انواع کابل های فیبر نوری

انواع کابل های فیبر نوری : فناوری فیبر یا فیبر نوری یک سیستم ارتباطی موثر مبتنی بر کابل است. قابل اعتماد، همه کاره است و به طور گسترده در بسیاری از برنامه ها و صنایع استفاده می شود.کابل فیبر نوری برای انتقال اطلاعات از طریق پالس های نور که از یک یا چند لوله پلاستیکی یا شیشه ای شفاف عبور می کند استفاده می شود.

در برخی موارد، این می تواند بیش از چند صد لوله باشد. هر یک از این رشته‌ها کمی پهن‌تر از یک تار موی معمولی است و معمولاً توسط یک لایه روکش فلزی بیشتر احاطه شده است که آن نیز پلاستیکی یا شیشه‌ای است اما با تراکم متفاوتی نسبت به رشته داخلی اصلی ساخته شده است. برای یادگیری تخصصی فیبر نوری در دوره آموزش فیبر نوری مجتمع فن و کار ثبت نام کنید.

غلاف متشکل از چندین لایه پوشش عایق نیز در اطراف الیاف روکش شده پیچیده شده است. این معمولاً شامل یک پوشش محافظ است که به عنوان یک لوله بافر شناخته می شود و به دنبال آن یک پوشش بیرونی نهایی برای محافظت از کل کابل چند رشته ای طراحی شده است.

ویدئوی معرفی انواع کابل های فیبر نوری

استفاده از این کابل ها نسبت به سایر انواع کابل های ارتباطی مزایای زیادی دارد مانند پهنای باند این کابل ها بالا است و آسیب پذیری کمتری نسبت به کابل های فلزی در برابر تداخل، نازک تر بودن، سبک تر بودن و انتقال داده ها به صورت دیجیتالی. از معایب اصلی این کابل ها نصب گران، ظریف تر و سخت بودن نصب آن ها با یکدیگر است.

این کابل ها برای شبکه های LAN ضروری هستند. بنابراین شرکت های مخابراتی در حال جایگزینی خطوط تلفن با این کابل ها هستند. روزی همه ارتباطات از فیبر نوری استفاده خواهند کرد. ملاحظات طراحی این کابل ها عمدتاً شامل ظاهر، ناهمواری، دوام، استحکام کششی، اشتعال پذیری، اندازه، محدوده دما و انعطاف پذیری آن است.

موارد استفاده از کابل فیبر نوری

کابل های نوری معمولاً در کاربردهای مختلفی مانند اینترنت و پهنای باند، خطوط تلفن، شبکه و مخابرات یافت می شوند. کاربردهای اضافی کابل فیبر نوری در خانه و محل کار شامل نورپردازی و دکوراسیون داخلی است. کابل فیبر نوری در مقایسه با کابل کشی های سنتی حجیم تر، باعث صرفه جویی در فضا می شود. این توانایی همچنین باعث محبوبیت بسیاری از ویژگی های ایمنی و روشنایی در وسایل نقلیه شده است. فن آوری های فیبر نوری به طور گسترده در بسیاری از زمینه های حرفه ای دیگر نیز استفاده می شود، از جمله در کاربردهای پزشکی، برای بازرسی های مکانیکی دقیق، و به عنوان حسگرهایی برای نظارت و کنترل جریان انواع مختلف جریان های الکتریکی، صداها و مواد شیمیایی.

اینترنت و شبکه فیبر نوری

کابل اینترنت فیبر نوری به طور فزاینده ای محبوب است. این به دلیل سرعت و پهنای باند بالاتری است که می‌تواند در مقایسه با سیگنال‌های استاندارد اترنت یا Wi-Fi که از طریق سیم کواکسیال یا حتی مسی از مراکز تبادل سطح خیابان ارائه می‌شود، ارائه دهد. این بدان معناست که شبکه فیبر در جایی که سرعت بالا سودمند است یا برای نیازهای شدید انتقال داده، انتخاب بسیار بهتری است. بسیاری از این موارد برای خطوط تلفن فیبر نوری نیز صادق است.

پهنای باند فیبر نوری معمولاً به طور قابل توجهی بیشتر از یک اتصال معمولی اترنت است. فیبر همچنین برای استفاده در مکان های با ولتاژ بالا و در مناطقی که گازهای قابل اشتعال یا سایر مواد شیمیایی خشن یا شرایط آب و هوایی ممکن است وجود داشته باشد، ایمن است. این می تواند عامل مهم دیگری در انتخاب کابل های فیبر نوری برای تحویل پهنای باند و مخابرات بر خلاف اترنت استاندارد باشد.

