ویژگی‌های اصلی کابل فیبرنور ی سینگل مد single mode
کابل فیبرنوری سینگل مد (Single Mode Fiber optic Cable) یا تک حالته یک نوع کابل فیبرنوری است که برای انتقال اطلاعات به کمک فیبرنور ی یا تار نازک از جنس شیشه یا پلاستیک طراحی شده است. این کابل‌ها برای انتقال داده‌ها با سرعت بالا و در فواصل طولانی مناسب هستند.
ویژگی‌های اصلی کابل فیبرنوری سینگل مد شامل:
- این کابل‌ها دارای یک تار نوری تک حالته می‌باشند. این فیبر نوری نازک و طولانی است و برای انتقال نور به کمک اصل انعطاف نوری عمل می‌کند.
- سینگل مد یا تک حالته به معنای این است که این نوع فیبر برای انتقال نور به یک حالت نوری (حالت اولیه) مناسب است.
۳.فیبرهای نوری تک مد معمولاً امکان انتقال نور با کیفیت و کاهش خطای کمتری در اطراف فیبر نوری را فراهم می‌کنند. این برای ارتباطات دوربرد مناسب می‌شود.
۴.فیبر نوری تک حالته به عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای انتقال داده‌ها در فواصل طولانی در شبکه‌های ارتباطات استفاده می‌شوند.
- این کابل‌ها برای ارتباطات اپتیکی، اینترنت فیبرنوری، شبکه‌های داده، اتصالات فیبرنوری در مراکز داده، و ارتباطات سریع در صنعت استفاده می‌شوند.
ساختار داخلی کابل فیبرنوری سینگل مد single mode
ساختار داخلی کابل فیبرنوری سینگل مد (Single Mode Fiber Cable) بر اساس نوع کابل و استانداردها ممکن است متغیر باشد، اما در کل، یک کابل فیبرنور سینگل مد معمولاً از چندین لایه تشکیل شده است. در اینجا یک توضیح کلی از ساختار داخلی ممکن است:
- لایه فیبر
– در لایه مرکزی کابل، یک یا چند تار فیبرنوری سینگل مد قرار دارند. این فیبرها از جنس شیشه یا پلاستیک با خواص نوری خاص ساخته شده‌اند و برای انتقال داده ها در قالب سیگنال نوری به کار می‌روند.
۲.لایه حمایتی
– پس از فیبر نوری، یک لایه حمایتی (Strength Member) به کابل افزوده می‌شود. این لایه به عنوان ساختار تقویتی عمل می‌کند و مانع از تغییر شکل غیرمطلوب فیبرها می‌شود.
- لایه پوششی
– لایه‌های پوشش دهنده به عنوان عایق و محافظ برای فیبر نوری عمل می‌کنند. این لایه‌ها ممکن است از مواد مختلفی نظیر PVC (پلی‌وینیل کلراید) یا LSZH (Low Smoke Zero Halogen) ساخته شوند. هدف این لایه‌ها محافظت از فیبرها در برابر آسیب‌های محیطی نظیر رطوبت، گرد و غبار و خمش است.
- لایه فوم یا جداکننده
– برخی از کابل‌های فیبرنوری ممکن است یک لایه فوم یا جداکننده داشته باشند که فیبرها را از یکدیگر جدا نگه می‌دارد و از افت انحنای نور در زمان انتقال جلوگیری می‌کند.
- لایه پوشش خارجی
– لایه پوشش خارجی به عنوان پوشش نهایی کابل عمل می‌کند و محافظت اضافی در برابر آسیب‌های محیطی فراهم می‌کند. این لایه ممکن است از مواد مقاوم به آب، خوردگی، و UV ساخته شده باشد.
نحوه ی عبور سیگنال (پالس نوری )از فیبر سینگل مد single mode
این فیبرها دارای دو لایه اصلی هستند: هسته (Core) و پوسته (Cladding).
- هسته (Core):هسته فیبرنور ماده‌ای با شاخص شکست نور (refractive index) بالا دارد که نور را در خود جلب می‌کند. این شاخص شکست بیشتر از شاخص شکست محیط خارجی (پوسته) است.
- پوسته (Cladding):پوسته حول هسته قرار دارد و دارای شاخص شکست کمتری نسبت به هسته است. این شاخص شکست پایین تر از شاخص شکست هسته و از شاخص شکست محیط خارجی (معمولاً هوا) بیشتر است.
