▷ الألياف الضوئية: ما هو ، وما الذي يستخدم من أجله وكيف يعمل

سنقوم بتكريس هذه المقالة لمعرفة المزيد حول الألياف البصرية ، وسنشرح ما هو وكيف يعمل. نعلم جميعًا أن عنصر الإرسال هذا يُستخدم في شبكات البيانات للاتصال بالإنترنت ، ولكن لا يعرف الجميع كيفية التعرف على الألياف ماديًا ، لذلك سنواجه مشكلة.

فهرس المحتويات

لقد كان إنشاء الإنترنت بلا شك أحد أهم تقنيات المعلومات والاتصالات في عصرنا. الإنترنت تم إنشاؤه حديثًا ، نتحدث عن عام 1991 ، عندما تم إنشاء شبكة الويب العالمية ، في ذلك الوقت بدأ تطور السرعة وإمكانية الوصول في الارتفاع حتى يومنا هذا. بفضل التقنيات مثل الألياف الضوئية على وجه التحديد ، وصلت الزيادة في سعة نقل البيانات إلى مستويات عالية للغاية من السرعة والمسافة.

ما هي الألياف الضوئية

كما ذكرنا من قبل ، فإن الألياف الضوئية هي وسيلة لنقل البيانات عن طريق النبضات الكهروضوئية من خلال سلك مصنوع من الزجاج الشفاف أو مواد بلاستيكية أخرى بنفس الوظيفة. يمكن أن تصبح هذه الخيوط دقيقة تقريبًا مثل الشعر ، وهي بالتحديد وسيلة نقل الإشارات.

في الأساس بواسطة هذه الكابلات الدقيقة جدًا ، يتم نقل إشارة ضوئية من أحد طرفي الكبل إلى الطرف الآخر. يمكن توليد هذا الضوء عن طريق الليزر أو LED ، واستخدامه الأكثر انتشارًا هو نقل البيانات عبر مسافات كبيرة ، حيث أن هذا الوسيط يحتوي على عرض نطاق ترددي أكبر بكثير من الكابلات المعدنية وخسائر أقل وسرعات نقل أعلى.

جانب آخر مهم جدًا يجب أن نأخذه بعين الاعتبار هو أن الألياف الضوئية محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي ، وهو أمر يعاني ، على سبيل المثال ، كابلات الزوج الملتوية في جميع الحالات وتساهم في الحاجة إلى مكررات كل مسافة معينة. يجب أن نعلم أن الألياف الضوئية لا تنقل الطاقة الكهربائية ، بل إشارات ضوئية فقط.

لكن الألياف الضوئية لا تستخدم فقط لنقل البيانات في الشبكات ، ولكن أيضًا لاتصالات الصوت عالية الجودة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي أيضًا مصدر ضوء لتوفير الرؤية في المساحات الضيقة وحتى لمنتجات الديكور ، على سبيل المثال على أشجار عيد الميلاد وما شابه. بالطبع هذه الألياف مصنوعة من البلاستيك وغير مكلفة ، ولا علاقة لها بالكابلات المستخدمة للبيانات.

أجزاء من كبل الألياف الضوئية

قبل أن نرى كيف يعمل ، نعتقد أنه من المهم معرفة ما هي الأجزاء التي يتكون منها كابل الألياف الضوئية.

• النواة: هي العنصر المركزي لكابل الألياف الضوئية الذي لا يتواجد دائمًا. وتتمثل وظيفتها ببساطة في توفير تعزيز لتجنب كسر الكبل وتشوهه. استنزاف الرطوبة: هذا العنصر غير موجود أيضًا في جميع الكابلات. وتتمثل وظيفتها في إجراء الرطوبة المحتملة التي يحتوي عليها الكابل بحيث يخرج من خلالها. هو جرح في القلب. خيوط الألياف: وهي عنصر موصل ، ينتقل الضوء والبيانات من خلالها. وهي مصنوعة من زجاج السيليكون أو البلاستيك عالي الجودة الذي يخلق وسيطًا يمكن للضوء أن يعكس وينكسر بشكل صحيح حتى يصل إلى وجهته. العازلة والكسوة (الطلاء): في الأساس هو طلاء خيوط الألياف البصرية. يتكون من حشو جل ذو طبقة داكنة لمنع أشعة الضوء من الهروب من الألياف. بدوره ، العازلة هي الغلاف الخارجي الذي يحتوي على الجل والألياف. شريط مايلر والطبقات العازلة: هو في الأساس طلاء عازل يغطي جميع مخازن الألياف. اعتمادًا على نوع البناء ، سيكون له عدة عناصر ، كلها مصنوعة من مواد عازلة (غير موصلة). طلاء مقاوم للهب: إذا كان الكبل مقاومًا للحريق ، فستحتاج أيضًا إلى طلاء قادر على تحمل اللهب. الدروع: الطبقة التالية هي درع الكبل ، والذي يصنع دائمًا من سلك كيفلر بأعلى جودة. هذه المواد خفيفة ومقاومة للغاية ومثبطات للحريق ، يمكننا رؤيتها في سترات واقية من الرصاص وخوذات رائدة. الغلاف الخارجي: مثل أي كابل ، مطلوب غلاف خارجي ، عادة من البلاستيك أو PVC.

كيف تعمل الألياف البصرية

كونها كبلات تنتقل من خلالها إشارة ضوئية ، لا يعتمد وضع الإرسال على نقل الإلكترونات من خلال مادة موصلة. في هذه الحالة ننتبه إلى الظواهر الفيزيائية لانعكاس وانكسار الضوء.

