آموزش شبکه از پایه (جلسه دوم)

با سلام خدمت خوانندگان گرامی

همان‌طور هم که در مطلب قبلی به شما عزیزان قول داده بودیم، در این پست قصد داریم به تشریح ساختار فیبر نوری بپردازیم. پس همراه ما باشید.

برای ساخت فیبرهای نوری به‌طورمعمول از شیشه و یا پلاستیک بسیار شفاف استفاده می‌شود که قطر بسیار نازکی دارند. اندازه و قطر هر فیبر نوری به‌اندازه یک تار موی انسان هست که این تارهای نازک با استفاده از نور اطلاعات را از مبدأ به مقصد منتقل می‌کنند. فیبرهای نوری از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند :

• هسته (Core):

قسمت مرکزی یا همان هسته مسئول انتقال و جریان داده هست که از جنس یک ماده (شیشه یا پلاستیک) ساخته‌شده و نور در داخل این قسمت جریان پیدا خواهد کرد. اندازه این قسمت از فیبر بر اساس قدرت انتقال و نوع فیبر چیزی بین حدود 5 تا 500 میکرون می‌باشد.

 

• روکش (Cladding):

این قسمت دقیقاً به‌مانند یک روکش محافظ بر روی هر تار فیبر قرار می‌گیرد و هسته را پوشش می‌دهد. برای اینکه نور از داخل قسمت هسته عبور نکرده و مسیر بیرونی را طی نکند ضریب شکست ای قسمت با قسمت هسته تفاوت دارد و به همین خاطر نوری‌های ارسال‌شده از مبدأ به مقصد در صورت برخورد به این لایه دوباره به درون قسمت مرکزی بازتاب (حالت آینده مانند) می‌شوند. 

 

• پوشش محافظ (Buffer Coating):

این قسمت عموماً از جنس پلاستیک رنگی ساخته می‌شود تا کمک به شناسایی فیبرها از هم بکند و هم به‌طورکلی دو قسمت قبل (هسته و روکش) را دربر بگیرد. این لایه از فیبر در برابر رطوبت و خوردگی و دیگر خطرات فیزیکی محیط محافظ می‌کند. اندازه‌ای قسمت بر اساس نوع فیبر می‌توان چیزی بی 150 تا 1000 میکرون باشد.

 

البته در بعضی از انواع فیبرهای نوری هم علاوه بر سه بخش اصلی فیبر نوری، قسمت‌های دیگری برای محافظت بیشتر که معمولاً از جنس الیاف هستند بر روی کابل قرار می‌گیرند تا هم مقاومت و هم انعطاف کابل بیشتر بشود که در شکل زیر این مسئله را مشاهده می‌کنید.

از فیبرهای نوری به علت امنیت بالا و نیز پهنای باند بسیار بالا و سرعت فوق‌العاده در مسیرهای طولانی و ستون فقرات شبکه‌های بزرگ و اینترنت استفاده می‌کنند. انواع فیبر نوری برای استفاده در مکان‌ها و کارهای مختلف وجود دارد که تفاوت آن‌ها در نوع ارسال اطلاعات می‌باشد، در ادامه به شرح آن‌ها خواهیم پرداخت.

 

• فیبرهای نوری تک‌حالته (Single Mode):

این نوع فیبر که به‌اختصار SMF نیز نامیده می‌شود فقط دارای یک هسته فوق باریک هست و فقط قادر به انتقال یک باریکه نور هست. همان‌طور که می‌دانید چون لامپ‌های معمولی برای مسیرهای طولانی مناسب نیستند و قادر به ارسال نور درر فواصل طولانی نمی‌باشند در این نوع از فیبرها از نور لیزر به‌جای لامپ‌های معمولی استفاده می‌شود. ازآنجایی‌که در این نوع فیبر فقط یک باریکه نور در حال عبور می‌باشد بنابراین حداقل برخورد با اطراف خود را دارد و به خاطر همین موضوع دچار کمترین تضعیف خواهد شد پس‌ازاین نوع فیبرها برای ارسال اطلاعات در فواصل بسیار طولانی استفاده می‌شود.

• فیبر نوری چندحالته با تغییر ناگهانی در مرز هسته و روکش (Step Index Multi Mode Fiber):

این نوع فیبر نوری اولین نوع از فیبرهای نوری چندحالته یا MMF می‌باشد. در این نوع از فیبرها اول هسته را می‌سازند و بعدازآن لایه روکش را با ضریب شکست نور کمتر بر روی هسته قرار می‌دهند که با این کار وقتی نوری از هسته به سمت روکش می‌رود به‌صورت پلکانی تغییر جهت می‌دهد. ازآنجایی‌که نوری‌های معمولی به‌محض ارسال دسته از باریکه‌های نور را پخش می‌کنند و نورهایی که زاویه‌ای بیشتر نسبت به بقیه دارند زودتر و بیشتر از بقیه تضعیف می‌شوند که این پدیده پهن شدن پالس‌های نور در زمان نام دارد، به خاطر همین موضوع از این نوع از فیبرها امروز به‌ندرت و درجاهای خاص استفاده می‌شود.

• فیبر نوری چندحالته با تغییر تدریجی و ضریب شکست در مرز هسته و روکش )Graded Index Multi Mode Fiber: ( 

 این مدل از یکی دیگر از مدل‌های فیبرهای نوری چندحالته یا MMF می‌باشد که فرق آن با نوع قبلی در نوع ضریب شکست نور می‌باشد. در این حالت نورهای پخش‌شده توسط منبع نور پس از رسیدن به روکش به‌آرامی شکسته می‌شوند و این کار باعث می‌شود که برخلاف حالت قبل که حالت آینه مانند نورها را بازتاب می‌کرد، در این حالت مانند پدیده سراب عمل کند و نورها را منحنی وار به سمت مرکز هسته سوق دهد. این کار باعث از بین رفتن پدیده پهن‌شدگی پالس‌ها که در حالت قبل یکی از مشکلات فیبر بود را برطرف کرده که می‌توان از این فیبر برای ارسال اطلاعات بسیار حجیم استفاده کرد و تضعیف بسیار ناچیزی را در اطلاعات مشاهده نمود. 

از مزایای فیبر نوری می‌توان به امینت بسیار بالا، مقاومت بسیار عالی در برابر رطوبت، گرما و سرما، وزن و حجم بسیار پایین، پهنای باند بسیار بالا، ایمنی محیط و تضعیف ناچیز نام برد که این کابل را بسیار محبوب در دنیای ارتباطات کرده. شاید به‌عنوان یکی از معایب! که می‌توان از این کابل یادکرد فعلاً قیمت بالای خود و تجهیزات آن می‌باشد که به خاطر همین  موضوع فعلاً بیشتر از این نوع کابل‌ها در فضای بیرون و تبادل اطلاعات مسیرهای طولانی استفاده می‌شود.