وقتی نور در داخل هسته حرکت می‌کند و به مرز هسته و پوسته می‌رسد، برخورد با مرز دو محیط با شاخص شکست مختلف ایجاد می‌شود. اگر زاویه ورودی نور به این مرز کمتر از زاویه شکستنده باشد، نور به سمت هسته بازتاب می‌شود و در هسته حرکت می‌کند. این اصل به نام اصل انعطاف نوری یا تفسیر کلی داخلی نوری شناخته می‌شود.
در واقع، این اصل اجازه می‌دهد که نور در طول هسته حرکت کند و از از دست رفتن انرژی به دلیل تشتت (scattering) کمتری نسبت به فیبرنور چند مد (Multimode Fiber) برخوردار باشد. به دلیل اینکه تنها یک حالت نوری (حالت اصلی) در هسته تشکیل می‌شود، این فیبرها به نام “سینگل مد” معروف هستند.
این ویژگی از اصل انعطاف نوری، کابل‌های فیبرنوری سینگل مد را برای انتقال داده‌ها با سرعت بالا و در فواصل طولانی بسیار مناسب کرده است.
کابل فیبرنوری مالتی مد multimode fiber optic
فیبرنوری مالتی مد (Multimode Fiber) یک نوع فیبرنوری است که برای انتقال اطلاعات از طریق چندین مسیر یا حالت نوری (حالت‌های گوناگون) به کار می‌رود. این نوع فیبرنوری با توجه به ویژگی‌های خود معمولاً برای انتقال داده‌ها در فواصل کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی‌های اصلی فیبرنوری مالتی مد عبارتند از:
۱.هسته بزرگ:هسته فیبرنوری مالتی مد نسبت به هسته فیبرنوری سینگل مد بزرگتر است. این ویژگی باعث می‌شود که چندین حالت نوری (حالت‌ها) بتوانند از طریق فیبر حرکت کنند.
- فواصل کوتاه: به دلیل اینکه چندین حالت نوری در فیبر حرکت می‌کنند و هر حالت نوری می‌تواند در یک زمان متفاوت حرکت کند، فیبرنور مالتی مد برای انتقال داده‌ها در فواصل کوتاه مناسب است. این امکان از مشکلات افت انتقال در فواصل طولانی که در فیبرنور سینگل مد وجود دارد، کاسته می‌شود.
- استفاده در شبکه‌های محلی (LAN): فیبرنور مالتی مد معمولاً در شبکه‌های محلی (LAN)، اتصالات داخلی ساختمان، و کاربردهای کوتاه مدت مانند اتصالات داخلی در یک مرکز داده به کار می‌رود.
- نصب و اتصال آسان: این نوع فیبرنور به دلیل هسته بزرگتر و انتقال اطلاعات در فواصل کوتاه، در فرآیند نصب و اتصال آسان‌تر است.
- مناسب برای انتقال داده‌های چندگانه: فیبرنور مالتی مد به دلیل استفاده از چندین حالت نوری، برای انتقال داده‌های چندگانه (مانند انتقال چندین سیگنال به یک زمان) مناسب است.
برخلاف فیبرنور سینگل مد که برای انتقال داده‌ها در فواصل بلند و با سرعت بالا مناسب است، فیبرنور مالتی مد به خاطر کاربردهای کوتاه مدت و در فواصل کوتاه بهترین عملکرد را ارائه می‌دهد.
تفاوت فیبر نوری سینگل مد و مالتی مد
فیبر نوری Single mode ، تک حالته یا سینگل مد، از نظر نامگذاری معنای عملکرد حرکتی نور را در خود دارا می باشد ، این فیبر امکان انتقال یک نوع از حالت نور را در طول مسیر خود فراهم می نماید ، در حالی که فیبر نوری مالتی مد multimode، مالتی مد امکان انتقال حالت های مختلفی از نور را ایجاد می نماید. تفاوت بین نوع حرکت تک حالته و چند حالته نور عمدتا به دلیل تفاوت در قطر هسته این فیبر ها شکل می گردد ، که ویژگی های بیشتری را در انتقال شامل طول موج و منبع نور ، پهنای باند ، فواصل قابل پشتیبانی و هزینه های راه اندازی و.. را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.
اندازه هسته فیبر های نوری
فیبر نوری سینگل مد Single mode fiber دارای قطر هسته به مراتب کوچک تری نسبت به فیبر نوری مالتی مد multimode می باشد. به طور معمول قطر فیبر نوری سینگل مد ۹µm بیان می شود، گرچه با توجه به مدل های مختلف فیبر های نوری سینگل مد این قطر بین ۷.۶µm تا ۱۰.۵µm (میکرو متر یا میکرون) متغیر است، فیبر نوری مالتی نیز دارای دو سایز از لحاظ قطر می باشند که معمولا ۵۰µm و ۶۲.۵µm در نظر گرفته می شوند ،همین قطر بزرگتر در فیبر های نوری مالتی مد امکان عبور حالت های بیشتر نور را فراهم می سازد.
