کابل فیبر نوری چیست؟

کابل فیبر نوری چیست؟ کابل فیبر نوری  ساختاری است متشکل از تارهای فیبر نوری و اجزای محافظت از این تارها در برابر شرایط محیطی، هدف از ایجاد این ساختار یکپارچه حفاظت از تارهای نوری و حفظ ارتباط لینک می باشد. تار های فیبر نوری در دو نوع سینگل مد (تک حالته) و مالتی مد (چند حالته) و ساختار لوز تیوب و تایت بافر در داخل کابل فیبر نوری قرار می گیرند که در ادامه به اجزای این ساختار و قرار گیری تارها در کابل فیبر نوری میپردازیم. تار فیبر نوری یک رشته بسیار نازک ساخته شده از شیشه خالص می باشد که به عنوان یک انتقال دهنده موج برای نور در فواصل طولانی عمل می نماید. یا به عبارتی دیگر می توان از طریق یک تار فیبر نوری سیگنال های نوری را با افت بسیار کم توان ارسال نمود. مجموعه از تارها در داخل ساختاری به نام تیوب قرار می گیرند و با ساختار روکش ها و پوشش های محافظتی در نهایت کابل فیبر نوری ایجاد می گردد.

دنیای ارتباطات به سرعت در حال انتقال از شبکه های مسی به سمت شبکه های فیبر نوری می باشد. شناخت فیبر نوری و  انواع کابل های فیبر نوری از اهمیت بالایی برخوردار است،

عملکرد فیبر نوری به جهت انتقال نور تحت فرایندی بر پایه فیزیک نور به نام فرایند بازتابش کلی صورت می پذیرد و بدون ویژگی های نور مانند شکست ، برخورد و انعکاس نور علم انتقال نور در فیبر نوری هرگز ایجاد نمی گردید.

کابل فیبر نوری چیست؟

فهرست مطالب:

1. کابل فیبر نوری چیست؟
2. انواع کابل های فیبر نوری
3. ساختار تایت بافر و لوز تیوب
4. چرا از کابل فیبر نوری استفاده می شود؟
   • صنعت مخابرات
   • صنعت شبکه
   • صنایع دفاعی
   • صنعت پزشکی
   • ذخیره سازی اطلاعات
5. سربندی کابل فیبر نوری
6. تست کابل فیبر نوری

همانطور که در ساختار فیبر نوری بیان گردید فرایند اصلی استفاده شده جهت انتقال نور در داخل تارهای فیبر نوری بر اساس بازتاب کلی داخلی شناخته می شود که نتیجه ضریب شکست های متفاوت نور در هسته و کلد ( روکش تار) می باشد.

کابل فیبر نوری در واقع از دو لایه شیشه ای تشکیل شده است: هسته فیبر یا  core  ( کور یا کر ) که سیگنال نوری را عبور می دهد و روکش کلد ، که یک لایه شیشه ای می باشد و هسته را احاطه نموده است. ضریب شکست روکش کلد فیبر نسبت به هسته کمتر می باشد که این امر سبب انعکاس کلی داخلی نور در هسته می شود که اصطلاحا بازتابش کلی گفته می شود.

اکثر تار های فیبر نوری به صورت جفت یا دوتایی یا دوبلکس ( داپلکس Duplex ) عمل می نمایند : یک تار فیبر جهت انتقال یا send و دیگری جهت دریافت یا receive استفاده می شود. اما ارسال هر دو سیگنال از طریق یک رشته نیز امروزه امکان پذیر است که این عملکرد دوطرفه را BIDI یا Bi Directional می نامند که تنها در انتقال اطلاعات نوری با فناوری لیزر عملیاتی می باشد.

انواع کابل های فیبر نوری

کابل های فیبر نوری از لحاظ فناوری انتقال به دو نوع اصلی تقسیم میگردند: فیبر تک حالته یا سینگل مد (SMF) و فیبر چند حالته یا مالتی مد (MMF). تفاوت اساساً در اندازه هسته آنها می باشد. هسته MMF بسیار گسترده تر است و به چندین حالت نور (یا “اشعه یا پرتو”) اجازه انتشار می دهد ، در واقع مودال‌ (مدال) حرکتی نور در MMF چندین مد را شامل می شود.

SMF دارای یک هسته بسیار باریک است که اجازه می دهد تا فقط یک واحد از حالت نور انتشار یابد. هر نوع فیبر دارای خواص مختلفی با مزایا و معایب خاص خود می باشد.

ساختار تایت بافر و لوز تیوب

تار های فیبر نوری در دو نوع تایت بافر و لوز تیوب از لحاظ ساختار در انواع کابل های فیبر نوری قرار می گیرند، از طریق لینک زیر میتوانید تفاوت تایت بافر و لوز تیوب را بررسی نمایید.

تفاوت کابل فیبر نوری لوز تیوب و تایت بافر

پوشش فیبر نوری در هر دو نوع فیبر لوز تیوب و تایت بافر از 250µm (میکرون یا میکرومتر ) شروع می شود که شامل هسته فیبر یا کر با اندازه 50µm و  62.5µm برای تارهای فیبر مالتی مد MM و 9µm  برای فیبر سینگل مد، سپس روکش 125µm کلد روی هسته قرار می گیرد و در هردو نوع سینگل مد و مالتی مد اندازه ای یکسان دارد و در نهایت روکش نرم که قطر آن 250µm میکرون می باشد کلد و هسته را پوشش داده و از آنها محافظت می نماید.

