الألياف البصرية عبارة عن خيط زجاجي أرق من شعرة الإنسان محاط بغلاف بلاستيكي واقٍ وهو مستخدم لنقل البيانات عن طريق إشارة ضوئية. حيث يسمح بنقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة الضوء، مع عدم وجود قيود على السرعة تقريبًا.
جدول المحتويات
ما هي الألياف البصرية
الألياف الضوئية هي الوسيلة والتقنية المرتبطة بنقل المعلومات في شكل نبضات ضوئية في سلك أو ألياف زجاجية أو بلاستيكية.
يحتوي كابل الألياف الضوئية على عدد من هذه الألياف الزجاجية . حيث يتم تغليف قلب الألياف بطبقة أخرى من الزجاج تسمى “الكسوة الضوئية”. وطبقة تسمى الطلاء تحمي الغلاف البصري ، ثم يضيف غلاف الكابل الطبقة الواقية النهائية.
أنواع الألياف البصرية
تعد الألياف متعددة وأحادية النمط النوعين الرئيسيين من كابلات الألياف الضوئية. بحيث لكل منها مميزاتها واستعمالاتها.
ألياف متعددة النمط
يمكن أن تتبع أشعة الضوء مسارات مختلفة حسب زاوية الانكسار. لذلك يمكن أن تصل الأشعة إلى نهاية الخط في أوقات مختلفة، مع تشتت معين للإشارة. يتم استخدامها بشكل عام للمسافات القصيرة ، وباعثها عبارة عن صمام ثنائي باعث للضوء وأداء يبلغ حوالي 1 جيجابت / كم.
تُستخدم الألياف متعددة الأوضاع عمومًا لمسافات قصيرة (في حدود مائة متر). وهو الأكثر استخدامًا للشبكات الخاصة (LAN).
كما تتوفر الألياف متعددة النمط في أربع صفات: OM1 ، OM2 ، OM3 ، OM4.
الألياف أحادية النمط
تتبع الأشعة مسارًا واحدًا. لأنه يحتوي على نواة دقيقة (بترتيب طول الموجة للإشارة المرسلة) بحيث يكون مسار الانتشار للأنماط المختلفة مباشرًا عمليًا. تشتت الإشارة تقريبًا منعدم، لذلك احتمال فقدان الإشارة احتمال ضعيف جدا.
يبلغ أدائها حوالي 100 جيجابت / كم ، ويمكن أن يكون معامل الانكسار ثابتًا أو متناقصًا. تستخدم هذه الألياف بشكل أساسي في المواقع البعيدة. يتطلب القطر الصغير للنواة طاقة انبعاث كبيرة، وبالتالي فإن ثنائيات الليزر المستعملة باهظة الثمن نسبيًا. نظرًا لسرعاتها العالية جدًا ، تُستخدم هذه الألياف بشكل أساسي في المواقع ذات المسافات الطويلة والبعيدة جدًا.
تتوفر الألياف أحادية الوضع في نوعين: OS1 ومؤخراً OS2. الأداء مكافئ مع ميزة OS2 التي يكون ضعفها أقل عند طول موجة 1383 نانومتر.
مميزات الألياف البصرية
عند التثبيت باستخدام كبلات Ethernet ، تكون المسافة محدودة بـ 100 متر. هذا ليس هو الحال مع الألياف الضوئية (2000 متر أو أكثر).بالإضافة إلى ذلك، لديها بعض المميزات المذهلة:
- عرض النطاق الترددي يكاد يكون غير محدود في وضع واحد
- الألياف غير حساسة للاضطرابات الكهرومغناطيسية
- سرعات نقل أسرع بكثير ، حوالي 100 مرة أسرع من الشبكة النحاسية الحالية
مشاكل الألياف البصرية
البنيات التحتية لاستعمال الألياف البصرية جد محدودة. لأنه يمكن استخدام كابل الألياف الضوئية على الأرض فقط. وفي بعض الأحيان تستخدم الأعمدة.
مصادر انبعاث الضوء ذات الطاقة المنخفضة تقتصر على الطاقة المنخفضة. على الرغم من توفر أجهزة إرسال عالية الطاقة لتحسين مصدر الطاقة ، ولكنه يستلزم تكلفة إضافية. وبالتالي يمكن أن يترتب على ذلك تكلفة عالية. بالإضافة إلى:
- الهشاشة: الألياف الضوئية هشة نوعًا ما وأكثر عرضة للتلف مقارنة بالأسلاك النحاسية. من الأفضل عدم لف أو ثني كابلات الألياف الضوئية ، على مسؤوليتك.
- المسافة: يجب أن تبقى المسافة بين المرسل والمستقبل قصيرة واستعمال مكررات تضخيم الإشارة.
