• بازدید : 56 views
  • بدون نظر
این فایل در ۲۱صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

بعد از اختراع ليزر در سال ۱۹۶۰ ميلادي، ايده بكارگيري فيبر نوري براي انتقال اطلاعات شكل گرفت.خبر ساخت اولين فيبر نوري در سال ۱۹۶۶ همزمان در انگليس و فرانسه با تضعيفي برابر با اعلام شد كه عملا درانتقال اطلاعات مخابراتي قابل استفاده نبود تا اينكه در سال ۱۹۷۶ با كوشش فراوان محققين تلفات فيبر نوري توليدي شديدا كاهش داده شد و به مقدار رسيد كه قابل ملاحظه با سيم هاي كوكسيكال مورد استفاده در شبكه مخابرات بود
در ايران در اوايل دهه ۶۰، فعاليت هاي تحقيقاتي در زمينه فيبر نوري در مركز تحقيقات منجر به تاسيس مجتمع توليد فيبر نوري در پونك تهران گرديدو عملا در سال ۱۳۷۳ توليد فيبرنوري با ظرفيت ۵۰٫۰۰۰ كيلومتر در سل در ايران آغاز شد.فعاليت استفاده از كابل هاي نوري در ديگر شهرهاي بزرگ ايران شروع شد تا در آينده نزديك از طريق يك شبكه ملي مخابرات نوري به هم متصل شوند. 
فيبرنوري يك موجبر استوانه اي از جنس شيشه (يا پلاستيك) كه دو ناحيه مغزي وغلاف با ضريب شكست متفاوت ودولايه پوششي اوليه وثانويه پلاستيكي تشكيل شده است. بر اساس قانون اسنل براي انتشار نور در فيبر نوري شرط : ‌مي‌بايست برقرار باشد كه به ترتيب ضريب شكست هاي مغزي و غلاف هستند. انتشار نور تحت تاثير عواملي ذاتي و اكتسابي ذچار تضعيف ‌مي‌شود. اين عوامل عمدتا ناشي از جذب ماوراي بنفش، جذب مادون قرمز،پراكندگي رايلي، خمش و فشارهاي مكانيكي بر آنها هستند. منحني تغييرات تضعيف برحسب طول موج در شكل زير نشا ن داده شده است. 
فيبرهاي نوري نسل سوم 
طراحان فيبرهاي نسل سوم، فيبرهايي را مد نظر داشتند كه داراي حداقل تلفات و پاشندگي باشند. براي دستيابي به اين نوع فيبرها، محققين از حداقل تلفات در طول موج ۵۵/۱ ميكرون و از حداقل پاشندگي در طول موج ۳/۱ ميكرون بهره جستند و فيبري را طراحي كردند كه داراي ساختار نسبتا پيچيده تري بود. در عمل با تغييراتي در پروفايل ضريب شكست فيبرهاي تك مد از نسل دوم، كه حداقل پاشندگي ان در محدوده ۳/۱ ميكرون قرار داشت، به محدوده ۵۵/۱ ميكرون انتقال داده شد و بدين ترتيب فيبر نوري با ماهيت متفاوتي موسوم به فيبر دي.اس.اف ساخته شد.
كاربردهاي فيبر نوري 
الف)كاربرد در احساسگرها
استفاده از احساسگرهاي فيبر نوري براي اندازه گيري كميت هاي فيزيكي مانندجريان الكتريكي، ميدان مغناطيسي فشار،حرارت،جابجايي،آلودگي آبهاي دريا سطح مايعات،تشعشعات پرتوهاي گاماوايكس در سال هاي اخير شروع شده است. در اين نوع احساسگرها، از فيبر نوري به عنوان عنصر اصلي احساسگر بهره گيري ‌مي‌شود بدين ترتيب كه خصوصيات فيبر تحت ميدان كميت مورد اندازه گيري تغيير يافته و با اندازه شدت كميت تاثير پذير ‌مي‌شود.