الانعكاس: يحدث انعكاس شعاع الضوء عندما يضرب سطحًا يفصل بين وسيطتين ويتغير اتجاه الموجة ، مما يجعله يأخذ اتجاهًا بزاوية تساوي زاوية الورود. على سبيل المثال ، إذا اصطدمت شعاع الضوء بزاوية 90 درجة على سطح ، فسوف ترتد في الاتجاه المعاكس ، وهذا ما يحدث عندما نقف أمام مرآة. إذا ضرب شعاع الضوء في حالة أخرى سطحًا بزاوية 30 درجة ، فسوف يرتد الشعاع بنفس درجة 30.

الانكسار: في هذه الحالة يحدث تغير في الاتجاه والسرعة في الموجة عند المرور من وسيط إلى آخر. على سبيل المثال ، هذا ما نراه عندما يمر الضوء من الهواء إلى الماء ، سنرى نفس الصورة ، ولكن بزاوية مختلفة.

من خلال هاتين الظاهرتين ، سينتقل الضوء على طول كابل الألياف حتى يصل إلى وجهته.

أنواع وموصلات الألياف الضوئية

نحن نعلم بالفعل كيف يعمل ، لكننا ما زلنا لا نعرف كيف ينتقل الضوء داخل هذه الكابلات. في هذه الحالة يجب أن نميز بين الألياف المفردة والألياف المتعددة.

في الألياف أحادية الوضع ، يتم إرسال شعاع ضوء واحد فقط من خلال الوسيط. ستكون هذه الحزمة قادرة على الوصول ، في أحسن الأحوال ، إلى مسافة 400 كيلومتر دون استخدام مكرر ، ويستخدم ليزر عالي الكثافة لتوليد هذه الحزمة. هذا الشعاع قادر على نقل ما يصل إلى 10 جيجابت / ثانية لكل ليف.

في الألياف متعددة الأوضاع ، من ناحية أخرى ، يمكن إرسال العديد من إشارات الضوء على نفس الكبل ، والتي يتم إنشاؤها بواسطة مصابيح LED منخفضة الكثافة. يتم استخدامه للإرسال قصير المدى ، وهو أيضًا أرخص وأسهل في التثبيت.

أما بالنسبة لأنواع موصلات الألياف البصرية فيمكننا إيجاد ما يلي:

• SC: هذا الرابط هو الذي سنراه في أغلب الأحيان ، لأنه يستخدم لنقل البيانات في اتصالات الألياف أحادية الوضع. هناك أيضًا إصدار SC-Duplex وهو في الأساس SCs منضم. FC: هذا هو واحد من الأكثر استخدامًا ويشبه موصل هوائي محوري. ST: وهو مشابه أيضًا للعنصر السابق بعنصر مركزي يبلغ حوالي 2.5 ملم وأكثر تعرضًا. LC: في هذه الحالة ، يكون الموصل مربعًا ، على الرغم من أن العنصر المركزي يظل كما هو في التكوين السابق. FDDI: هو موصل من الألياف المزدوجة ، أي أنه يوصل كابلين بدلاً من واحد. MT-RJ: وهو أيضًا موصل مزدوج ولا يستخدم عادةً للألياف أحادية الوضع.

استنتاجات ومزايا وعيوب استخدام الألياف البصرية

باستخدام هذه المعلومات ، يمكننا تكوين فكرة عامة إلى حد ما حول ما هي الألياف الضوئية وكيف تستند إلى تشغيلها. تزداد اتصالات الألياف الضوئية المحلية شيوعًا ، على الرغم من أنه في بعض الأحيان بدلاً من أن تأتي إلينا مباشرة في الألياف ، فإنها تأتي في شكل كبل متحد المحور إذا كانت الشبكة مختلطة. سوف نستفيد من مقال آخر للحديث أكثر عن هذا النوع من الكابلات.

مما لا شك فيه ، أن المستقبل الذي ينتظرنا يكمن بوضوح في شبكات الألياف الضوئية ، والمزيد من المراكز السكانية الصغيرة نسبيًا التي لديها هذا النوع من اتصال النطاق الترددي العالي ، لأن هذه إحدى المزايا الرئيسية. علاوة على ذلك ، كونها تعتمد على الضوء بدلاً من الطاقة الكهربائية ، فهي محصنة تمامًا ضد التداخل ، ولا تنتجها أيضًا. بنفس الطريقة يدعم جيدًا التغيرات المناخية ودرجات الحرارة وهو خفيف جدًا ، كونه عناصر غير معدنية.

لكن ليس كل شيء جيدًا في الألياف الضوئية ، نظرًا لأن أحد القيود هو أن الكابلات يجب أن تكون قوية جدًا ومحمية جيدًا ، لتجنب تكسر الألياف. لا يمكننا أيضًا نقل الكهرباء ، وهذا منطقي ، لذلك يجب أن يكون لكل عنصر يحتاج إلى طاقة كهربائية مصدر طاقة قريب.

أما بالنسبة لتركيب وتوصيل كبلات الألياف ، فهي عملية معقدة للغاية ودقة كبيرة ضرورية بحيث يتم نقل الإشارة من كابل إلى آخر دون تدهور الإشارة. أجهزة الإرسال والاستقبال هي أيضًا أكثر تكلفة وتعقيدًا ، وفي معظم الحالات تكون هناك حاجة إلى أجهزة تحويل الطاقة من الضوء إلى الكهرباء للوصول إلى منازلنا.

هذا كل شيء عن كابلات الألياف الضوئية ووصلاتها. نحن على ثقة من أننا تمكنا من حل الشكوك التي كانت لديك حول هذه التكنولوجيا واستخدامها. إذا كنت مهتمًا بالبرامج التعليمية الأخرى المتعلقة بالشبكات ، فإليك بعضًا منها.

إذا كانت لديك أسئلة أو تريد الإشارة أو إضافة شيء ما ، فاكتب إلينا في التعليقات. نحاول دائمًا تحسين المحتوى قدر الإمكان.