فيبرنورى يكى از محيط هاى انتقال هدايت شده است كه در مخابرات مورد استفاده واقع مى شود. محيط انتقال يعنى جايى بين فرستنده و گيرنده كه ارتباط اين دو از اين طريق حاصل مى شود، هنگامى كه پيامى مانند اطلاعات، تصوير، فيلم و صدا انتقال داده مى شود، نياز به بسترى براى انتقال دارد كه اين بستر مى تواند سيم، عايق، فيبر و... باشد.

امروزه با پيشرفت تكنولوژى اكثر مكالمات تلفنى- ارسال و دريافت فكس، ارسال اطلاعات از طريق پست الكترونيكى بين نقاط جغرافيايى مختلف توسط فيبر در حال انجام است. در اين گونه از بسترهاى ارتباطى نور به عنوان هادى جريان وارد عمل مى شود در صورتى كه در سيم برق، اين بستر را جريان الكتريسته بر عهده دارد. در سيم هاى برق الكترون ها توسط اعمال ميدان الكتريكى از يك سر سيم به سمت طرف ديگر آن در حركتند. در فيبرنورى، اين فوتون ها هستند كه چون در كابل محبوس شده و راه گريزى ندارند به اجبار، بايد به سمت ديگر فيبر حركت كنند.

اساس تمام فيبرهاى نورى را سيم هاى استوانه اى از جنس شيشه تشكيل مى دهد، اين فيبرها از دو بخش هسته و روكش تشكيل يافته اند. به گونه اى كه چگالى نورى هسته بيشتر از چگالى نورى روكش است. روكش هسته اى را در برگرفته و سيگنال هاى نورى به هسته وارد و طبق خاصيت بازتاب كلى از سطح جدايى هسته و روكش بازتابيده مى شوند، با كمك اين بازتابش كلى سيگنال ها مى توانند فاصله اى در حدود ۴۰۰ كيلومتر را بدون نياز به تقويت طى كنند كه اين فاصله در سيم هاى معمولى بسيار كمتر از اين مقدار است.

ساختار فيبر

فيبرهاى نورى رشته هاى بلند و نازكى از شيشه بسيار خالصند كه ضخامتى در حد قطر مو دارند. آنها در بسته هايى به نام كابل هاى نورى كنار هم قرار داده مى شوند و براى انتقال سيگنال هاى نورى در فواصل دور مورد استفاده قرار مى گيرد. هر فيبر از اجزاى زير تشكيل شده است:

۱- هسته: بخش مركزى فيبر است كه جنس آن از شيشه است (core)

۲- روكش: بخش شفافى كه هسته مركزى را دربرگرفته و سبب انعكاس نور به داخل آن مى شود (cladding )

۳- روكش محافظ: روكش فوقانى كابل كه آن را در برابر رطوبت و آسيب محافظت مى كند(buffer coation)

فيبر چگونه ساخته مى شود

فيبر نورى از شيشه شفاف بسيار خالص ساخته مى شود با نگاهى به شيشه هايى كه در اطراف ما وجود دارد به اين نكته پى خواهيم برد كه شيشه به عنوان محيطى شفاف مى تواند نور را از خود عبور دهد اما به دليل وجود ناخالصى هايى در شيشه نور به طور كامل بدون تغيير نمى تواند عبور كند. شيشه هايى كه در ساخت فيبر مورد استفاده قرار مى گيرند به مراتب داراى ناخالصى هاى كمترى است.

اين شيشه ها به اندازه اى شفاف هستند كه اگر روى سطح اقيانوسى از شيشه به كار رفته در ساخت فيبر نورى قرار بگيريد مى توانيد عمق چندين كيلومترى آن را به وضوح و شفافيت كامل ببينيد.

انواع فيبر

فيبرهاى نورى در دو گروه عمده زير ارائه مى شوند:

۱- تك حالته (Mode - (Single كه به منظور ارسال يك سيگنال در هر فيبر استفاده مى شود.

۲- چند حالته (Mode -Multi ( كه به منظور ارسال چندين سيگنال در يك فيبر استفاده مى شود مانند شبكه هاى رايانه اى. فيبرهاى تك حالته داراى يك هسته كوچك مى باشند كه تنها قادر به ارسال نور ليزرى مادون قرمز است اما فيبرهاى چند حالته داراى هسته بزرگ تر بوده و قادر به ارسال ساير امواج نيز مى باشند.

مزاياى فيبر نورى

۱- قطر اين فيبرها كمتر از سيم هاى مسى است.

۲- هزينه كابل كشى اين فيبرها نسبت به سيم هاى مسى كمتر است.

