فیبر نوری به تکنولوژی انتقال داده‌ها به صورت پالس‌های نور در امتداد فیبرهای شیشه‌ای یا پلاستیکی گفته می‌شود. یک کابل فیبر نوری حاوی تعداد مختلفی از فیبرهای شیشه‌ای است و می‌تواند صدها فیبر را شامل شود. لایه شیشه‌ای دیگری به نام روکش، هسته فیبر شیشه‌ای را احاطه کرده است. لایه لوله بافر از روکش محافظت می‌کند و یک لایه ژاکت به عنوان لایه محافظ نهایی برای رشته فردی عمل می‌کند.
کابل‌های فیبر نوری به دلیل مزایایی که نسبت به کابل‌های مسی دارند معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از این مزایا شامل پهنای باند و سرعت انتقال بالاتر است. ما در این مقاله قصد داریم درباره این که فیبر نوری چیست صحبت کنیم و کاربردهای آن را مورد بررسی قرار دهیم؛ برای آشنایی بیشتر با فیبرهای نوری ادامه مطلب را مطالعه کنید.
تاریخچه فیبر نوری در جهان
ایده استفاده از نور برای انتقال اطلاعات به قرن نوزدهم بازمی‌گردد، زمانی که الکساندر گراهام بل در سال 1880 دستگاهی به نام فوتوفون را اختراع کرد که امکان انتقال صدا از طریق نور را فراهم می‌کرد. در دهه 1950، دانشمندان متوجه شدند که شیشه می‌تواند برای هدایت نور مورد استفاده قرار گیرد، اما افت سیگنال بالا مانع از کاربرد عملی آن شد. این مشکل تا سال 1966 ادامه داشت تا اینکه چارلز کائو، دانشمند بریتانیایی-چینی، موفق شد مفهوم انتقال داده از طریق فیبرهای نوری با حداقل افت سیگنال را ارائه دهد. این کشف مهم، که بعدها جایزه نوبل فیزیک را برای او به ارمغان آورد، پایه‌گذار توسعه فناوری فیبر نوری شد.
در دهه 1970، شرکت‌های مخابراتی و فناوری، از جمله کورنینگ، توانستند فیبرهای نوری با افت سیگنال بسیار کم تولید کنند. در سال 1988، اولین کابل فیبر نوری بین‌قاره‌ای (TAT-8) در بستر اقیانوس اطلس نصب شد که آمریکا و اروپا را به هم متصل می‌کرد. از آن زمان، فناوری فیبر نوری به‌سرعت گسترش یافت و امروزه به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین روش‌های انتقال داده با سرعت بالا در سراسر جهان استفاده می‌شود. با پیشرفت‌های مداوم، این فناوری همچنان در حال تحول است و زیرساخت ارتباطات جهانی را متحول کرده است.
کاربرد فیبر نوری در صنایع مختلف
طیف وسیعی از صنایع از کابل‌های فیبر نوری برای اتصال مطمئن و سریع استفاده می‌کنند. از این صنایع می‌توان موارد زیر را نام برد:
۱- شبکه‌های کامپیوتری و مراکز پخش شبکه‌های کامپیوتری به دلیل توانایی فیبر نوری در انتقال داده و ارائه پهنای باند بالا، از فیبر نوری استفاده می‌کنند.
۲- فیبر نوری اغلب در رادیو، تلویزیون و الکترونیک برای ارائه اتصالات و عملکرد بهتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۳- فیبر نوری را می‌توان برای پشتیبانی از اتصالات از راه دور بین شبکه‌های کامپیوتری در مکان‌های مختلف نصب کرد.
۴- در محیط‌های زیر دریا نیز از فیبر نوری استفاده می‌شود؛کابل‌های فیبر نوری می‌توانند در آب غوطه‌ور شوند و نیازی به تعویض مکرر ندارند و به همین دلیل در محیط‌هایی که در معرض خطر بیشتری هستند (مانند زیر دریا) استفاده می‌شوند.
۵- همچنین صنایع نظامی و فضایی از فیبر نوری به عنوان وسیله‌ای برای ارتباط و انتقال سیگنال علاوه بر توانایی آن در ارائه سنجش دما استفاده می‌کنند.
۶- فیبر نوری پزشکی معمولا در انواع مختلف ابزار پزشکی برای تامین روشنایی دقیق کاربرد دارد. همچنین به‌صورت قابل توجهی موجب فعال شدن حسگرهای زیست‌پزشکی شده که برای روش‌های پزشکی کم‌تهاجمی بسیار کارآمد است.
۷- از آنجایی که فیبر نوری در معرض تداخل الکترومغناطیسی نیست، برای آزمایش‌های مختلف مانند اسکن MRI ایده‌آل است. سایر کاربردهای پزشکی فیبر نوری شامل تصویربرداری اشعه ایکس، آندوسکوپی، نور درمانی و میکروسکوپ جراحی است.
