آشنایی با فیبر نوری

فیبرهای نوری رشته‌های بلند و نازکی از شیشه بسیار خالصند که ضخامتی در حدود قطر موی انسان دارند. آن‌ها در بسته‌هایی به نام کابل‌های نوری کنار هم قرار می‌گیرند و برای انتقال سیگنال‌های نوری در فواصل دور استفاده می‌شوند. از آن‌ها همچنین برای عکس‌برداری پزشکی و معاینه‌های فنی در مهندسی مکانیک استفاده می‌شود.

  

یک فیبر نوری چگونه نور را هدایت می‌کند؟ 

فرض کنید می‌خواهید یک باریکه نور را به طور مستقیم و در امتداد یک کریدور بتابانید. نور به‌راحتی در خطوط راست سیر می‌کند و مشکلی از این جهت نیست. حال اگر کریدور مستقیم نباشد و در طول خود خمیدگی داشته باشد، چگونه نور را به انتهای آن می‌رسانید؟ برای این منظور می‌توانید از یک آینه استفاده کنید که در محل خمیدگی راهرو قرار می‌گیرد و نور را در جهت مناسب منحرف می‌کند. اگر راهرو خیلی پیچ در پیچ باشد و خم‌های زیادی داشته باشد چه؟ می‌توانید دیوارها را با آینه بپوشانید و نور را به دام بیندازید به‌طوری‌که در طول راهرو از یک گوشه به گوشه دیگر بپرد؟ این دقیقا همان چیزی است که در یک فیبرنوری اتفاق می‌افتد. نور در یک کابل فیبرنوری، براساس قاعده‌ای موسوم به بازتابش داخلی، به طور مرتب به‌وسیله دیواره آینه‌پوش لایه‌ای که هسته را فراگرفته، به این سو و آن سو پرش می‌کند و در طول هسته پیش می‌رود. از آنجا که لایه آینه‌پوش اطراف هسته هیچ نوری را جذب نمی‌کند، موج نور می‌تواند فواصل طولانی را طی کند. به‌هر حال، برخی سیگنال‌های نوری در حین حرکت در طول فیبر، ضعیف می‌شوند که علت اصلی آن وجود برخی ناخالصی‌ها داخل شیشه است. میزان ضعیف‌شدن سیگنال به درجه خلوص شیشه به کار رفته در داخل فیبر و نیز طول موج نوری که درون فیبر سیر می‌کند، بستگی دارد. به طور معمول زمانی که از فیبرها در مسافت‌ها طولانی استفاده می‌شود، یک دستگاه تقویت‌کننده سر راه کابل قرار می‌گیرد که هم از سالم‌بودن سیگنال‌ها اطمینان حاصل می‌کند و هم نور را تقویت می‌کند. یکی از مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از کابل نوری دقت و ظرفیت زیاد انتقال اطلاعات در آن‌هاست. همین امر باعث می‌شود تا برق کمتری برای تولید سیگنال‌ها مصرف شود. از آنجا که امواج مختلف بر نور تأثیری ندارند، میزان پاشندگی آن و در نتیجه تلفات و تداخل اطلاعات در فیبرهای نوری بسیار کمتر از کابل‌های مسی است. در حال حاضر هزینه تولید فیبرنوری کمتر از کابل‌های مسی است؛ البته هزینه کارگذاری و نصب آن‌ها تا حدودی بیشتر از کابل‌های قدیمی است. این امر با پیشرفت فناوری‌های کابل‌کشی نوری در حال تغییر است و به‌زودی می‌توان کیلومترها کابل نوری را با هزینه‌ای بسیار کمتر از کابل‌های مسی تولید و مصرف کرد. فیبر نوری یکی از بهترین ابزار ارتباط دیجیتالی از جمله ارتباطات در شبکه‌های کامپیوتری است. با کابل‌های نوری مختلف می توان از 10 تا 110 گیگابایت دیتا را در یک ثانیه منتقل کرد.