چرا از کابل فیبر نوری استفاده می گردد ؟

1. کابل های فیبر نوری توانایی انتقال اطلاعات نامحدود را دارا می باشند
2. ظرفیت حمل گسترده ای دارند (پهنای باند بسیار گسترده ، THz یا Tbits / s)
3. میزان افت در انتقال اطلاعات نوری بسیار ناچیز است
   فیبر نوری :<0.2dB/km
   مایکروویو ،رادیو فرکانس :cf1dB/km
   کابل های شبکه مس :10db/km
4. فرایند انتقال فیبر نوری گرما را پراکنده نمی سازد.
5. فیبر نوری از تداخل متقابل و تداخل الکترومغناطیسی یا تداخل میدان مغناطیسی مصون می باشد چرا که ماهیت فیزیکی متفاوتی دارد و انتقال در فیبر نوری بر پایه نور می باشد.

کابل های فیبر نوری در شرایط مختلف و صنایع متفاوت کاربردهای گسترده ای دارند. برخی از این موارد شامل:

صنعت مخابرات

امروزه در صنعت مخابرات به شکل گسترده ای در انتقال مکالمات و اطلاعات از کابل های فیبر نوری استفاده می شود. تار های فیبر نوری انرژی را به صورت پالس های نوری انتقال می دهند.

فناوری انتقال کابل های فیبر نوری از ظرفیت بسیار گسترده تری در مقایسه با سیستم های قدیمی تر با کابل های کواکسیال برخوردار است، شایان ذکر است که هر تار فیبر نوری قادر به انتقال و انجام همزمان هزاران مکالمه می باشد.

صنعت پزشکی

تار های نوری در صنعت پزشکی نیز بسیار  مورد استفاده می باشند. فیبر های نوری در تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند و به پزشکان این امکان  را می دهند تا اعضای داخلی بدن را بدون انجام هرگونه عمل جراحی مشاهده نمایند. البته تار های فیبر نوری انعطاف پذیر تری در صنعت پزشکی استفاده میگردد، که مناسب بازرسی ریه ها ، رگ های خونی و بسیاری از قسمت های داخلی بدن می باشند.

شبکه Networking

از فیبر های نوری جهت برقراری ارتباط بین سرورها و کاربران آن و  تجهیزات دیگر در تنظیمات مختلف شبکه استفاده می شود ، همچنین به افزایش دقت و سرعت انتقال داده ها در شبکه های ساخت یافته کمک می نماید. کابل های فیبر نوری در اشکال مختلف به عنوان شبکه Backbone ، Campus  و زیر ساخت دیتا سنتر مورد استفاده می باشد.

صنعت و تجارت

فیبر نوری جهت اندازه گیری در فضاهای صنعتی نیز در دسترس می باشد مانند تجهیزات و سنسور های اندازه گیری دما ، جایی که به عنوان مثال سیم کشی EMI در آن با مشکل روبرو می گردد و همچنین انواع تجهیزات ابزار دقیق ، اندازه گیری فشار ، به عنوان سیم کشی در تنظیمات صنعتی و اتومبیل نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

شرکت های  ارائه دهنده کابل های نوری ftth / CATV از کابل های فیبر نوری برای سیم کشی HDTV ، CATV ، ویدئو درخواستی ، اینترنت و بسیاری از برنامه های دیگر استفاده می نمایند.

صنایع دفاعی / دولتی

به دلیل ماهیت فیزیکی انتقال فرمان و اطلاعات در فیبر نوری به شکل پالس های نوری و عدم تداخل میدان های مغناطیسی، ایمنی فیبر های نوری در انتقال اطلاعات در صنایع دفاع بسیار حائز اهمیت می باشد در انواع  هیدروفون جهت استفاده های SONAR و لرزه ای مانند سیم کشی در زیر دریایی ها ، هواپیماها و وسایل نقلیه دیگر مورد استفاده می باشد.

تجهیزات ذخیره سازی اطلاعات

از کابل های فیبر جهت ذخیره سازی داده ها و همچنین انتقال پر ظرفیت اطلاعات استفاده می شود. کابل های فیبر نوری همچنین جهت تصویربرداری و نورپردازی و به عنوان سنسور برای نظارت و اندازه گیری مجموعه وسیعی از متغیرها استفاده می شوند. علاوه بر این ، کابل های فیبر نوری در توسعه ، تحقیق و آزمایش در تمام برنامه های اشاره شده مورد استفاده قرار می گیرند.

سربندی کابل فیبر نوری

سربندی کابل فیبر نوری با دو روش اتصال امکان پذیر است ، نخست با استفاده از دستگاه فیوژن فیبر نوری (دستگاه جوش فیبر نوری) که بوسیله دستگاه فوق قوس الکتریکی ایجاد می شود و با ذوب شدن تارها و اتصال آنها اتصال صورت می پذیرد ، این اتصال به عنوان اسپلایس فیوژن نیز نامیده میشود. نوع دیگر اتصال،‌ اسپلایس مکانیکی یا اتصال مکانیکی می باشد که بر پایه ژل تطبیق شاخص شکست نور صورت می پذیرد.

تست کابل فیبر نوری 

کابل های فیبر نوری بر اساس پروتکل های تست استاندارد مورد سنجش قرار میگیرند که دستورالعمل های جداگانه ای جهت تست زیر ساخت شبکه و کابل فیبر نوری با توجه به نوع آن، سینگل مد و مالتی مد ارائه می نماید. تجهیزات تست کابل فیبر نوری شامل قلم فیبر نوری VFL، تست پاور متر فیبر نوری و سورس نوری FPM&FLS ،‌ و تست با دستگاه OTDR می باشد. کابل های فیبر نوری پس از تولید با دستگاه OTDR توسط سازنده تست می گردند.

کابل های فیبر نوری 

تجهیزات فیبر نوری