فیبر نوری چگونه کار می‌کند؟
همانطور که در پاسخ به سوال فیبر نوری چیست ذکر شد، این فیبر برای انتقال داده‌ها کاربرد دارد. فیبر نوری داده‌ها را به شکل ذرات نور یا فوتون‌ها منتقل می‌کند که از طریق کابل فیبر نوری پالس می‌شوند. در این کابل‌ها هسته الیاف شیشه و روکش، هر کدام از ضریب شکست متفاوتی برخوردار هستند که نور ورودی را در یک زاویه مشخص منحرف می‌کنند. سیگنال‌های نوری به دلیل متراکم‌تر بودن لایه‌های شیشه‌ای با سرعت نور حرکت نمی‌کنند، در عوض حدود ۳۰ درصد کندتر از سرعت نور حرکت می‌کنند.
برای تجدید یا تقویت سیگنال در طول سفر، انتقال فیبر نوری گاهی اوقات به تکرارکننده‌هایی در فواصل دور نیاز دارد. این تکرار کننده‌ها، سیگنال نوری را با تبدیل آن به سیگنال الکتریکی، پردازش آن سیگنال الکتریکی و ارسال مجدد سیگنال نوری، بازسازی می‌کنند. کابل‌های فیبر نوری اکنون قادر به پشتیبانی از سیگنال‌های ۱۰ گیگابیت بر ثانیه هستند.
انواع کابل‌های فیبر نوری
فیبر چند حالته و فیبر تک حالته دو نوع اصلی کابل فیبر نوری هستند که در ادامه بیشتر با آن‌ها آشنا می‌شویم.
۱- فیبر تک حالته
فیبر تک حالته به دلیل قطر کوچک‌تر هسته فیبر شیشه‌ای برای مسافت‌های طولانی‌تر استفاده می‌شود. دهانه کوچک‌تر فیبر تک حالته، نور را به یک پرتو منفرد جدا می‌کند، مسیر مستقیم‌تری ارائه می‌دهد و سیگنال را قادر می‌سازد مسافت طولانی‌تری را طی کند.
فیبر تک حالته همچنین پهنای باند بسیار بالاتری نسبت به فیبر دارد. معمولا از لیزر برای منبع نور فیبر تک حالته استفاده می‌شود. فیبر تک حالته معمولاً گران‌تر است زیرا برای تولید نور لیزر در دهانه کوچک‌تر به محاسبات دقیق نیاز دارد.
۲- فیبر چند حالته
فیبر چند حالته معمولا برای استفاده در فواصل کوتاه کاربرد دارد. دهانه بزرگتر هسته به سیگنال‌های نور اجازه می‌دهد تا در طول مسیر بازتابیده، بیشتر منعکس شوند. قطر بزرگتر شرایطی را فراهم می‌کند تا چندین پالس نور از طریق کابل در یک زمان ارسال شود که منجر به انتقال داده بیشتر خواهد شد. این کار امکان از دست دادن یا کاهش سیگنال را بیشتر می‌کند. فیبر نوری چند حالته معمولاً از یک LED برای ایجاد پالس نور استفاده می‌کند.
مزایای فیبر نوری چیست؟
کابل‌های فیبرنوری عمدتا به دلیل مزایایی که نسبت به کابل‌های مسی دارند جایگزین مناسبی برای آن‌ها محسوب می‌شوند. مزایای فیبر نوری شامل موارد زیر می‌شود:
- عدم نیاز نور به افزایش سیگنال برای حرکت بیشتر
- عدم تداخل الکترومغناطیسی
- امکان غوطه‌ور شدن در آب
- عمر طولانی با توجه به متریال
- قوی‌تر، سبک‌تر و نازک‌تر از سیم‌های مسی
- عدم نیاز به نگهداری و تعویض مجدد
چرا اینترنت فیبر نوری؟ سرعتی فراتر از انتظار!
فیبر نوری نسل جدید اینترنت پرسرعت است که با انتقال داده‌ها از طریق پالس‌های نوری، سرعتی چندین برابر اینترنت‌های معمولی ارائه می‌دهد. با این فناوری، می‌توانید فیلم‌های 4K را بدون تأخیر ببینید، بازی‌های آنلاین را بدون لگ اجرا کنید و دانلودهای حجیم را در چند ثانیه انجام دهید! علاوه بر این، پایداری فوق‌العاده فیبر نوری باعث می‌شود تا در هر شرایطی، اتصال شما بدون قطعی و افت سرعت باقی بماند.
اما مزایای فیبر نوری فقط به سرعت و پایداری محدود نمی‌شود! این فناوری مصرف انرژی کمتری دارد، از نویزهای الکترومغناطیسی مصون است و حتی امنیت بیشتری در انتقال داده‌ها فراهم می‌کند. اگر به دنبال اینترنتی قدرتمند، سریع و آینده‌نگر هستید، فیبر نوری بهترین انتخاب برای خانه یا محل کار شماست!