ب)كاربردهاي نظامي 
فيبرنوري كاربردهاي بي شماري در صنايع دفاع دارد كه از آن جمله ‌مي‌توان برقراري ارتباط و كنترل با آنتن رادار، كنترل و هدايت موشك ها، ارتباط زير دريايي ها (هيدروفون) را نام برد. 
ج)كاربردهاي پزشكي 
فيبرنوري در تشخيص بيماري ها و آزمايش هاي گوناگون در پزشكي كاربرد فراوان دارد كه از آن جمله ‌مي‌توان دزيمتري غدد سرطاني، شناسايي نارسايي هاي داخلي بدن،جراحي ليزري فاستفاده در دندانپزشكي و اندازه گيري مايعات و خون نام برد. 
فن آوري ساخت فيبرهاي نوري 
براي توليد فيبر نوري، ابتدا ساختار آن در يك ميله شيشه اي موسوم به پيش سازه از جنس سيليكا ايجادمي گردد و سپس در يك فرايند جداگانه اين ميله كشيده شده تبديل به فيبرمي گردد. از سال ۱۹۷۰ روش هاي متعددي براي ساخت انواع پيش سازه ها به كار رفته است كه اغلب آنها بر مبناي رسوب دهي لايه هاي شيشه اي در اخل يك لوله به عنوان پايه قرار دارند. 
فيبر نوری يکی از محيط های انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فيبر نوری در موارد متفاوتی نظير: شبکه های تلفن شهری و بين شهری، شبکه های کامپيوتری و اينترنت استفاده بعمل می آيد. فيبرنوری رشته ای از تارهای شيشه ای بوده که هر يک از تارها دارای ضخامتی معادل تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود.
مبانی فيبر نوری 
فيبر نوری، رشته ای از تارهای بسيار نازک شيشه ای بوده که قطر هر يک از تارها نظير قطر يک تار موی انسان است. تارهای فوق در کلاف هائی سازماندهی و کابل های نوری را بوجود می آورند. از فيبر نوری بمنظور ارسال سيگنال های نوری در مسافت های طولانی استفاده می شود.  
يک فيبر نوری از سه بخش متفاوت تشکيل شده است :
هسته (Core). هسته نازک شيشه ای در مرکز فيبر که سيگنا ل های نوری در آن حرکت می نمايند. 
روکش (Cladding). بخش خارجی فيبر بوده که دورتادور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده به هسته می گردد. 
بافر رويه (Buffer Coating). روکش پلاستيکی که باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير موارد آسيب پذير، است. 
صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در دسته هائی سازماندهی شده و کابل های نوری را بوجود می آورند. هر يک از کلاف های فيبر نوری توسط يک روکش هائی با نام Jacket محافظت می گردند. 
فيبر های نوری در دو گروه عمده ارائه می گردند:
فيبرهای تک حالته (Single-Mode). بمنظور ارسال يک سيگنال در هر فيبر استفاده می شود( نظير : تلفن ) 
فيبرهای چندحالته (Multi-Mode). بمنظور ارسال چندين سيگنال در يک فيبر استفاده می شود( نظير : شبکه های کامپيوتری) 
فيبرهای تک حالته دارای يک هسته کوچک ( تقريبا” ۹ ميکرون قطر ) بوده و قادر به ارسال نور ليزری مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) می باشند. فيبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر ( تقريبا” ۵ / ۶۲ ميکرون قطر ) و قادر به ارسال نورمادون قرمز از طريق LED می باشند. 