استخدامات الألياف البصرية
بالنسبة لمصطلح «optronics»، فهو له دلالة على النظام، ويعين المستشعرات، والأجهزة، والأدوات، والأجهزة، والمعدات، والأنظمة، التي تجمع بين البصريات والالكترونيات المستخدمة في العديد من المجالات، من بينها:
استخدام الألياف البصرية في المجال العسكري والدفاع:
لدى المعدات البصرية عدة مزايا في المجال العسكري وذلك بسبب دقتها حيث عندما تنبعث، يكون انبعاثها أكثر توجيهًا من الرادار وفي الدقة الزاوية، وهي جودة تقليدية للبصريات. تعمل Optronics على تحسين المراقبة في ساحة المعركة، وذلك لمساعدة الملاحة والقيادة والتعرف على الأهداف وتحديدها وتوجيه الأسلحة. لتحييد هذه المعدات الفعالة للغاية ، فإن الإجراءات المضادة الإلكترونية في تطور قوي للغاية.
استخدام الألياف البصرية في الفضاء:
تشارك الإلكترونيات الفضائية في مساعدة الملاحة عبر الأقمار الصناعية (أجهزة استشعار الأفق أو النجوم)، ومراقبة الأرض والفضاء، ورصد الموارد الأرضية، وعلم الفلك، وما إلى ذلك. وهناك أيضًا برامج بحثية في الاتصالات الفضائية عن طريق الليزر، مخصصة للإرسال على مسافات بعيدة جدًا، على سبيل المثال بين الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض والأقمار الصناعية ذات المدار المنخفض.
استخدام الألياف البصرية في الاتصالات
من بين الأسباب التي تفسر الاستخدام المتزايد للألياف الضوئية في الاتصالات السلكية واللاسلكية ، يمكننا الاستشهاد بما يلي: انخفاض تبدد الاشارة، وعرض النطاق الترددي العالي ، والخفة ، والحجم المنخفض ، وإمكانية التعرض للجهد العالي ، وعدم وجود شرارات ، والتوصيل ، والحلقات الأرضية ، والإشعاع ، عدم الحساسية الاضطرابات البصرية أو الكهرومغناطيسية . محطات الألياف الضوئية عالية السعة متوفرة الآن بأسعار تنافسية.
في الاتصالات ، تُستخدم الألياف الضوئية لنقل المعلومات ، سواء كانت محادثات هاتفية أو صورًا أو بيانات.
استخدام الألياف البصرية في الصناعة
في مجال. التصنيع ، نجد المزيد والمزيد من معدات الليزر للقطع واللحام والنقش. تشارك Optronics أيضًا في التحكم الصناعي ، لقياسات: درجة الحرارة ، التدفق (السوائل) ، الإزاحة ، السرعة ، التسارع ، الضغط (السوائل ، الصوتيات) ، الرطوبة ، الضغوط ، القوى ، الأحمال ، الغاز ، التلوث ، المستوى (السوائل) ، الاهتزازات ، الصدمات ، عزم الدوران ، أشكال الأسطح. لا تزعج أجهزة الاستشعار التي لا تلامس الظواهر المرصودة ، ويمكن أن تعمل في وجود مادة كيميائية (تآكل) ، ميكانيكية (اهتزازات ، ضغط ، صدمة) ، حرارية ، كهربائية ، مغناطيسية أو إشعاعية (نووية البيئة) ، وذلك بفضل إمكانية تحريك المستشعر بعيدًا عن نقطة القياس. يأخذون مكانًا متزايدًا في الروبوتات (التعرف من خلال معالجة الصور) ، والمراقبة الصناعية والبيئية ، والتحليل الكيميائي ، والقياس ، … يتم تقديمها في وسائل النقل ، للمساعدة في الرؤية ، ومكافحة الاصطدام .
الاستخدامات المتنوعة للألياف البصرية
تأخذ الصورة مكانة متزايدة في الحياة اليومية، وترافق أجهزة البصريات “عامة الناس” هذا الانفجار الذي شهدته الصورة السمعية والبصرية، وكذلك في التقاط الصور كما في التصوير المرئي (كاميرات الفيديو، والكاميرات الرقمية، شاشات العرض ومشغلات الأقراص المضغوطة وما إلى ذلك).
استخدام الألياف البصرية في البحث العلمي
تشارك العديد من أجهزة الاستشعار البصري في مشاريع علمية واسعة النطاق، مثل Laser Megajoule في CEA ، في علم الفلك ، وكذلك في المختبرات البحثية والجامعية والصناعية.
استخدام الألياف البصرية في الطب
يستخدم المجال الطبي عددًا متزايدًا من الأجهزة البصرية، سواء للتشخيص (التصوير الحراري، التصوير بالليزر) وللرعاية نفسها (الجراحة، إزالة الشعر بالليزر).تستخدم الأدوات الطبية الألياف الضوئية لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الإضاءة ونقل الصور ونقل إشارة الليزر.
تشتمل الكثير من الألياف المستخدمة في هذه التطبيقات على إضاءة الموقع، إما كمكون متكامل للجهاز أو كمصدر فردي للضوء.
- منظار الحنجرة (إضاءة الشفرة)
- منظار العين ثنائي العينين غير المباشر
- أمنيوسكوب
- منظار الأذن البيطري
- إضاءة المجهر
- منظار الشرج (بضوء حلقي)
- قسطرة القلب
- منظار الأذن.
