تعریفی کوتاه
فیبر نوری یا تار نوری ( Optical Fiber ) رشته باریک و بلندی از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند.
کابل فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابلهای معمولی است، با کابل فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد.
به بیان دیگر کابل فیبر نوری (fiber-optic cable و optical-fiber cable) نوعی کابل شبکه است که از رشته‌هایی از شیشه تشکیل شده که رشته‌ها درون یک محفظه عایق قرار گرفته‌اند.
این نوع کابل برای استفاده در مسافت زیاد و برای شبکه‌های داده با عملکرد بالا و ارتباطات از راه دور مورد ساخته شده است. در مقایسه با کابلهای مسی، کابل فیبر نوری پهنای باند بیشتری داشته و داده‌ها را در مسافت‌های طولانی‌تری انتقال می‌دهد.
بیشتر بخوانید:
اولین کسانی که به فکر استفاده از نور برای انتقال اطلاعات افتادند، انتشار نور را در جو زمین تجربه کردند.
اما وجود موانع مختلف نظیر گرد و خاک، دود، برف، باران، مه و… انتشار اطلاعات نوری در جو را با مشکل مواجه ساخت.
بعدها استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور مطرح شد. نور در داخل این کانال‌ها بوسیله آینه‌ها و عدسی‌ها هدایت می‌شد، اما از آنجا که تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها کار بسیار مشکلی بود این کار نیز غیر عملی تشخیص داده شد و مردود ماند.
شاید اولین تلاش در سیر تکاملی سیستم ارتباط نوری به وسیله الکساندر گراهام بل صورت گرفت که در سال ۱۸۸۰، درست ۴ سال پس از اختراع تلفن، اختراع تلفن نوری (فوتوفون) یا سیستمی که صدا را تا فواصل چندین صد متر منتقل می کرد، به ثبت رساند.
تلفن نوری بر مبنای مدوله کردن نور خورشید بازتابیده با به ارتعاش در آوردن آینه ای کار می کرد. گیرنده یک فتوسل بود. در این روش نور در هوا منتشر می شد و بنابراین امکان انتقال اطلاعات تا بیش از ۲۰۰ متر میسر نبود. به همین دلیل، اگرچه دستگاه بل ظاهراً کار می کرد اما از موفقیت تجاری برخوردار نبود.
ایده استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور (که اساس فیبرهای نوری امروزی است) برای اولین بار در سال ۱۸۴۰ توسط Daniel Colladon و Jacques Babinet در پاریس پیشنهاد شد.
کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح کردند. آنها مبنای کار خود را بر این گذاشتند که به سرعتی حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و بیشتر بر روی محیط‌های انتشار شیشه دست پیدا کنند.
این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود. این دو محقق انگلیسی، کاهش انرژی را تا آنجا می‌پذیرفتند که کمتر از ۲۰ دسی بل نباشد. اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند، اما شرکت آمریکائی (کورنینگ گلس) به این هدف دست یافت.
در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. در سال ۱۹۶۶ میلادی، دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشه‌ای هدایت می‌شود پیشرفت کردند که حاصل آن از کابلهای معمولی بسیار سودمندتر بود. چرا که فیبرنوری بسیار سبکتر و ارزانتر از کابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.
توسعه فناوری فیبرنوری از سال ۱۹۸۰ میلادی به بعد باعث شد که همواره مخابرات نوری بعنوان یک انتخاب مناسب مطرح باشد. تا سال ۱۹۸۵ میلادی در دنیا نزدیک به ۲ میلیون کیلومتر کابل فیبر نوری نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است.
در ایران در اوایل دهه ۶۰، فعالیت‌های پژوهشی در زمینه فیبرنوری در پژوهشگاه، برپایی مجتمع تولید فیبرنوری در پونک تهران را درپی داشت و در سال ۱۳۶۷، کارخانه تولید فیبرنوری در یزد به بهره برداری رسید.
عملاً در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. فعالیت استفاده از کابلهای نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند. در همان سال ۱۳۶۷ نخستین خط مخابراتی تار نوری بین تهران و کرج به کار افتاد.