ارسال نور در فيبر نوری 
فرض کنيد، قصد داشته باشيم با استفاده از يک چراغ قوه يک راهروی بزرگ و مستقيم را روشن نمائيم. همزمان با روشن نمودن چراغ قوه، نور مربوطه در طول مسير مسفقيم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد کرد. با توجه به عدم وجود خم و يا پيچ در راهرو در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشکلی وجود نداشته و چراغ قوه می تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده مورد نظر را روشن کرد. در صورتيکه راهروی فوق دارای خم و يا پيچ باشد، با چه مشکلی برخورد خواهيم کرد؟ در اين حالت می توان از يک آيينه در محل پيچ راهرو استفاده تا باعث انعکاس نور از زاويه مربوطه گردد.در صورتيکه راهروی فوق دارای پيچ های زيادی باشد، چه کار بايست کرد؟ در چنين حالتی در تمام طول مسير ديوار راهروی مورد نظر، می بايست از آيينه استفاده کرد. بدين ترتيب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با يک زاويه خاص) از نقطه ای به نقطه ای ديگر حرکت کرده ( جهش کرده و طول مسير راهرو را طی خواهد کرد). عمليات فوق مشابه آنچيزی است که در فيبر نوری انجام می گيرد.
نور، در کابل فيبر نوری از طريق هسته (نظير راهروی مثال ارائه شده ) و توسط جهش های پيوسته با توجه به سطح آبکاری شده ( Cladding) ( مشابه ديوارهای شيشه ای مثال ارائه شده) حرکت می کند.( مجموع انعکاس داخلی ). با توجه به اينکه سطح آبکاری شده، قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد، نور قادر به حرکت در مسافت های طولانی می باشد. برخی از سيگنا ل های نوری بدليل عدم
فيبر نوري چيست؟ ساختار فني آن چگونه است و از چه موادي ساخته مي‌شود؟
فيبر نوري يکي از محيط‌هاي انتقال هدايت شده است که در مخابرات مورد استفاده قرار مي‌گيرد. محيط انتقال، جايي بين فرستنده و گيرنده است. وقتي پيامي مانند ديتا، تصوير، صدا و يا فيلم قرار است انتقال داده شود نياز به محيط انتقالي مثل فضاي آزاد که ارتباط «وايرلس»بي‌سيم را شامل مي‌شود، خط دوسيمه تلفني، کابل کواکسيال و يا فيبرنوري است. در حقيقت مي‌توان گفت از نظر ساختاري فيبر نوري يک موج‌ بر استوانه‌اي از جنس شيشه يا پلاستيک است که از دو ناحيه مغزي و غلات يا هسته و پوسته با ضريب شکست متفاوت و دولايه پوششي اوليه و ثانويه پلاستيکي تشکيل شده است فيبرنوري از امواج نور براي انتقال داده‌ها از طريق تارهاي شيشه يا پلاستيک بهره مي‌گيرد. هرچند استفاده از هسته پلاستيکي هزينه ساخت را پايين مي‌آورد، اما کيفيت شيشه را ندارد و بيشتر براي حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار مي‌رود. مغز و غلاف يا هسته و پوسته با هم يک رابط بازتابنده را تشکيل مي‌دهند. قطر هسته و پوسته حدود ۱۲۵ ميکرون است (هر ميکرون معادل يک ميليونيوم متر است) چند لايه محافظ در يک پوشش حول پوسته قرار مي‌گيرد و يک پوشش محافظ پلاستيکي سخت لايه بيروني را تشکيل مي‌دهد اين لايه کل کابل را در خود نگه مي‌دارد که مي‌تواند شامل صدها فيبرنوري مختلف باشد. هر کابل نوري شامل دو رشته کابل مجزا يکي براي ارسال و ديگري دريافت ديتا در نظر گرفته مي‌شود با گسترش فناوري‌هاي اطلاعات و ارسال پهناي باند بيشتر اطلاعات، ما احتياج به محيط‌هاي انتقال هدايت شده‌اي داريم که بتواند پهناي باند بيشتري را هدايت کند. پهناي باند بيشتر به معناي ارسال اطلاعات بيشتر يا سرعت بالاتر اطلاعات است. در حقيقت مي‌توان گفت ظرفيت و سرعت دو دليل اصلي استفاده از شبکه فيبرنوري است. امروزه يک کابل مسي انتقال داده را تنها با سرعت يک گيگابايت در ثانيه ممکن مي‌کند در حالي که يک فيبرنوري به ضخامت تار مو امکان انتقال‌هاي چندگانه را به طور همزمان با سرعتي حتي بيشتر از ۱۰ گيگابايت در ثانيه به ما مي‌دهد که اين سرعت روز به روز افزايش مي‌‌يابد. از آنجايي که در فيبرنوري ما از امواج نوري يا ليزري استفاده مي‌کنيم که داراي فرکانس بسيار بالاتري از ماکروويو است. بنابراين مي‌توان پهناي باند بيشتري را ارسال کرد. در مخابرات هرچه فرکانس امواجي که مي‌خواهيم اطلاعات را روي آن ارسال کنيم بيشتر باشد پهناي باند بيشتري را مي‌توانيم انتقال دهيم.
