أنواع الألياف البصرية ومميزاتها وعيوبها

أنواع الألياف البصرية يتساءل عنها الكثيرين؛ نظرًا بتطويرها بشكل كبير خلال السنوات الأخيرة، وأصبحت تحتل محل الأسلاك النحاسية لنقل الإشارات؛ لذلك سوف تكون الألياف البصرية هي محور حديثنا في هذه المقالة، وسنتعرف على أهم المعلومات الخاصة بها بالتفصيل.

أنواع الألياف البصرية

أنواع الألياف البصرية كثيرة ومتنوعة، ويتم تصنيفها وفقًا لما يلي:

المادة

• تطورت الألياف البصرية خلال السنوات الأخيرة بشكل كبير للغاية، وأصبحت تحتل محل الأسلاك النحاسية لنقل الإشارات، ومن أنواع الألياف من حيث المادة ما يلي:

الألياف الزجاجية البصرية

• الألياف الزجاجية البصرية تعتبر دقيقة للغاية ومن الصعب إصلاحها أو قطعها، ومصنوعة من الزجاج بصورة رئيسية، وأقل مقاومة للكسر العرضي.
• لكابلات الألياف الزجاجية البصرية استخدامات عديدة؛ نظرًا لكونها متينة للغاية، وتتوفر في مزيج من التكوينات، وأنواع المحولات، والتركيبات الطرفية.

الألياف البلاستيكية البصرية

• يتكون لب الألياف البصرية البلاستيكية من مادة بولي ميثيل ميثاكريل التي تسهل من عملية انتقال الضوء، والبوليمرات المفلورة كمادة الكسوة، وتستخدم هذه الألياف ضوء أحمر أو أخضر غير ضار يسهل على العين رؤيته.

نمط الانتشار

• تنقسم الألياف البصرية إلى نوعين من حيث نمط الانتشار، وهما كما يلي:
• ألياف بصرية متعددة الأنماط: تنتشر مجموعة من الأشعة الضوئية خلال ذلك النوع بنفس الوقت، وتختلف زاوية انعكاس كل إشعاع عن الأخرى خلال الإرسال، ويتراوح قطر لب ذلك النوع حوالي 50-125 ميكرومتر، ويكون القطر كبير نسبيًا من أجل السماح بمرور أشعة ضوئية متعددة من خلاله، ويستخدم بالتطبيقات المرتبطة بالمسافات القصيرة من أجل خفض فرص التشتت.
• ألياف بصرية أحادية النمط: يسمح ذلك النوع من الألياف بمرور شعاع واحد من الضوء على طول الألياف، ويكون قطرها صغير للغاية حيث يتراوح ما بين 9-125 ميكرومتر، ويستخدم الليزر كمصدر للضوء خلال تلك الألياف كما أنها مناسبة للاستعمال بالتقنيات الضوئية الناشئة.

معامل الانكسار

• يوجد نوعين من الألياف البصرية وهما كما يلي:
• ألياف المعامل المتدرج: يكون معامل الانكسار للب بذلك النوع موحد بالمركز ثم يقل تدريجيًا باتجاه واجهة الكسوة، ويكون معامل الانكسار أعلى عند محور اللب ثم يبدأ في النقص المستمر مع الحركة الشعاعية بعيدًا عن المحور، ويظل معامل الانكسار للكسوة ثابتًا.
• ألياف معامل الخطوة: تتميز هذه الألياف بمعامل انكسار منخفض بالكسوة، ومنتظم بداخل اللب حيث تبدأ أشعة الضوء في الانتشار داخل اللب بطريقة متعرجة، وتنتقل الأشعة على هيئة أشعة طولية بالألياف تقوم بعبور محور الألياف بكل انعكاس، وتنقسم إلى نوعين هما ألياف متعددة الأنماط، الألياف أحادية الأنماط.

مما تصنع الألياف البصرية

تعتبر الألياف البصرية شفافة ومرنة، ومصنوعة من البلاستيك أو السليكا بقطر أتخن من قطر شعرة الإنسان قليلًا، ويتم استخدامها في الاتصالات الضوئية البصرية؛

نظرًا لقدرتها على البث لمسافات بعيدة، وأنواع طولية أعلى من كابلات الأسلاك التقليدية.

مميزات الألياف البصرية

تتميز الألياف البصرية بالعديد من المميزات التي أحدثت ثورة بعالم الإنترنت والاتصالات وتفوقت الكابلات التي تستعمل تلك التقنيات على الكابلات النحاسية المصنوعة من المعدن، ومن أشهر مميزاتها ما يلي:

• منخفضة التكلفة.
• سمكها صغير.
• سعة تحميلها عالية.
• مرنة.
• خفيفة الوزن.
• غير قابلة للاشتعال.
• نقل البيانات الرقمية.
• لا تستهلك طاقة كبيرة.
• تستخدم الإشارات الضوئية.
• قلة تدهور الإشارة.

ننصحك بقراءة: أهمية الضوء | 4 من اهم خصائص للضوء

كيف تعمل الألياف البصرية

تعتمد الألياف البصرية في عملها على انتقال الضوء بكابل الألياف الضوئية من خلال الانعكاس المستمر عن الجدران، ويتم حجز موجات الضوء التي للسطح بزاوية أكبر من الزاوية الحرجة بالداخل.