اولین پروژه فیبرنوری با اجرای ۷۰۰ کیلومتر کابل با ۱۳ هزار کانال بین چندین مسیر با هزینه‌ای بالغ بر ۴۰ میلیارد ریال بین سالهای ۶۹ تا ۷۳ انجام شد. در برنامه دوم توسعه پروژه فیبرنوری با ۱۱۶۰۰ کیلومتر کابل با ۶۲۰ هزار کانال بین شهری با هزینه ۶۵۴ میلیارد ریال در سالهای ۷۴ تا ۷۸ به انجام رسید و نهایتاً در برنامه سوم توسعه ۱۷۸۵۰ کیلومتر تا ۲ میلیون کانال با پروتکشن بین شهرهای کشور با هزینه‌ای بالغ بر ۱۰۳۵ میلیارد در سالهای ۷۹ تا ۸۳ اجرا شد.
فیبر نوری از یک هسته (Core) و یک لایه روکش (Cladding) تشکیل شده که به دلیل تفاوت در ضریب شکست بین این دو، برای انعکاس داخلی کامل انتخاب شده است.
در فیبرهای کاربردی، روکش معمولاً با لایه ای از پلیمر آکریلات یا پلی آمید پوشانده می شود. این پوشش از فیبر در برابر آسیب محافظت می کند اما به خواص موج نوری آن کمک نمی کند.
فیبرهای روکش دار تکی (یا فیبرهایی که به صورت نواری یا دسته‌ای تشکیل می‌شوند)، یک لایه حائل شده از رزین سخت یا تیوب (لوله) هسته‌ای شکل در اطراف خود دارند تا هسته کابل را تشکیل دهند.
چندین لایه غلاف محافظ، بسته به نوع کاربرد، برای تعیین فرم کابل اضافه می شود. در مونتاژ فیبر گاهی شیشه‌های جذب کننده نور (تیره) را بین فیبرها قرار می‌دهند تا از نوری که از یک فیبر به داخل فیبر دیگر نشت می‌کند، جلوگیری کنند. قرار دادن این قطعه در فیبر باعث کاهش تداخل داده در فیبرها یا کاهش تداخل نوری در پروسه انتقال نور در فیبر دسته‌ای (چندتایی) می‌شود.
بیشتر بخوانید:
کابل فیبر نوری سیگنال‌های ارتباطی را با استفاده از پالس‌های نوری تولید شده توسط لیزرهای کوچک یا ال‌ای‌دی‌ها انتقال می‌دهند.
این کابل‌ها شامل تعدادی رشته‌های شیشه است که هر کدام از آنها فقط کمی از موی انسان باریک‌تر هستند.
مرکز هر رشته، هسته یا core نامیده می‌شود که مسیر نور برای حرکت را فراهم می‌کند. هسته یا core با یک لایه شیشه به نام cladding (روکش) که نور را انتقال می‌دهد احاطه شده تا از هدر رفت سیگنال جلوگیری شود و به نور اجازه دهد تا در طول کابل حرکت کند.
دو نوع اولیه کابلهای فیبر نوری، کابل های فیبری single mode و multi-mode هستند. کابل های single mode از رشته‌های بسیار باریک شیشه و یک لیزر برای تولید نور استفاده می‌کنند در حالی که فیبرهای multi-mode از ال‌ای‌دی برای این کار استفاده می‌کنند.
فیبرنوری سینگل مد یک رشته شیشه ای با قطر ۸.۳ تا ۱۰ میکرون(قطر کُر) است که یک پرتو تک موج را انتقال می دهد. منبع نور فیبر سینگل مد غالباً یک لیزر است که همین امر موجب گران تر شدن فیبر سینگل مد نسبت به مالتی مد می شود. با توجه به قطر کمتر، این نوع کابل برای مسافت های طولانی جهت کاهش افت سیگنال استفاده می شود. فیبر سینگل مد نسبت به فیبر مالتی مد دارای پهنای باند بیشتری می باشد.