استفاده از فيبرنوري چه مزايايي دارد؟ آيا با انتقال امواج از طريق ماهواره قابل مقايسه است؟
اولين مزيتي که فيبرنوري دارد اين است که از تمام محيط‌هاي انتقالي که وجود دارد چه وايرلس و سيمي، و چه هدايت شده و غيرهدايت شده پهناي باند بيشتري به ما مي‌دهد يعني در حقيقت مي‌تواند اطلاعات بيشتري ارسال کند. ارتباطات ماهواره‌اي تنها فناوري است که مي‌تواند با فيبرنوري در زمينه انتقال داده‌ها رقابت کند. ولي چون فرکانس ليزري که استفاده مي‌شود از فرکانسي که در امواج ماهواره‌اي استفاده مي‌شود بيشتر است بنابراين داده‌هاي بيشتري از طريق فيبرنوري انتقال داده مي‌شود.استفاده از فيبرنوري يک روش نسبتا ايمن براي انتقال داده است زيرا برعکس کابل‌هاي مسي که ديتا را به صورت سيگنال‌هاي الکترونيکي حمل مي‌کنند فيبرنوري در مقابل سرقت اطلاعات آسيب‌پذير نيست. يعني کابل فيبرنوري را نمي‌توان قطع کرده و اطلاعات را به سرقت برد.
مسئله ديگر ارزان قيمت بودن آن است به ويژه در مقايسه با ارتباطات از طريق ماهواره. يکي ديگر از مزاياي فيبرنوري در مقايسه با کابل‌هاي سيمي و کواکسيان سبک بودن و راحتي تعبيه آن بين دو نقطه است. نکته بعدي اين است که سيستم‌هاي کابلي در طول انتقال نياز به تکرارکننده يا ريپيتر زيادتري براي تقويت امواج دارند درحالي که براي يک سيستم کابل نوري به علت افت بسيار کمي که دارد تعداد تکرارکننده کمتري استفاده مي‌شود بايد گفت هرچه فيبر خالص‌تر و داراي طول موج بيشتري باشد. پورت‌هاي نور کمتري جذب و تضعيف سيگنال کمتر مي‌شود و در نتيجه نياز به تکرارکننده که يک سيگنال را دريافت کرده و قبل از ارسال به قطعه بعدي فيبر، آن را تقويت مي‌کند کاهش مي‌يابد و همين باعث مي‌شود قيمت تمام شده سيستم پايين بيايد.
از طرف ديگر فيبرهاي نوري از عوامل طبيعي کمتر تاثير مي‌پذيرند. بدين صورت که ميدان‌هاي مغناطيسي و يا الکتريکي شديد بر آن هيچ تاثيري نمي‌گذارد و خطر تداخل امواج پيش نمي‌آيد به همين دليل مي‌توان آنها را برخلاف کابل مسي از کنار کابل‌هاي فشار قوي يا ژنراتورهاي برق عبور داد. همچنين خواصي همچون ضد آب بودن آن باعث شده تا از آن، روز به روز به طور گسترده‌تري استفاده شود.
