مقاله تخصصی

فیبر نوری چیست؟ – آشنایی با فیبر نوری و تاریخچه تکامل آن

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری چیست؟ – آشنایی با فیبر نوری و تاریخچه تکامل آن

فیبر نوری یا تار نوری رشتهٔ باریک و بلندی از یک مادّهٔ شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند.

فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابل های معمولی می باشد و با آن می توان داده های تصویر، صوت و داده های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد.

امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیعتر در مقایسه با کابلهای مسی، و تأخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب می شود.

تاریخچهٔ ساخت فیبر نوری

بعد از اختراع لیزر در سال ۱۹۶۰ میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت. خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال ۱۹۶۶ همزمان در انگلیس و فرانسه با ضعفهای بسیار بالایی اعلام شد که عملا در انتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود؛ تا اینکه در سال ۱۹۷۶ با کوشش فراوان محققین تلفات فیبر نوری تولیدی شدیداً کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیم های کواکسیال مورد استفاده در شبکه مخابرات بود.

اولین کسانی که در قرون اخیر به فکر استفاده از نور برای انتقال اطلاعات افتادند، انتشار نور را در جو زمین تجربه کردند؛ اما وجود موانع مختلف نظیر گرد و خاک، دود، برف، باران، مه و… انتشار اطلاعات نوری در جو را با مشکل مواجه ساخت. بعدها استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور مطرح گردید. نور در داخل این کانالها بوسیله آینه‌ها و عدسی‌ها هدایت می‌شد، اما از آنجا که تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها کار بسیار مشکلی بود این کار نیز غیر عملی تشخیص داده شد و مردود ماند.

این را هم بخوانید:
فلزیاب چیست ؟ اطلاعاتی درباره طرز کار و خصوصیات انواع فلزیاب

مراحل تکامل فیبر نوری

اختراع تلفن نوری

شاید اولین تلاش در سیر تکاملی سیستم ارتباط نوری به وسیله الکساندر گراهام بل صورت گرفت که در سال ۱۸۸۰، درست ۴ سال پس از اختراع تلفن، اختراع تلفن نوری (فوتوفون) یا سیستمی که صدا را تا فواصل چندین صد متر منتقل می‌کرد، به ثبت رساند. تلفن نوری بر مبنای مدوله کردن نور خورشید بازتابیده با به ارتعاش در آوردن آینه ای کار می‌کرد. گیرنده یک فتوسل بود.

در این روش نور در هوا منتشر می‌شد و بنابراین امکان انتقال اطلاعات تا بیش از ۲۰۰ متر میسر نبود. به همین دلیل، اگرچه دستگاه بل ظاهراً کار می‌کرد اما از موفقیت تجاری برخوردار نبود.

استفاده از شکست نور

ایده استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور (که اساس فیبرهای نوری امروزی است) برای اولین بار در سال ۱۸۴۰ توسط Daniel Colladon و Jacques Babinet در پاریس پیشنهاد شد. همچنین John Tyndall در سال ۱۸۷۰ در کتاب خود ویژگی بازتاب یکلی را شرح داد: «وقتی نور از هوا وارد آب می شود به سمت خط عمود بر سطح خم می شود و وقتی از آب وارد هوا می شود از خط عمود دور می شود.

اگر زاویه ی پرتو نور با خط عمود در تابش از داخل آب بزرگتر از ۴۸ درجه شود هیچ نوری از آب خارج نمی شود در واقع نور به طور کامل از سطح آب منعکس می شود. زاویه ای که انعکاس کلی آغاز می شود را زاویه بحرانی می نامیم».

استفاده از شیشه و لیزر

کاکو و کوکهام انگلیسی برای اولین بار استفاده از شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح ساختند. آنان مبنای کار خود را بر آن گذاشتند که به سرعتی حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و بیشتر بر روی محیط های انتشار شیشه دست یابند. این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود.

این را هم بخوانید:
تکنولوژی قطعات SMD - آشنایی با قطعات نصب سطحی ، مزایا و معایب آنها

این دو محقق انگلیسی، کاهش انرژی را تا آنجا می پذیرفتند که کمتر از ۲۰ دسی بل نباشد. اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناکام ماندند، اما شرکت آمریکایی (کورنینگ گلس) به این هدف دست یافت.