فیبر مالتی مد حدود ۶۲.۵ میکرون قطر داشته و اجازه می دهد چندین سیگنال نور به طور همزمان از آن عبور کرده و چندین حالت از انتشار یا پاشندگی را ایجاد نمایند. پاشندگی پهنای باند و مسافت انتقال را در فیبر محدود می کند. این نوع از فیبر دارای قطر بیشتری بوده و مسافت انتقال کوتاهتری را پشتیبانی می کند. فیبر مالتی مد به طور معمول از LED برای ایجاد پالس نور استفاده می کند که باعث می شود از فیبر سینگل مد ارزان تر باشد.
شبکه‌های فیبری single mode معمولا از تکنیک های Wave Division Multiplexing (WDM) برای افزایش دادن میزان انتقال ترافیکی که می‌تواند در طول رشته حرکت کند، استفاده می‌کنند. WDM این اجازه را می‌دهد که نور با طول موج‌های مختلف ترکیب شود (multiplexing) وسپس جدا شود (de-multiplexing) و از این طریق ارتباطات متعددی از طریق یک پالس نور انجام می‌شود.
بزرگتر بودن قطر هسته
ساده تر بودن تزریق انرژی نور به داخل فیبر
امکانات بهتر برای اتصال فیبرها به یکدیگر
امکان استفاده از هر دو منبع نور LD و LED
فیبر چند‌مدی دارای اعوجاج بین مدی است.
پهنای باند فیبرهای چند مدی، کمتر از فیبر تک مدی است.
تلفات یا تضعیف در فیبرهای چند مدی بیشتر است.
امکان ساخت فیبرهای چند مدی طولانی(با طول بلند) کمتر است.
۳-ftth drop
کابل های فیبر نوری indoor یا کابل های فیبر نوری داخلی دارای استحکام کششی پایین تر و لایه محافظ ضعیف تری می باشند ، البته قابلیت جا به جایی آسان و روکش ضد حریق را دارا می باشد و البته مقرون به صرفه نیز هستند. در نقطه مقابل کابل های فیبر نوری Outdoor با ویژگی های نصب در فضاهای بیرونی مانند استحکام کششی بالاتر و روکش های با استحکام و فناوری و ساختار بالاتر قرار می گیرند. کابل های نوری داخلی indoor عمدتا برای نصب در شبکه های داخل ساختمان ها و اتصال بین تجهیزات شبکه مناسب می باشند.
کابل فیبر نوری Outdoor مناسب کاربری در فضای باز یا فضاهای بیرونی می باشد. کابل نوری Outdoor ویژگی انتقال سیگنال نوری را در شرایط محیطی سخت تر فراهم می نمایند. بنابراین ساختار آنها ضخیم تر و فناوری های به کار گرفته شده جهت تحمل شرایط پایداری کابل در محیط پیرامون نصب را دارا می باشند، به طور معمول کابل های فیبر نوری Outdoor دارای تیوب هایی هستند که تارهای نوری با ساختار لوز تیوب را در خود جای داده اند.
کابل دراپ فیبر نوری به طور خاص برای راهکار FTTH و در دو نوع Indoor و Outdoor طراحی شده است. کابل FTTH Drop Cable از ۲ تا ۱۲ کر و در انواع مهاردار (Self-support) و بدون مهار موجود می باشد و جهت مصارف داخل و خارج از ساختمان بصورت هوایی و کانالی بکار گرفته می شود.
کابل فیبر نوری سیمپلکس | Simplex Optical Fiber Cable
کابل فیبر نوری داپلکس | Duplex zipcord Optical Fiber Cable
کابل فیبر نوری ۹۰۰ میکرون | Tight Buffer 900 µm Optical Fiber Cable
کابل فیبر نوری تایت بافر | Tight Buffer Breakout Optical Fiber Cable
کابل فیبر نوری Outdoor خاکی۱۲-۲۴-۴۸-۷۲ کر
کابل فیبر نوری Outdoor کانالی ۱۲-۲۴-۴۸-۷۲ کر
کابل فیبر نوری Outdoor هوایی دو روکش ۳۶-۴ کر
کابل فیبر نوریOutdoor هوایی تک روکش ۳۶-۴ کر
OFC فیبر نوری رسانا
OFN فیبر نوری غیر رسانا
OFCG فیبر نوری رسانا، استفاده عمومی
OFNG فیبر نوری غیر رسانا، استفاده عمومی
OFCP فیبر نوری، رسانا ، plenum
OFNP فیبر نوری، غیر رسانا ، plenum
OFCR فیبر نوری، رساننده ، riser
OFNR فیبر نوری ، غیر رسانا ، riser
OPGW سیم زمینی کامپوزیت فیبر نوری
ADSS خود-پشتیبانی از تمام دی الکتریک
OSP کابل فیبر نوری ، خارج از زمین
MDU کابل فیبر نوری ، سکون چندگانه
کاربرد در مخابرات، یکی از مرسوم‌ترین کاربردهای کابل فیبر نوری انتقال اطلاعات توسط نور لیزر است.
کاربرد در حسگرها: استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه گیری کمیت‌های فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت، جابجایی، آلودگی آب‌های دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سالهای اخیر شروع شده‌است. در این نوع حسگرها، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره‌‌گیری می‌شود بدین ترتیب که ویژگی‌های فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازهگیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیر پذیر می‌شود.
کاربردهای نظامی: کابل فیبر نوری کاربردهای بی‌شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشک‌ها، ارتباط زیردریاییها (هیدروفون) را نام برد.
کاربردهای پزشکی: کابل فیبر نوری در تشخیص بیماری‌ها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می‌توان دُزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازهگیری مایعات و خون نام برد. همچنین تارهای نوری در دستگاه‌هایی به نام درون بین یا آندوسکوپ استفاده می‌شود تا به درون نای، مری، روده و مثانه فرستاده شود و درون بدن انسان به طور مستقیم قابل مشاهده باشد.
کاربرد فیبر نوری در روشنایی: از جمله کاربردهای کابل فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم به عنوان یک فناوری روشنایی متداول شده و در چند سال قرن اخیر توسعه و رشد فراوانی پیدا کرده‌است کاربرد آن در سیستم‌های روشنایی است. در این فناوری نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نورلامپهای الکتریکی) و یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری شده و از این طریق به محل مصرف منتقل می‌شود. به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که در جهت تابش مستقیم آن نیست منتقل می‌شود. امتیاز این نور که موجبات رشد سریع به کارگیری و توجه زیاد به این فناوری شده‌است این است که فاقد الکتریسیته گرما و تشعشعات خطرناک ماورای بنفش بوده (نور خالص و بی خطر) و دیگر اینکه با این فناوری می‌شود نور روز (بدون گرما و اشعه‌های ماورائ بنفش) را هم به داخل ساختمان‌ها و نقاط غیر قابل دسترسی به نور خورشید منتقل کرد.
ارزانتر : هزینه چندین کیلومتر کابل نوری نسبت به سیم های مسی کمتر است .
نازک تر : قطر فیبرهای نوری بمراتب کمتر از سیم های مسی است .
ظرفیت بالا : پهنای باند فیبر نوری بمنظور ارسال اطلاعات بمراتب بیشتر از سیم مسی است .
تضعیف ناچیز : تضعیف سیگنال در فیبر نوری بمراتب کمتر از سیم مسی است .
سیگنال‌های نوری : برخلاف سیگنال های الکتریکی در یک سیم مسی ، سیگنا ل ها ی نوری در یک فیبر تاثیری بر فیبر دیگر نخواهند داشت
مصرف برق پایین : با توجه به سیگنال ها در فیبر نوری کمتر ضعیف می گردند ، بنابراین می توان از فرستنده هائی با میزان برق مصرفی پایین نسبت به فرستنده های الکتریکی که از ولتاژ بالائی استفاده می نمایند ، استفاده کرد.
سیگنال‌های دیجیتال : فیبر نور ی مناسب بمنظور انتقال اطلاعات دیجیتالی است .
غیر اشتعال‌زا : با توجه به عدم وجود الکتریسیته ، امکان بروز آتش‌سوزی وجود نخواهد داشت .
سبک وزن : وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی (قابل مقایسه) است.
انعطاف پذیر : با توجه به انعظاف پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند : عکس برداری پزشکی ، لوله کشی و …استفاده می گردد.