کلد Cladding یا روکش هسته که در واقع هسته فیبر را احاطه نموده است و نقش کلیدی در انکسار نور و ایجاد شکست جهت حرکت صحیح نور (ضریب شکست حاصل تفاوت حرکت نور در هسته و کلد یا فرایند به دام انداختن نور در فیبر ) در فیبر ایجاد می نماید، در هر دو نوع مالتی مد و سینگل مد دارای قطر یکسان بوده و برابر با ۱۲۵µm میکرومتر یا میکرون می باشد.
رنگ بندی فیبرنوری
در فیبرنورهای مالتی مد، معمولاً از سیستم رنگ بندی مختصری برای تمایز بین انواع فیبرنورها استفاده می‌شود.این سیستم رنگ بندی به عنوان “رنگ بندی فیبرنوری” یا “Color Coding” شناخته می‌شود.این سیستم اغلب بر روی اطراف فیبرنوری، انتهای فیبر، یا کانکتورها نشان داده می‌شود و به کابل‌ها و اتصالات فیبرنوری کمک می‌کند تا به راحتی تشخیص داده شوند.در ادامه، چندین مثال از سیستم رنگ بندی فیبرنورهای مالتی مد آورده شده است:
- رنگ بندی به اساس حالت نوری (OM): معمولاً فیبرنورهای مالتی مد با OM1، OM2، OM3 و OM4 در طراحی شبکه‌ها استفاده می‌شوند. در اینجا رنگ بندی معمولاً بر اساس پوشش لیزری فیبرنور ی و عملکرد آن در فواصل مختلف صورت می‌گیرد.
- رنگ بندی به اساس تعداد حالت نوری: برخی از سیستم‌های رنگ بندی ممکن است از تعداد خطوط رنگ مختلف برای نشان دادن تعداد حالت نوری در فیبرنوری استفاده کنند. به عنوان مثال، یک فیبر دوحالته ممکن است با یک خط رنگ آبی و یک خط رنگ نارنجی نمایش داده شود.
۳.رنگ بندی به اساس نوع و کاربرد: برخی از تولیدکنندگان ممکن است از رنگ‌های مختلف برای نمایش نوع و کاربرد خاص فیبرها استفاده کنند. به عنوان مثال، رنگ زرد معمولاً برای فیبرهای مالتی مد استفاده می‌شود.
پهنای باند در فیبرهای تک حالته و چند حالته
پهنای باند (Bandwidth) در فیبرنورهای مالتی مد (Multimode Fiber) یکی از ویژگی‌های مهم است که به نوعی حداکثر حجم اطلاعاتی است که می‌توان از طریق فیبرنوری منتقل کرد. پهنای باند مشخص می‌کند که چه قدر فاصله و چه قدر تعداد اطلاعات (حالت نوری) می‌تواند از فیبرنور منتقل شود. پهنای باند به واحد هرتز (Hz) یا مگاهرتز (MHz) اندازه‌گیری می‌شود.
برای فیبرنورهای مالتی مد، پهنای باند به دو شکل ارائه می‌شود:
۱.پهنای باند به صورت طول موج (Wavelength Bandwidth):
– این نوع پهنای باند معمولاً به ازای طول موج خاصی از نور ارائه می‌شود. برای مثال، در فیبرنورهای مالتی مد، پهنای باند به صورت طول موج ممکن است برای ۸۵۰ نانومتر (nm) یا ۱۳۰۰ نانومتر اعلام شود. این نوع پهنای باند مرتبط با قدرت و توان سیگنال در این طول موج خاص است.
- پهنای باند به صورت عرض پالس (Modal Bandwidth):
– این نوع پهنای باند بر اساس تعداد و نوع حالت‌های نوری (مد) در فیبرنوری تعریف می‌شود. پهنای باند به صورت عرض پالس معمولاً به واحد مگاهرتز (MHz) یا گیگاهرتز (GHz) است. برای مثال، یک فیبرنوری ممکن است پهنای باند ۵۰۰ مگاهرتز داشته باشد.
معمولاً فیبرنورهای مالتی مد با پهنای باند بیشتری نسبت به فیبرنورهای سینگل مد (Single Mode Fiber) برخوردارند. این ویژگی آنها را برای کاربردهای کوتاه مدت و در محیط‌های محدود مانند شبکه‌های محلی (LAN) و اتصالات داخلی در ساختمان‌ها مناسب می‌کند.