۳- پهناى باند فيبر نورى به منظور ارسال اطلاعات بيشتر از سيم مسى است.

۴- با توجه به وجود سيگنال ديجيتالى در فيبر نورى، اين سيگنال ها به منظور انتقال اطلاعات ديجيتالى مناسب است.

۵- به دليل عدم وجود الكتريسيته در فيبر نورى امكان بروز آتش سوزى در اين كابل ها وجود ندارد.

۶- تضعيف سيگنال در فيبر نورى كمتر از سيم مسى است

۷- سيگنال هاى نورى در يك فيبر تأثيرى بر فيبر ديگر نداشته و تداخل امواج پيش نخواهد آمد.

۸- به دليل تضعيف كمتر در كابل هاى نورى مصرف برق پائين تر است. بنابراين مى توان از فرستنده هايى با ميزان برق مصرفى پائين نسبت به فرستنده هاى الكتريكى ولتاژ بالا استفاده كرد.

۹- با توجه به حالت انعطاف پذيرى فيبر نورى مى توان در مواردى مانند دوربين هاى ديجيتال، عكسبردارى پزشكى و... از آن استفاده كرد.

تاريخچه فيبر نورى

پس از اختراع ليزر در سال، ۱۹۶۰ ايده اوليه به كارگيرى فيبر نورى براى انتقال اطلاعات شكل گرفت. خبر ساخت اوليه فيبر نورى در سال ۱۹۶۶ در كشورهاى انگليس و فرانسه منتشر شد اما با اقبال عمومى كاربران مواجه نشد. پس از يك سال تلاش هاى شبانه روزى سازندگان ضايعات فيبرنورى كاهش يافته و به تعدادى رسيد كه قابل مقايسه با سيم هاى كواكسيكال بود. در كشور ما نيز در اوايل دهه ۶۰ يك مجتمع توليدى فيبرنورى در تهران آغاز به كار كرد و در سال ۱۳۷۳ توليد فيبرنورى در كشور آغاز شد.

نسل سوم فيبرها

طراحان فيبرهاى نسل سوم، فيبرهايى را طراحى كردند كه داراى حداقل تلفات و پاشندگى اطلاعات است، براى دستيابى به اين نوع از فيبرها، محققين از حداقل تلفات در طول موج ۱‎/۵ ميكرون و از حداقل پاشندگى در طول موج ۱‎/۳ ميكرون استفاده كردند و موفق به ساخت فيبرى شدند كه داراى ساختار نسبتاً پيچيده اى است. در عمل با تغييراتى در پروفايل ضريب شكست فيبرهاى تك مدار از نسل دوم كه حداقل پاشندگى آن در حدود ۱‎/۳ ميكرون بود به محدوده ۱‎/۵ ميكرون انتقال داده شد و بدين ترتيب فيبرنورى با ماهيت متفاوتى موسوم به فييبر DSF طراحى و ساخته شد.

معايب فيبر نورى

در كنار مزاياى بسيارى كه براى فيبرنورى برشمرده شد معايبى نيز دارد كه به شرح زير است:

۱- از فيبر تنها مى توان براى انتقال اطلاعات آن هم به صورت شعاع هاى نورى استفاده كرد و نمى توان براى انتقال الكتريسيته از آن بهره گرفت.

۲- اتصال دو فيبر به يكديگر بسيار مشكل و وقت گير است و نياز به دانش فنى خاص دارد.

۳- چند شعاع نورى را به صورت همزمان نمى توان انتقال داد.

كاربردهاى فيبرنورى

۱- عكسبردارى پزشكى: با استفاده از فيبرنورى لوله اى نازك براى عكسبردارى از نايچه ها طراحى شده است.

۲- تصويربردارى ماشينى: براى چك كردن جوش هايى كه در لوله ها و موتورها به صورت ماشينى اجرا مى شود.

۳- در لوله كشى: براى بررسى مجارى فاضلاب ها و راه هاى ورودى آب.

استانداردها

فيبرهاى نورى بايد پس از طراحى و ساخت داراى استانداردهايى باشند. اين استانداردها به قرار زير است:

۱- مقاومت كششى: فيبر بايد بتواند نيروى كششى معادل ۱۰۰ هزار پوند بر اينچ مربع را تحمل كند.

۲- منحنى ضريب شكست: از لحاظ ابعاد هندسى از جمله كنترل يكنواختى قطر هسته و يكنواختى ضخامت لايه روكش

۳- ميزان تضعيف امواج در فيبرنورى: در اين آزمايش مشخص مى شود كه سيگنال هاى نورى در طول موج هاى مختلف چه مقدار انرژى خود را حين عبور از دست مى دهند.