کابل فیبر نوری برای روشنایی

روشنایی LED نیز یکی از کاربردهای رایج فناوری فیبر نوری در محیط های خانگی و تجاری است. فیبر نوری می تواند داده ها را به روشی تمیز و همه کاره در طیف گسترده ای از رنگ ها و الگوها انتقال دهد. این بدان معناست که به طور گسترده در کاربردهای نورپردازی تزئینی، چراغ های برجسته و لامپ های ویژه استفاده می شود.

همچنین نور ال ای دی فیبر نوری در مقایسه با گزینه های استاندارد لامپ، برق بسیار کمتری مصرف می کند که هم سازگار با محیط زیست و هم اقتصادی است. می‌توانید کابل‌های روشنایی فیبر نوری را خریداری کنید که برای استفاده در کاربردها و محیط‌های مختلف ایمن هستند. آنها جریان الکتریکی ندارند و تا حد زیادی در برابر سایش عمومی، آسیب و تخریب مقاوم هستند.

فیبر نوری چگونه کار می کند؟

برای درک نحوه کار فیبرهای نوری و نحوه ارسال داده ها از طریق کابل های نوری، توجه به این نکته مهم است که اجزای متعددی در ساخت یک فیبر نوری دخیل هستند. همه برای اطمینان از نصب موفق فیبر نوری مورد نیاز هستند. رشته‌های شیشه‌ای خود کاملاً مرکزی برای سیستم هستند، اما تعدادی از بخش‌های کلیدی دیگر نیز وجود دارند که در انتقال مؤثر داده‌ها در امتداد فیبرهای نوری نقش دارند.

در مرحله اول، یک منبع نور برای انتقال پالس های اطلاعاتی در امتداد رشته های شفاف رشته های لوله پلاستیکی یا شیشه ای در هسته کابل مورد نیاز است. این معمولاً توسط یک لیزر کوچک یا توسط یک منبع LED ایجاد می‌شود، که سیگنال ورودی را از مدار فرستنده نوری دریافت می‌کند و قبل از اینکه در امتداد هسته‌های فیبر بتابد، آن را به یک پالس نور تبدیل می‌کند.

ثانیاً خود الیاف شیشه باید توسط یک لایه روکش شیشه یا پلاستیک اضافی احاطه شوند. این دارای ضریب شکست متفاوتی برای عبور نور از آن نسبت به رشته های هسته است. این تفاوت‌های انکساری بین روکش و الیاف شیشه‌ای که آن را احاطه کرده است، باعث می‌شود که پالس‌های نور ورودی در زوایای خاصی در طول کابل خم شوند.

پرتوهای نور در داخل قطعات کابل فیبر شفاف در نتیجه خواص بازتابی داخلی باقی می‌مانند. آنها در امتداد تمام طول مسیر کابل حرکت می کنند و به صورت زیگ زاگ پیش می روند تا در خم ها حرکت کنند. در نقاط مختلف، ممکن است قبل از اینکه دوباره به پالس های نور تبدیل شوند، به سیگنال های الکتریکی تبدیل شوند. برای این کار از اجزای اضافی به نام تکرار کننده استفاده می شود و برای حفظ قدرت سیگنال بالا برای کابل کشی طولانی تر انجام می شود.

پس از سفر با تقریباً 70 درصد سرعت نور در بیشتر سفر، سیگنال های نوری در نهایت می توانند به عنوان سیگنال های ارتباطی یا داده ای پس از رسیدن به مقصد مورد نظرشان تفسیر شوند. از تجهیزات دریافت کننده برای تبدیل آنها به خروجی مورد نظر استفاده می شود.

مشخصات و ویژگی های کابل فیبر نوری

کابل‌کشی فیبر نوری دارای طبقه‌ بندی‌ها و ویژگی ‌های کلیدی متعددی است. این ها مستقیماً بر کارایی آن در مورد سرعت خط، قدرت سیگنال و پهنای باند تأثیر می گذارد. در زیر تعدادی از عواملی که می توانند بر عملکرد کلی کابل نوری تأثیر بگذارند آورده شده است.