تعرف بظاهرة الانعكاس الداخلي، وتعتبر واحدة من الأمور التي تحافظ على الضوء بالأنابيب، ومع ذلك، تضعف بعض الإشارات الضوئية بالألياف نتيجة لوجود شوائب بالزجاج، ويعتمد ذلك على الطول الموجي للضوء المنتقل، ونقاء الزجاج.

عيوب الألياف الضوئية

بالرغم من تعدد مميزات الألياف الضوئية التي ذكرناها سابقًا إلا أن لها بعض العيوب والتي يجب علينا معرفتها جيدًا وهي كما يلي:

• ارتفاع تكاليف أجهزة الاستقبال والإرسال.
• عدم قدرتها على نقل الكهرباء من أجل إعادة البث، وتغذية محطات التقوية.
• تكاليف عملية اللحام والتوصيل مرتفعة؛ نظرًا لاحتياجها إلى فنيين ذو مهارة عالية وأجهزة خاصة.
• أسعار مكونات النظام أعلى من أنظمة الاتصالات الكهربائية.

تطبيقات الألياف البصرية

بدأ استخدام وتطبيق الألياف البصرية منذ الثمانينات، واقتصر استخدامها وقتها في أماكن محدودة وعلى بعض الخطوط،

ولكن انتشرت بشكل واسع في جميع أنحاء العالم خلال السنوات الأخيرة، وتم تركيب الملايين منها، ومن أهم مجالاتها حاليًا ما يلي:

• الاتصالات العسكرية.
• Local Telephone network.
• الإنترنت ونقل البيانات.
• اتصالات بعيدة المدى.
• البث التلفزيوني خلال الكيبل CTVD.

شاهد أيضًا: الفرق بين الضوء والنور

خدمة الألياف البصرية

تهتم خدمة الألياف البصرية بتوصيل الألياف الضوئية للمنازل، وهي شبكة بين المستخدم النهائي ومزود خدمة الإنترنت، ويمكنها إيصال مجموعة من الخدمات بنفس الوقت منها الهاتف

والإنترنت والفيديو والدوائر الخاصة عن طريق استخدام جهاز طرفي، وتعتمد على بروتوكولات خاصة مثل EPON وGPON وBPON، وتتميز بمجموعة من المميزات مقارنة بالشبكة النحاسية، وهي كما يلي:

• قابلة لدعم خدمات مستقبلية.
• سريعة للغاية.
• خدماتها متعددة وسهولة تقديمها وقابلة لدعم الخدمات المستقبلية.
• بعد المسافة بأكثر من ثمانية كيلومتر حتى ستون كيلومتر إذا لم يتم تفريغ الشعيرة.
• إمكانية تغيير عدد المنافذ والسعة لدى العميل عند تغيير الجهاز.
• عدم حدوث نقص بالسرعة في حالة زيادة المسافة المتواجد بها العميل.
• نقاوة ودقة الإشارات.

كابلات الألياف الضوئية

تكون كابلات الألياف الضوئية مغلفة بصورة منفردة لكل جزء بطبقة بلاستيكية ومحفوظة بأنبوب واقي مناسب للبيئة التي سيتم استخدام الكابل بها، وهناك أنواع متعددة منها التي يمكن استخدامها لأغراض مختلفة كما يلي:

• تزويد شبكة نقل بيانات عالية السرعة بين أجزاء متنوعة من عدة مباني أو مبنى واحد.
• الاتصال عن بعد طويل المدى.

لا يفوتك الإطلاع على: انعكاس الضوء في المراي

ما هي وظيفة الألياف الضوئية

تستخدم الألياف الضوئية في العديد من المجالات ومنها ما يلي:

• شبكات الحاسوب؛ نظرًا لقدرتها على توفير نطاق تردد عالٍ ونقل البيانات.
• البث التليفزيوني والإلكترونيات بشكل مستمر من أجل توفير أداء واتصالات أفضل.
• الصناعات الفضائية والعسكرية لقدرتها على الاستشعار بدرجة الحرارة.
• مجموعة مختلفة من الأدوات الطبية من أجل توفير إضاءة دقيقة.

ما الفرق بين الألياف البصرية والضوئية

تختلف الألياف البصرية عن الضوئية في بعض الأشياء وهي كما يلي:

• سرعة موحدة لتحميل وتنزيل البيانات بالنسبة للألياف البصرية على عكس الألياف الضوئية.
• الألياف البصرية أكثر استدامة؛ نظرًا لقدرتها على التعامل مع إدخال الأجهزة، والتقنيات الجديدة.
• تنقل الألياف الضوئية البيانات باستخدام إشارات كهربائية بينما تقوم الألياف البصرية بنقل البيانات في إشارات من الضوء.
• الألياف الضوئية باهظة الثمن أكثر من الألياف البصرية.
• توفر الألياف البصرية أمان أكثر من الألياف الضوئية.
• تصنع الألياف البصرية من الزجاج والبلاستيك بينما يتم تصنيع الألياف الضوئية من الأسلاك النحاسية البلاستيكية.

هل الألياف البصرية هي الفايبر؟

يعتقد الكثيرين أن الألياف البصرية هي الفايبر، ولكنها في الحقيقة ألياف شفافة مصنوعة من الزجاج النقي، وقدرها أصغر من شعر الإنسان، وتستخدم في الاتصالات الضوئية البصرية، وتتميز بما يلي:

• إتاحة معدل نقل بيانات كبير للغاية.
• البث لمسافات طويلة.