فیبر نوری چیست + بررسی انواع، جنس، مزایا، کاربرد و چگونگی عملکرد

ما در این مطلب قصد داریم شما را با یکی از تکنولوژی های بسیار پرکاربرد آشنا کنیم که اتصالات شبکه ای را آسان تر کرده و در صرفه جویی انرژی و هزینه، بسیار کمک کننده است. کابل های فیبر نوری در انواع مختلفی از صنعت ها مورد استفاده قرار می گیرند چرا که نسبت به کابل های دیگر، از سرعت بالاتر، امکانات بیشتر، راحتی استفاده، امنیت و.. برخوردار هستند. در ادامه این مطلب با تجهیزات امنیت شبکه شرکت داریا همراه باشید.

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری یا تار نوری، رشته های بلند، نازک و شفاف شیشه ای هستند که در داخل یک کابل دسته بندی شده و کابل نوری را تشکیل می دهند؛ سیگنال های نوری توسط سیستم ها کدگذاری می شوند و اطلاعات و داده را به شکل نور از طریق این کابل ها انتقال می دهند تا این داده ها در انتهای مسیر خود به همان داده هایی که شما در صفحه مانیتور خود مشاهده می کنید تبدیل شوند.

فیبر نوری در مقایسه با کابل مسی از پهنای باند بیشتری برخوردار است. فیبر نوری مانند سیم مسی، اطلاعات را به شبکه های کامپیوتری و مخابراتی منتقل می کنند. البته فیبر نوری با سیم مسی تفاوت مهمی دارد، آن هم اینکه سیم های مسی داده ها را در قالب سیگنال های الکتریکی جابه جا می کنند، اما فیبر نوری داده ها را در قالب سیگنال های نوری انتقال می دهد. به همین دلیل، ایجاد و نگه داری شبکه های مبتنی بر فیبر نوری به فناوری ها، تجهیزات و زیرساخت های متفاوتی نیاز دارد. تار نوری، اطلاعات و داده ها را از طریق نور، به انتهای گیرنده منتقل می کنند تا رمزگشایی شوند و توسط سیستم قابل خواندن باشند؛ در واقع تار نوری، یک پایپ برای انتقال سیگنال ها در فواصل طولانی است که این انتقال با سرعت بسیار بالایی صورت می گیرد.

ساختار فیبر نوری

یک کابل فیبر نوری از سه بخش مجزا تشکیل می شود که شامل هسته (Core)، روکش و پوشش خارجی است.

هسته

هسته یا Core، تار نازکی است که معمولا از شیشه یا پلاستیک ساخته شده و همانطور که از نامش نیز مشخص است، بخش اصلی انتقال داده محسوب می شود و سیگنال های نوری را از خود عبور می دهد.

روکش

جالب است بدانید که بخش روکش از همان ماده هسته، ولی با ضریب شکست (حدود یک درصد) کمتری ساخته می شود تا بازتاب داخلی فقط در طول فیبر نوری رخ دهد و اختلالی در انتقال سیگنال های نوری ایجاد نشود.

پوشش خارجی

پوشش خارجی نیز یک محافظ از جنس پلاستیک است که دور تا دور کابل را پوشش می دهد تا فیبر نوری، از خطرات محیط در امان باشد.

انواع فیبر نوری

به طور کلی دو نوع کابل فیبر نوری وجود دارد که تک حالته (Single Mode Fiber Optic) و چند حالته (MultiMode Fiber Optic) هستند؛ در ادامه مطلب به بررسی آن ها می پردازیم.

فیبر تک حالته (SMF)

این نوع فیبر ها، بیشتر در مخابرات استفاده می شوند چون که طول موج بین 1310 تا 1550 را پشتیبانی می کنند و دارای یک هسته بسیار نازک به قطر حدودا 5-10 میکرون هستند؛ همچنین قابلیت این را دارند که در مسافت های طولانی مانند بین ساختمان ها که بیش از 100 متر است، مورد استفاده قرار بگیرند.

فیبر چند حالته (MMF)

برخلات فیبر تک حالته، فیبر چند حالته، دارای هسته بزرگتری است که همین مورد باعث می شود فاصله انتقال محدودی داشته باشد و فقط برای فواصل کوتاهی مثل اتصالات شبکه ای مناسب باشد؛ ولی این مورد قابل توجه است که فیبر چند حالته، از چند حالت نور OM1 تا OM2 پشتیبانی می کند و طول موج بین 850 تا 1300 دارد.

کاربرد فیبر نوری

کابل های فیبر نوری به طور کلی، بسیار پر کاربرد بوده و در صعنت ها مختلف، مورد استفاده قرار می گیرند چون که از جهات زیاد و مختلفی، به کسب و کار ها کمک می کنند تا در مصرف انرژی و هزینه، صرفه جویی کنند و از دردسر ها و خطرات احتمالی جلوگیری کنند؛ در ادامه مطلب به مواردی که فیبر نوری در آن ها پر کاربرد است می پردازیم.

ساختمان ها
صنعت پزشکی
ارتباطات
اهداف دفاعی
صنایع
روشنایی و تزئینات
بازرسی های مکانیکی و…

به طور کلی فناوری فیبر نوری در حوزه های مختلفی به کار می رود. یکی از رایج ترین کاربرد های فیبر نوری ایجاد شبکه های پرسرعت انتقال داده است، چرا که سرعت انتقال داده ها در فیبر نوری بیشتر است. جالب است بدانید بخش عمده ترافیک داده دنیا از طریق کابل های فیبر نوری که اکثرشان از دریا و اقیانوس ها گذاشته اند، مبادله می شود. همچنین برای متصل کردن شبکه های کامپیوتری دور از هم که در نقاط جغرافیایی مختلف پراکنده اند، می توان از فیبر نوری استفاده کرد.

با این که از دیرباز از کابل های مسی در صنعت استفاده می شده، امروزه فیبر های نوری جایگزین آنها شده اند؛ به گونه ای که خطوط راه دور شرکت های تلفنی اکنون از کابل های فیبر نوری ساخته شده اند.

نحوه عملکرد فیبر نوری

فیبر نوری داده ها را به صورت ذرات نور جابه جا می کند؛ هر ذره نور را یک فوتون می نامند. فوتون ها مسیر درون کابل فیبر نوری را طی می کنند تا از نقطه ای به نقطه دیگر منتقل شوند. هسته و غلاف شیشه ای فیبر نوری، هر کدام ضریب انعکاس متفاوتی دارند که بسته به آن، نور را با زاویه مشخصی خم می کنند. ضریب انعکاسی هر فیبر نوری یکی از مهم ترین ویژگی های آن است که مشخص می کند نور با چه میزان شکست و انعکاس در طول کابل پیش می رود. این ویژگی در تعیین برد سیگنال و طول کابل اهمیت دارد.

وقتی سیگنال های نوری درون کابل فیبر نوری حرکت می کنند، از سطح هسته و غلاف منعکس می شوند و به صورت جناغی یا اصطلاحا زیگزاگی در طول کابل فیبر نوری پیش می روند؛ به این حرکت، بازتاب داخلی کلی گفته می شود.

غلاف، نورهایی را که از سطح هسته به بیرون منعکس می شوند، دوباره به درون هسته باز می تاباند تا سیگنال های نوری از دست نروند. سیگنال های نوری، تقریبا 30 درصد کمتر از سرعت نور حرکت می کنند، زیرا چگالی لایه های شیشه اجازه نمی دهد سیگنال ها سریع تر از این حرکت کنند. اما همین سرعت نیز بسیار بیشتر از سرعت سیگنال های الکتریکی در کابل های مسی است.

مزایای فیبر نوری

فیبر نوری دارای مزایای متعددی است که در ادامه برخی از آنها را مورد بررسی قرار می دهیم.

قیمت مناسب: هزینه فیبر نوری نسبت به سیم های مسی در مقیاس های بالا کمتر است.
اندازه نازک تر: قطر فیبر های نوری به مراتب کمتر از سیم های مسی است.
ظرفیت بالا: پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است؛ چون که فیبر نوری توانایی انتقال داده های بیشتری دارد.
تضعیف کمتر: تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.
عدم تداخل: بر خلاف سیگنال های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال های نوری در یک فیبر تاثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترومغناطیسی نخواهیم داشت.
مصرف برق پایین: از آنجایی که سیگنال ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می شوند، می توان از فرستنده هایی با میزان برق پایین نسبت به فرستنده های الکتریکی که از ولتاژهای بالا استفاده می کنند، استفاده کرد.
اشتعال زا نبودن: با توجه به عدم وجود الکتریسیته در فیبر نوری، امکان بروز آتش سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.
سبک: وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم رده آن است و این عامل در کارکرد، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.
انعطاف پذیر بودن: با توجه به انعطاف پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آن ها، در موارد متفاوت نظیر دوربین های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس برداری پزشکی و لوله کشی و… استفاده می گردد.

جمع بندی

در این مطلب، به یکی از پرکاربرد ترین تکنولوژی های ابداع شده پرداختیم که می تواند بسیاری از مشکلات و دردسر های مدیریتی شبکه ها را برطرف و در مصرف انرژی صرفه جویی کند. این تکنولوژی، داده ها را به شکل سیگنال های نوری از خود عبور می دهد که همین امر باعث می شود این کابل ها از سرعت بالایی در انتقال داده و اطلاعات برخوردار باشد.