سرعت انتقال کابل فیبر نوری

نرخ انتقال داده فیبر نوری معمولاً به چندین جنبه بستگی دارد – عمدتاً حالت کابل. فیبرهای نوری را می توان به صورت تک حالته یا چند حالته پیکربندی کرد. این ترتیبات برای ارائه سرعت پهنای باند استاندارد کمتر یا بالاتر (اندازه‌گیری شده بر حسب مگابیت بر ثانیه) در محدوده‌های مسافتی مشخص طراحی شده‌اند.

با این حال، بدون توجه به اینکه از کابل چند حالته یا تک حالته استفاده می کنید، سرعت فیبر نوری همچنان بسیار بالا است. کابل‌های فیبر نوری سریع‌ترین حالت تجاری را برای انتقال داده‌های ارتباطی و اتصال به اینترنت در حال حاضر ارائه می‌دهند.

پهنای باند فیبر نوری

پهنای باند فیبر نوری فرکانسی است که در آن مقدار پاسخ به نصف مقدار فرکانس صفر آن کاهش یافته است. این به فرکانس انتقال توان و مقدار داده ای که می توان در یک دوره زمانی مشخص منتقل کرد اشاره دارد. مانند سرعت فیبر نوری، پهنای باند نیز بالا است. این به دلیل این واقعیت است که داده ها می توانند به سرعت و کارآمد با استفاده از طیف وسیعی از فرکانس ها بدون تضعیف منتقل شوند.

انواع کابل فیبر نوری

چندین نوع کابل فیبر نوری وجود دارد و درک تفاوت بین هر یک از آنها مهم است. هر کدام دارای مزایای مشخصی هستند و برای محیط ها، برنامه ها یا صنایع مختلف مناسب خواهند بود. برخی از انواع اصلی کابل فیبر در زیر بررسی می شوند:

کابل فیبر نوری بر اساس مواد

کابل های فیبر نوری بر اساس مواد استفاده شده به دو نوع طبقه بندی می شوند که شامل موارد زیر می باشد.

· کابل فیبر پلاستیکی

کابل های فیبر نوری پلاستیکی از پلی متیل متاکریلات استفاده می کنند که می تواند به عنوان ماده اصلی برای انتقال نور استفاده شود.

· کابل فیبر شیشه ای

از نظر خمیدگی و انعطاف، فیبر نوری شیشه ای ظریف تر از همتایان پلاستیکی خود است. این همچنین به این معنی است که بیشتر مستعد آسیب است – به خصوص اگر مجبور باشد محکم حلقه بزند یا به طور مداوم در طول کار حرکت کند. نمی توان آن را برش داد، تعمیر کرد یا به هم متصل کرد، به این معنی که برای کاربردهایی که در آن به سطوح بالایی از انعطاف پذیری نیاز است، مناسب نیست.

با وجود این، کابل های فیبر نوری شیشه ای از نظر استحکام مکانیکی و مقاومت کلی در برابر مواد شیمیایی، رطوبت، نوسان دما و محیط شدید، محکم و بادوام هستند. این باعث می‌شود که برای کاربردهای مسافت‌های طولانی‌تر که کابل‌ها اغلب در آب فرو رفته یا مدفون هستند، مناسب باشد. با توجه به اتصالات، آداپتورها و پیکربندی های مختلف موجود، به دلیل تطبیق پذیری آن نیز مورد توجه قرار گرفته است. الیاف شیشه به طور منظم در کاربردهای چالش برانگیز و در مسافت های طولانی تر استفاده می شود. اغلب هزینه خرید و نصب آن بیشتر از انواع پلاستیکی است.

کابل فیبر نوری براساس ضریب شکست

کابل های فیبر نوری بر اساس ضریب شکست به دو نوع طبقه بندی می شوند که شامل موارد زیر می شود.

· کابل فیبر نوری با شاخص مرحله ای (Step-index)

یک فیبر شاخص مرحله ای شامل یک هسته است که توسط روکش محصور شده است. این نوع کابل شامل تنها یک شاخص یکنواخت برای شکست است.

· کابل فیبر نوری با شاخص درجه بندی شده (Graded-index)

در فیبرهای با شاخص درجه بندی، هنگامی که ضریب شکست کابل کاهش می یابد، فاصله شعاعی از محور فیبر افزایش می یابد.

کابل فیبر نوری براساس نحوه انتشار

کابل های فیبر نوری بر اساس نحوه انتشار نور به دو نوع طبقه بندی می شوند که شامل موارد زیر می شود.