آيا استفاده از فيبرنوري معايبي هم دارد؟
براي اين که ديگر در فيبرنوري با سيگنال الکتريکي سروکار نداريم بايد از ادواتي مثل تقويت‌کننده‌ها و آشکارسازهاي نوري استفاده کنيم که تا حدودي گران است. از سوي ديگر از فيبرنوري فقط مي‌توان براي انتقال اطلاعات آن هم به صورت شعاع‌هاي نوري استفاده کرد و نمي‌توان براي انتقال الکتريسيته استفاده کرد.
اتصال فيبرنوري به يکديگر بسيار مشکل و وقت‌گير و نياز به يک کادر فني سطح بالا دارد يکي از ايرادهاي مهمي که به فيبرنوري وارد مي‌شود اين است که به راحتي کابل‌ها را نمي‌توان پيچ و خم داد زيرا زاويه تابش نور در داخل آن تغيير کرده و باعث مي‌شود نور از سطح آن خارج شود و از طرف ديگر آنها را نمي‌توان به راحتي قطع کرد و براي قطع آنها نياز به تخصص ويژه‌اي است چون در غير اين صورت زاويه شکست عوض مي‌شود.
استفاده از فيبرنوري چه تاثيري در گسترش فناوري اطلاعات و ارتباطات دارد؟
امروزه با توجه به سرعت توليد علم و دانش نياز به افزايش سرعت تبادل آنها بيشتر شده است. دنيا به سمتي مي‌رود که از ابزاري استفاده کند که با ارائه پهناي باند بيشتر همزمان تعداد بيشتري به راحتي و با سرعت زياد اطلاعات را در اختيار داشته باشند يا همزمان بتوانند به راحتي با موبايل يا تلفن صحبت کنند و به اينترنت وصل شوند و فيبرنوري يکي از فناوري‌هايي است که مي‌تواند اين امکان را فراهم کند.
بکارگيري فيبرنوري براي انتقال اطلاعات از سال ۱۹۶۶ شکل گرفت ولي تا سال ۱۹۷۶ عملا در انتقال داده قابل استفاده نبود ولي اکنون شرکت‌هاي تلويزيون کابلي و شرکت‌هاي چند مليتي جهت انتقال داده‌ها و اطلاعات مالي در سراسر جهان و… از فيبرنوري استفاده مي‌کنند. اکنون در ايران با توجه به زياد شدن کاربران اينترنت، استفاده کنندگان از تلفن ثابت و موبايل و مهم‌تر از همه به خاطر اين که ايران در مسير شاهراه اطلاعات بين اروپا و چين قراردارد ضرورت استفاده از شبکه فيبرنوري حس شده و بهره‌برداري از آن اجرايي مي‌شود. البته بايد توجه داشت استفاده از فيبرنوري به موازات استفاده از بقيه سيستم‌هاي انتقال اطلاعات صورت مي‌گيرد.
فيبرنوري چه کاربردهاي ديگري دارد؟
استفاده از حسگرهاي فيبرنوري براي اندازه‌گيري کميت‌هاي فيزيکي مانند جريان الکتريکي، ميدان مغناطيسي، فشار، حرارت و جابجايي آلودگي آب‌هاي دريا، سطح مايعات، تشعشعات پرتوهاي گاما و ايکس بهره گرفته مي‌شود. يکي ديگر از کاربردها فيبرنوري در صنايع دفاعي و نظامي است که از آن جمله مي‌توان به برقراري ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدايت موشک‌ها و ارتباط زيردريايي‌ها اشاره کرد. فيبرنوري در پزشکي نيز کاربردهاي فراواني دارد از جمله در دزيمتري غدد سرطاني، شناسايي نارسايي‌هاي داخلي بدن، جراحي ليزري، استفاده در دندانپزشکي و اندازه‌گيري خون و مايعات بدن.

عتیقه زیرخاکی گنج