در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبر نوری ممکن گردید. در سال ۱۹۶۶ میلادی، دانشمندان در این نظریه که نور در الیاف شیشه ای هدایت می شود پیشرفت کردند، که حاصل آن از کابلهای معمولی بسیار سودمندتر بود؛ چرا که فیبرنوری بسیار سبکتر و ارزانتر از کابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی را دارد.

توسعه فناوری فیبر نوری از سال ۱۹۸۰ میلادی به بعد باعث شد که همواره مخابرات نوری بعنوان یک انتخاب مناسب مطرح باشد. تا سال ۱۹۸۵ میلادی در دنیا نزدیک به ۲ میلیون کیلومتر کابل نوری نصب شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است.

فیبر نوری در ایران

در ایران در اوایل دهه ۶۰ ، فعالیت های تحقیقاتی در زمینه فیبر نوری در مرکز تحقیقات منجر به تأسیس مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران گردید و عملاً در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد.

نخستین فیبرنوری بین شهری به طول ۴۵ کیلومتر بین تهران و کرج در سال ۱۳۶۸ اجرا شد و درادامه آن طرح فیبرنوری چهار مسیر به طول ۵۱۶ کیلومتر در مسیرهای تهران – ساوه، تهران – گرمسار، تهران – قزوین و ساختمان امام – مجتمع مخابراتی انقلاب اسلامی به اجرا گذاشته شد.
در برنامه دوم توسعه اقتصادی کشور، پروژه فیبر نوری با ۱۱۶۰۰ کیلومتر کابل کشی و با صرف ۶۵۴ میلیارد ریال اعتبار در سال های ۷۴ تا ۷۸ به انجام رسید؛ در برنامه سوم توسعه نیز (سال های ۷۹ تا ۸۳)، ۱۷۸۵۰ کیلومتر شبکه فیبر نوری با هزینه ای بالغ بر ۱۰۳۵ میلیارد ریال اجرا شد.

این را هم بخوانید:
آموزش ساخت پاوربانک قوی و حرفه ای با قابلیت ارتقا

طول شبکه فیبرنوری در پایان برنامه سوم توسعه (سال ۱۳۸۳) حدود ۳۰۰۰۰ کیلومتر بود؛ در برنامه چهارم توسعه نیز قرار شد ۱۵۰۰۰ کیلومتر دیگر به شبکه ملی فیبرنوری کشور اضافه شود و طول این شبکه به ۴۵۰۰۰ کیلومتر برسد که این امر در دولت نهم محقق شد.

ضرورت استفاده از شبکه فیبر نوری

عصر اطلاعات که با نام عصر رایانه و عصر دیجیتال نیز شناخته می‌شود، در واقع عصر انتقال سریع و دسترسی سریع به اطلاعات است که با ابزارها و زیرساخت های مختلفی انجام می‌شود، یکی از زیرساخت های مورد نیاز برای انتقال سریع و حجیم اطلاعات، شبکه های فیبر نوری است.

به اعتقاد کارشناسان ارتباطات، استفاده از فیبر نوری امکان برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات صوتی، تصویری و دیتایی را با سرعت‌ بیشتر و کیفیت برتر به در سطح کشوری، منطقه‌ای و جهانی فراهم می سازد؛ همچنین با به کارگیری آخرین فناوری های انتقال نوری، زیرساخت لازم برای تمام کاربردهای الکترونیکی از قبیل تجارت الکترونیک، دولت الکترونیک و بانکداری الکترونیک فراهم می‌شود.

افزایش کاربران اینترنت و استفاده کنندگان از تلفن های ثابت و همراه و مهمتر از همه قرار گرفتن ایران در مسیر شاهراه اطلاعات بین اروپا و چین، استفاده از شبکه فیبرنوری را به یک ضرورت تبدیل کرده است.

فیبر نوری دارای پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی است، با فیبرنوری می توان تصویر، صوت و داده های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا ۱۰ گیگابیت انتقال داد. به دلیل این ویژگی ها فیبرنوری می‌رود که جای کابل های مسی را در صنعت مخابرات بگیرد.

در ادامه این مقاله و در بخش بعدی به بررسی ساختمان فیبر نوری خواهیم پرداخت.
موفق و پیروز باشید…

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *