آشنایی با فیبر نوری

فیبر نوری 

با رشد روز افزون برای انتقال داده با نرخ بالا، نیاز به ایجاد بستری با ظرفیت انتقال و قابلیت اطمینان بالا پیدا شد. شبکه های فیبر نوری بهترین جایگزین سیستم های انتقال سنتی برای این منظور بود که باعث ایجاد تحولات عظیمی در صنعت مخابرات گردید.

• ظرفیت انتقال داده با نرخ های بالا 10Gbps,40Gbps,100Gbps) بروی تنها یک تار فیبر نوری
• تلفات کمتر نسبت به کابل های مسی
• انتقال داده به مسافت های دورتر با تعداد تقویت کننده های به مراتب کمتر
• ایمنی بالاتر در برابر نویزهای خارجی و تداخل های الکترومغناطیسی(EMC)

سیستم های انتقال فیبر نوری دارای طول موج های 1310 nm و 1550 nm برای ارسال سیگنال نوری در فیبر می باشند که انتخاب این طول موج ها بر اساس کمترین تضعیف در ساختار رشته فیبر نوری در طول مسیر می باشد.

مزایای فیبر نوری 

1.  ارزان و سبک بودن 
2. نازک بودن 
   
3. پهنای باند بیشتر
4.  تضعیف امواج آن ناچیز است.
5.  مصرف برق کمتر
6.  مناسب برای امواج دیجیتال 
7.  غیر اشتعال زا بودن
8.  انعطاف پذیر بودن 

روش‌های فرایندی ساخت فیبر نوری

• رسوب‌دهی داخلی در فاز بخار
• رسوب‌دهی بیرونی در فاز بخار
• رسوب‌دهی محوری در فاز بخار

متریال لازم در فرایند ساخت فیبر نوری 

• تتراکلرید سیلیکون: برای تأمین لایه‌های شیشه‌ای 
• تتراکلرید ژرمانیوم: برای افزایش ضریب شکست شیشه 
• اکسی کلرید فسفریل: برای کاهش دمای واکنش 
• گاز فلوئور: برای کاهش ضریب شکست شیشه 
• گاز هلیم: برای نفوذ حرارتی و حباب‌زدایی در حین واکنش شیمیایی  
• گاز کلر: برای آب‌زدایی محیط داخل لوله 

مراحل ساخت فیبر نوری 

1. مراحل صیقل گرمایشی: پس از نصب لوله با عبورگازهای کلر و اکسیژن، در دمای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه  لوله صیقل داده می‌شود تا بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج شود.
2. مرحله اچینگ: در این مرحله با عبور گازهای کلر، اکسیژن  لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده می‌شود تا ناهمواری‌ها و ترک‌های سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
3. لایه‌نشانی ناحیه غلاف: در مرحله لایه‌نشانی غلاف، ماده تتراکلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای  هلیم وارد لوله شیشه‌ای می‌شوند و در حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ میلی متر در دقیقه در طول لوله حرکت می‌کند و دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می‌کند، واکنش‌های شیمیایی زیر به دست می‌آیند.

ساختمان فیبر نوری 

هر فیبر نوری از سه بخش اصلی و متفاوت تشکیل شده است.
۱- هسته ( Core ) هسته نازک شیشه ای در فیبر که امواج نوری در آن حرکت می کند.
۲- روکش ( Cladding ) بخش خارجی فیبر است که دور تا دور هسته را احاطه کرده است و باعث برگشت نور منعکس شده به هسته می شود.
۳- بافر رویه ( Buffer Coating ) روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر نوری مقابل رطوبت و سایر موارد اسیب پذیر است.

انواع فیبر نوری

به طور کلی فیبرنوری بر اساس تعداد حالت ها (mode) و ضریب شکست به دو دسته طبقه بندی می شود،که به اختصار توضیح داده می شود.

الف) فیبر نوری تک حالته:

در فیبر نوری تک حالته، فقط یک نوع اشعه نور می تواند از طریق فیبر منتشر شود. این نوع الیاف دارای قطر هسته کوچک (um5) و قطر روکش با مقدار بیشتر، (um70) هستند. تفاوت بین ضریب شکست هسته و روکش بسیار کم است. هیچ پراکندگی نور در این مدل فیبرهای نوری وجود ندارد؛ به این معنا که هیچ تخریب سیگنال در طول انتقال نور از طریق فیبرنوری وجود نخواهد داشت. نور از طریق یک دیود لیزری عبور داده می شود. این فیبرهای تک حالته را در شکل زیر مشاهده می کنید.

(ب) فیبر نوری چند حالته:

فیبرنوری چند حالته تعداد بیشتری وضعیت را برای اشعه نوری که از طریق آن عبور می کند، امکان پذیر می کند. قطر هسته به طور کلی (um 40) و روکش آن (um70) است. اختلاف ضریب شکست نسبی نیز در این نوع فیبرها بیشتر از فیبر تک حالته است. به دلیل پراکندگی در فیبرهای چند حالته، احتمال تخریب سیگنال وجود دارد. به دلیل پراکندگی زیاد و تضعیف سیگنال، فیبر نوری چند حالته برای ارتباط از راه دور مناسب نیست.

۲- طبقه بندی فیبر نوری بر اساس ضریب شکست

الف) فیبر نوری مرحله – شاخص:

شاخص ضریب شکست هسته، ثابت است. ضریب شکست روکش نیز ثابت است. اشعه های نور از طریق آن به شکل پرتوهای نصف النهاری منتشر می شوند که در طول هر بازتاب، در مرز روکش هسته، از محور فیبرنوری عبور می کنند. این نوع انتقال را در شکل زیر مشاهده می کنید.

(ب) فیبر نوری با شاخص درجه بندی شده:

در این نوع فیبر نوری، هسته دارای ضریب شکست یکنواختی است که به تدریج از مرکز به سمت روکش هسته کاهش می یابد. روکش دارای ضریب شکست یکنواخت است. اشعه های نور از طریق آن به صورت اشعه های مورب یا پرتوهای مارپیچی منتشر می شوند. در هر زمان، پرتوها از محور فیبر عبور نمی کنند. این حالت را در شکل زیر مشاهده می کنند.

تجهیزات سیستم های انتقال فیبر نوری به دو دسته Passive و Active دسته بندی می شوند.

تجهیزات Active سیستم انتقال فیبر نوری:

• سوییچ ها و شاسی های فیبر نوری

بسته به کاربرد و جایگاه تجهیزات فیبر نوری در شبکه های مخابراتی، تجهیزات Active ما می توانند بشکل سوییچ های لایه Access و سوییچ های لایه Distribution تعریف شوند. این سویچها دارای انواع اینترفیس های IP Base مانند FE و GE برای استفاده در شبکه های Ethernet در لایه Access مانند انواع سوئیچ های CISCO و همچنین انواع اینترفیس های TDM Base مانند E1 برای انتقال بروی بستر های GPON و EPON می باشند، که از انواع آن می توان به شاسی های انتقال Access هواوی OptiX OSN 7500 اشاره کرد که دارای انواع اینترفیس های Ethernet و TDM مانند E1 برای انتقال بروی بستر SDH اشاره کرد.

• ماژول های فیبر نوری

مبدل های سیگنال الکتریکی به نوری می باشند که برای فراهم کردن امکان انتقال داده بروی بستر فیبر نوری بدون ایجاد تغییرات اساسی در سوییچ از آنها استفاده می شود.

تجهیزات Passive سیستم انتقال فیبر نوری:

• کابل های نوری:

کابل های فیبر نوری متشکل از چندین تار نوری می باشند که در داخل غلاف های مقاوم در برابر خوردگی و رطوبت تولید می شوند. این کابل ها برای استفاده در مسیرهای هوایی (بین دکل های انتقال نیرو) و مسیر های زیر زمینی تولید می شوند.

تارهای فیبر نوری به تناسب کارکرد آنها در دو استاندارد Multi Mode و Single Mode تولید می شوند.

• پچکورد فیبر نوری:

جهت اتصال تجهیزات  ACTIVE و PASSIVE به یکدیگر به کار می روند که در انواع پچ کوردهای Simplex و Duplex برای مد های Single و Multi مناسب برای کاربری شبکه های کوچک متوسط، دیتاسنترها و زیرساخت های مخابراتی و موبایل کاربرد دارند.

• تقسیم کننده های فیبر نوری:

اسپلیتر یا همان تقسیم کننده فیبر نوری عضوی Passive از شبکه نوری می باشد که یک سیگنال نوری را متناسب با ضریب آن، به N سیگنال نوری تقسیم می کنند.

• آداپتورهای فیبر نوری:

جهت اتصال پچکورد های فیبر نوری به رشته های کابل نوری در پچ پنل به کار می روند و دارای انواع ST،SC، LC،FC و ...  می باشند. 

توجه:هرگونه کپی برداری از مقاله با ذکر منبع و ارائه ی لینک مقاله بلامانع است.