكون هذه الألياف الضوئية من :
1- قلب ( Core
) : وهو قلب من الزجاج الفائق النقاء يمثل المسار الذي ينتقل من خلاله الضوء.
2- الغطاء ( Cladding
) : و هو المادة الخارجية التي تحيط بالقلب الزجاجي و هي مصنوعة من زجاج يختلف
معامل انكساره عن معامل انكسار الزجاج الذي يصنع منه القلب ويعكس الضوء باستمرار
ليظل في داخل القالب الزجاجي .
3- الغطاء الواقي ( Buffer coating
) : و هو غلاف بلاستيكي يحمي القلب من الضرر .
يتم تجميع المئات أو الآلاف من هذه الألياف في حزم في الكابلات
الضوئية. يتم حماية هذه الحزم بوساطة الغلاف الخارجي للكبل المسمى jacket .
الية عمل الالياف الضوئية :
وظيفتة نقل السينيالات من مكان الى اخر عن طريق الضوء... تدخل
الترددات على جهاز قبل دخولها الى الفايبر اوبتيك... يقوم الجهاز بتحويلها الى
ضوء.. وارسالها الى ابعد مسافة بشكل ضوء يستقبلها جهاز يتم التوصيل عليها ويعود
بتحويلها الى ذبذبات ترددية كهربائيه ويتم قراءة المعلومات التى نقلها
انواع الالياف الضوئية
تنقسم الألياف الضوئية بصفة
عامة إلى نوعين أساسيين:
-1 الألياف البصرية أحادية الإشارة الضوئية: تنتقل من خلالها إشارة
ضوئية واحدة فقط في كل ليفة ضوئية من ألياف الحزمة وهي تستخدم في شبكات التلفون
وأسلاك النقل في التلفزيون. هذا النوع من الألياف يتميز بصغر نصف قطر القلب
الزجاجي حيث يصل إلى حوالي micron 9، و تمر من خلاله أشعة
الليزر تحت الحمراء.
2- الألياف البصرية متعددة
الإشارة الضوئية: و بها يتم نقل العديد من الإشارات الضوئية خلال الليفة الضوئية
الواحدة مما يجعل استخدامها أفضل لشبكات الحاسوب. هذا النوع من الألياف يكون نصف
قطره اكبر حيث يصل إلى micron 62.5 وتنتقل من خلاله الأشعة تحت الحمراء.
كيف تعمل الألياف الضوئية ؟
إن الضوء ينتقل وفق خطوط مستقيمة، فإنه عند توجيه ومضة ضوئية خلال
مسار طويل مستقيم، فإنها ستصل للطرف الثاني من دون مشكل. ولكن ماذا لو كان بالمسار
انحناء؟
بسهولة يمكن أن تتغلب على ذلك بوضع مرآة عند الانحناء لتعكس الضوء
إلى داخل المسار مرة أخرى . و بنفس الطريقة تحل المشكلة لو كان المسار كثير
الانحناءات حيث تُصف مرايا على طول المسار لتعكس الضوء باستمرار من جانب لأخر
ليبقى في مساره. هذه بالضبط هي فكرة عمل الألياف الضوئية. حيث ينتقل الضوء بواسطة
الانعكاس المستمر عن الجدار المحاذي للقلب الزجاجي انعكاسا داخليا كليا. و لان هذا
الجدار لا يمتص أي من الضوء الساقط عليه فان الإشارة الضوئية يمكن أن تسافر مسافات
طويلة دون تغير في شدتها.
يتكون نظام الألياف الضوئية من ثلاث أجزاء أساسية:
1- الباعث ( المرسل): هو الذي ينتج و يشفر الإشارة الضوئية ،حيث يكون
الجزء الأساسي به هو المصدر الضوئي الذي قد يكون منبعا ضوئيا من الليزر، أو صمام
ثنائي ضوئي، فإذا أردنا مثلا، نقل إشارة تلفزيونية أو أي معلومة فانه من الضروري
تحوير الشارة الضوئية طبقا للمعلومة المراد نقلها،بتغيير شدتها ارتفاعا وانخفاضا
أوإشعالها وإطفائها في تتابع .
2- الليف البصري : هو الذي يقوم بتوصيل الإشارة الضوئية بتكرار
انعكاسها، وهو الجزء الذي تم شرحه سابقا بالتفصيل.
3-المستقبل عبارة عن صمام ثنائي ضوئي، يستقبل الإشارة الضوئية
ليحولها إلى إشارة كهربائية ترسل إلى المستخدم الذي قد يكون التلفزيون أو التلفون
مميزات الألياف الضوئية:
تتميّز الألياف البصرية عن أسلاك التوصيل الكهربائية العادية بأنها:
1-أكثر قدرة على حمل المعلومات، لان الألياف الضوئية ارفع من الأسلاك
العادية فانه يمكن وضع عدد كبير منها داخل الحزمة الواحدة مما يزيد عدد خطوط
الهاتف أو عدد قنوات البث التلفزيوني في حبل واحد. يكفي أن تعرف أن عرض النطاق
للألياف الضوئية يصل إلى THZ 50 في حين أن اكبر عرض نطاق
يحتاجه البث التلفزيوني لا يتجاوز Mhz 6
2- أقل حجما حيث أن نصف قطرها اقل من نصف قطر الأسلاك النحاسية
التقليدية فمثلا يمكن استبدال سلك نحاسي قطره cm 7.62
بأخر من الألياف الضوئية قطره لا يتجاوزcm0.635 وهذا يمثل أهمية خاصة عند مد الأسلاك تحت
الأرض.
3- أخف وزنا فيمكن استبدال أسلاك نحاسية وزنها kg
94.5 بأخرى من الألياف
الضوئية تزن فقط kg 3.6.
4- أقل ضياع للإشارات الضوئية المرسلة.
5- عدم إمكانية تداخل الإشارات المرسلة من خلال الألياف المتجاورة في
الحبل الواحد، مما يضمن وضوح الإشارة المرسلة، سواء أكانت محادثة تلفونية أو بث
تلفزيوني. كما أنها لا تتعرض للتداخلات، مما يجعل الإشارة تنتقل بسرية تامة، مما
له أهمية خاصة في الأغراض العسكرية.
6- غير قابلة للاشتعال، مما يقلل من خطر الحرائق
7- تحتاج إلى طاقة أقل في المولدات، لان الفقد خلال عملية التوصيل
قليل، بسبب هذه المميزات فان الألياف الضوئية دخلت في الكثير من الصناعات و خصوصا
الاتصالات وشبكات الكمبيوتر.كما تستخدم في التصوير الطبي بأنواعه و في المجسات
عالية الجودة للتغير في درجة الحرارة و الضغط بما له من تطبيقات في التنقيب في
باطن الأرض.
8- تحدي اقتصادي، حيث الألياف البصرية أقل تكلفة من نظام أسلاك
التوصيل الكهربائي
كيف تصنع الألياف الضوئية؟
ُيمرر الأكسوجين على محلول كلوريد السيليكون وكلوريد الجرمانيوم ثم
تمرر الأبخرة الناتجة داخل أنبوب من الكوارتز، وبدرجة الحرارة المرتفعة يترسب
أوكسيد السيليكون وأوكسيد الجرمانيوم على الجدران الداخلية للأنبوب ويندمجان معا
لتكوين الزجاج الخام المطلوب في صناعة الألياف البصرية، ويمكن التحكم في درجة نقاء
وصفات الزجاج المتكون من خلال التحكم في مكونات الخليط وتفاعلات أبخرته، ثم يتم
سحب الزجاج على شكل ألياف في فرن كربوني درجة حرارته 1900-2200 درجة مئوية،
بسرعة m/s 10 – 20
، مع الحرص على ثبات نصف القطر.
شكرا على المجهود موضوع جيد وممتع معلومات مفيدة
ردحذف