· کابل فیبر نوری تک- حالته (Single-Mode Cables)

فیبرهای نوری تک حالته و چند حالته انواع مختلف پیکربندی کابل هستند. آنها سطوح مختلف عملکرد بالقوه را در فاصله ارائه می دهند. کابل های فیبر نوری تک حالته از یک رشته فیبر شیشه ای با قطر هسته نسبتاً باریک تشکیل شده اند. با عبور پرتوهای نور از آن، بازتاب داخلی بسیار کمتری درگیر می‌شود، بنابراین تضعیف آن کاهش می‌یابد و امکان انتقال داده‌ها با سرعت بسیار بالاتر در فواصل طولانی‌تر فراهم می‌شود. این پیکربندی معمولاً برای انتقال سیگنال از راه دور استفاده می شود.

· کابل فیبر نوری چند- حالته (Multi-Mode Cables)

کابل‌های چند حالته دارای هسته‌های بزرگ‌تری  نسبت به تک حالته هستند که بسیاری از حالت‌ها را به طور همزمان هدایت می‌کنند. کابل کشی فیبر چند حالته به طور قابل توجهی بازتاب را افزایش می دهد. این منجر به تضعیف و نرخ پراکندگی بالاتر می شود، بنابراین پهنای باند را در فواصل کوتاه افزایش می دهد. برنامه‌هایی که به حجم داده‌های بزرگی نیاز دارند که در دوره‌های کوتاه‌تر ارسال می‌شوند (مانند داده‌های ارتباطی در یا بین یک منطقه کوچک محلی) معمولاً از کابل‌کشی فیبر نوری چند حالته استفاده می‌کنند.

فیبر چند حالته که با نام چند هسته ای نیز شناخته می شود، در مشخصات مختلفی موجود است. پیکربندی های معمول کابل فیبر نوری شبکه شامل گزینه های دو هسته ای، انواع هشت هسته ای و حتی کابل فیبر نوری بیست و چهار هسته ای است. اساساً، پتانسیل پهنای باند و توانایی مقابله با توان داده بالاتر در فواصل کوتاه‌تر با تعداد هسته‌هایی که کابل حمل می‌کند تعیین می‌شود.

چهار ترکیب مختلف از فیبرهای نوری را می توان با ضریب شکست و همچنین حالت انتشار تشکیل داد که شامل حالت تک حالته شاخص پله، تک حالت با شاخص درجه بندی شده، چند حالته شاخص پله و چند حالته با شاخص درجه بندی شده است.

مزایای فیبر نوری

• پهنای باند از کابل های مسی بیشتر است.
• اتلاف انرژی کمتر و امکان انتقال اطلاعات در فواصل طولانی تر
• کابل نوری در برابر تداخل الکترومغناطیسی مقاوم است.
• اندازه کابل فیبر 4.5 برابر بهتر از سیم های مسی است.
• این کابل ها در مقایسه با سیم های فلزی سبک تر، نازک تر و مساحت کمتری را اشغال می کنند.
• نصب به دلیل وزن کمتر بسیار آسان است.
• استفاده از کابل فیبر نوری بسیار سخت است زیرا انرژی الکترومغناطیسی تولید نمی کند. این کابل ها هنگام حمل یا انتقال داده بسیار ایمن هستند.
• کابل فیبر نوری بسیار منعطف است، به راحتی خم می شود و با اکثر عناصر اسیدی که به سیم مسی برخورد می کنند، مقابله می کند.

معایب فیبر نوری

• ادغام کابل های فیبر نوری بسیار دشوار است و در حین پراکندگی، پرتو درون کابل از بین می رود.
• نصب این کابل ها مقرون به صرفه است. آنها به اندازه سیم ها مقاوم نیستند.
• کابل های فیبر نوری جمع و جور هستند و در هنگام نصب بسیار آسیب پذیر هستند.
• این کابل ها از سیم های مسی ظریف ترند.
• برای بررسی انتقال کابل فیبر به دستگاه های خاصی نیاز است.

سخن پایانی

در پایان به عنوان جمع بندی باید گفت که، کاربردهای فیبر نوری عمدتاً شامل انتقال داده ها در محل کابل های فلزی به دلیل ظرفیت انتقال بالا و انتقال داده است. امروزه از این کابل ها برای مصارف مختلف در صنایع مختلفی مانند ارتباطات، پخش، صنعتی، نظامی و پزشکی استفاده می شود. بزودی شاهد این خواهیم بود که این کابل ها جایگزین کابل های کواکسیال و کابل های مسی می شوند. بطور کلی، این کابل ها به دلیل مزایایی مانند سرعت و پهنای باند بالا در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند.