فیبر نوری چیست ؟

خلاصه مطلب : جهت انتقال تصاویر دوربین های مداربسته ، راه های مختلفی وجود دارد . یکی از پر سرعت ترین روش های انتقال تصویردر سیستم دوربین های مداربسته، استفاده از فیبرهای نوری است . در هر فیبر نوری تعدادی رشته بسیار نازک شیشه ای شبیه به موی انسان است .این الیاف معمولا به صورت چند دسته ای در کنار یکدیگر قرار می گیرند و به منظور تبادل دیتا توسط سیگنال های نوری در مسافت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
تاریخ ثبت: دوشنبه 8 اردیبهشت سال 1393
بازدید ها : 2919
فیبر نوری چیست ؟

فیبر نوری چیست ؟

جهت انتقال تصاویر دوربین های مداربسته ، راه های مختلفی وجود دارد . یکی از پر سرعت ترین روش های انتقال تصویردر سیستم دوربین های مداربسته، استفاده از فیبرهای نوری است . در هر فیبر نوری تعدادی رشته بسیار نازک شیشه ای شبیه به موی انسان است .این الیاف معمولا به صورت چند دسته ای در کنار یکدیگر قرار می گیرند و به منظور تبادل دیتا توسط سیگنال های نوری در مسافت های بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

تاريخچه فيبر نوري

 

در سال 1870 ميلادي طبيعي‌داني به نام جان تيندال نشان داد که نور خورشيد مسير جريان آب جاري شده از يک مخزن را به دليل انعکاس‌هاي داخلي دنبال مي‌کند و پرتو نور به ظرف ديگر هدايت مي‌شود در اين آزمايش نشان داده شده که پرتو خورشيد هدايت شده يک مسير زيگ زاگ را در طول نوار باريک آب دنبال مي‌کند. اين آزمايش اولين تلاش براي انتقال نور بود. به دنبال اين موفقيت دانشمند ديگري به نام ويليام ويلينگ در سال 1880 نظريه انتقال نور در لوله با کمک آينه را ارائه نمود که البته اين نظريه حدود يکصد سال از تکنولوژي ساخت آن جلوتر بود. الکساندرگراهام بل نيز طرح انتقال صدا توسط نور را به نام فوتوفون مطرح ساخت که توانست حدود 200 متر صدا را منتقل سازد.

 در نيمه دوم قرن بيستم فيبر نوري شاهد پيشرفت‌هاي چشمگيري بود. در دهه شصت ميلادي در ساخت وسيله انتقال تصوير با نام Fiber-scope براي اولين بار از فيبر تمام شيشه استفاده شد. به دنبال اين ابتکار کلمه فيبر نوري (fiber-optic) به موج‌بر استوانه‌اي از جنس شيشه اطلاق گرديد. هر چند اتلاف شديد نور در اين فيبر اوليه باعث محدوديت انتقال اطلاعات شد ولي اين عيب باعث شد دانشمندان به فکر يک پوشش بر روي مغزي فيبر شوند تا در اين شرايط مغزي(Core) وظيفه هدايت نور را داشته باشد و پوشش آن (Cladding) از فرار نور جلوگيري کرده باعث انعکاس مجدد نور به مغزي شود.

گسترش تکنولوژي استفاده از ليزر گام بزرگي در پيشرفت صنعت فيبرنوري بود. تنها ديود ليزري (LD) و مشابه ضعيف‌تر از آن يعني ديود ساطع کننده نور (LED) قابليت توليد نور ديود ليزري را در جهت استفاده در فيبر ليزري دارند. به دنبال پيشرفت ليزرها در نهايت در سال 1962 ليزر نيمه هادي کشف گرديد که به طور وسيع در منابع نوري استفاده مي‌شود.

نور قابليت انتقال اطلاعات، به ميزان ده هزار برابر بيشتر از فرکانس راديويي را دارد. هر چند با نام بردن اين مزايا ليزر نمي‌تواند از هوا به عنوان يک محيط انتقال استفاده کند چرا که شرايط جوي بر روي کارايي آن تاثير مستقيم مي‌گذارد. در سال 1966 چارلز کائو و چارلز هوک هام محققين لابراتور مخابراتي انگليس طي مقاله‌اي اعلام نمودند که با بکارگيري منبع نوري مناسب فيبر نوري مي‌تواند يک محيط انتقال با افت کمتر از dB/km20 باشد. در اين زمان هنوز افت فيبر نوري حدود dB/km 1000بود. حتي در افت dB/km20 نيز %99 نور در مسير حدود يک کيلومتر تلف خواهد شد.

تحقيقات بعدي نشان داد که اين افت ناشي از ناخالصي شيشه و نه خود عنصر شيشه است. در نهايت رشد تکنولوژي چيپ‌هاي نيمه هادي گيرنده و کانکتورهاي نوري به همراه پيشرفت ساخت فيبر منجر به شروع استفاده از فيبر نوري در صنعت گرديد. به عنوان مثال LED‌هاي مورد استفاده در فيبرنوري داراي سرعت سوئيچ بالاتر، طول منبع کاري مناسب و توان خروجي بيشتر مي‌باشند. بر اين اساس آزمايشگاه بل در سال 1998 موفق شد يکصد سيگنال را با روش DWDM و با سرعت Gb/s ( Giga bit per second)10 در مسيري به مسافت km400 بدون تقويت‌کننده مياني استفاده کند. در حال حاضر شبکه‌هاي فيبري نوري جهاني تنها راه‌حل نسل آينده براي انتقال روند فزاينده اطلاعات مي‌باشد.

فیبر نوری

 فیبر نوری فقط برای انتقال تصاویر دوربین مداربسته نبوده بلکه برای شبکه های کامپیوتری – اینترنتی و سیستم های مخابراتی (تلفن) و…نیز راه اندازی و استفاده می گردد.

 فیبر نوری از سه بخش تشكیل شده است :

هسته (Core)  : برای عبور سیگنال ها

روكش (Cladding) که دور تا دور هسته را احاطه كرده و باعث برگشت نورمنعكس شده به هسته می گردد.

بافر رویه (Buffer Coating) که حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر را بر عهده دارد .

فیبر های نوری در دو گروه عمده ارائه می گردند:

1)      فیبرهای تك حالته (Single-Mode)  

جهت ارسال یك سیگنال در هر فیبر استفاده می شود(مانند : تلفن)

     2) فیبرهای چندحالته (Multi-Mode)  

به منظور ارسال چندین سیگنال در یك فیبر استفاده می شود(مانند : شبكه های كامپیوتری)

 نحوه انتقال نور از درون یک فیبر نوری

نور در حالت معمول در یک خط مستقیم منتشر می شود و برای تعویض جهت باید از یک جسم با قابلیت انعکاس مطلوب همچون آینه در مسیر و محل تغییر جهت استفاده کرد. نور دورن یک کابل نوری از میان مغزی آن عبور می کند، در این مسیر پوشش انعکاسی که سراسر طول فیبر و دور تا دور آن را در بر گرفته است ، همانند یک آینه عمل نموده و سبب پیدایش انعکاس نور در سراسر مسیر فیبر می شود، در نتیجه نور از مسیر منحرف نشده و تا انتهای طول کابل به راه خود ادامه خواهد داد. یک فرستنده داده ها را تبدیل به کد می کند و یک گیرنده کد ها را رمز گشایی می کند و تبدیل به دیتا می کند .

تقویت کننده نوری:

 به منظور تقویت و جبران افت سیگنال ناشی از فواصل دور، در مسافت های بالا تر از یک کیلومتر ، جریان سیگنال ها دورن فیبر دچار افت می شود و به منظورجبران این افت می بایست در چندین نقطه از مسیر از تقویت کننده های مخصوص استفاده شود که به نام تقویت کننده های لیزری نیز شهرت دارند.

 

فیبرهای نوری در مقایسه با سیم های مسی مزایای بسیاری دارد :

      

·         ارزانتراست، در حقیقت کیلومترها کابل نوری در نهایت از سیم های مسی ارزانتر تمام می شوند.

·         باریکتر است، قطر فیبرهای نوری بسیار باریکتر از سیم های مسی است.

·         ظرفیت بالاتر انتقال را دارد، به دلیل بالا بودن ظرفیت انتقال دیتا از طریق فیبر نوری نسبت به سیم مسی می توان حجم بیشتری از اطلاعات را به صورت همزمان از طریق آنها مبادله کرد.

·         همچنین میزان افت سیگنال در فیبر نوری بسیار کمتر از سیم های مسی است.

·         برخلاف سیگنال های الکتریکی در سیم های مسی، هیچ گونه تداخلی در سیگنال های فیبرهایی که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند ایجاد نخواهد شد و این به معنای عدم نویز در دوربین های مداربسته  و مشاهده تصاویردوربین های مداربسته با وضوح بیشتر است.

·         فیبرهای نوری جهت تبادل دیتا در حالت دیجیتال و استفاده در شبکه های رایانه ای بسیار مناسب هستند.

·         در این فیبر ها خطر اشتعال به صفر می رسد ،چراکه هیچ نوع جریان الکتریسیته ای از دورن آنها عبور نمی کند.

·         وزن سبک ، وزن فیبرهای نوری در مقایسه با سیم های مسی بسیار کمتر است.

معایب فیبر نوری:

برای شبكه‌های معمولی و كوچك بسیار پر هزینه است.

برای نصب فیبرهای نوری و تجهیزات آن به افراد متخصص نیاز است. اما در نصب سیم‌های مسی تقریبا اكثر افرادی كه آشنایی كمی در این زمینه دارند می‌توانند آنها را نصب كنند.

برای نصب فیبر‌های نوری دقت بسیار زیادی مورد نیاز است. حتی برای قطع كردن آن. زیرا در این صورت زاویه شكست نور تغییر می كند و روند انتقال داده ها دچار اختلال می شود.

یكی از اصلی‌ترین اشكالات فیبر‌های نوری شكننده بودن فیبر داخل كابل است. در صورت خم كردن بیش از اندازه سیم، فیبر مورد نظر شكسته و دیگر آن كابل به در‌د نمی خورد. در صورتی كه سیم‌های مسی مقاومتر هستند .

به طور خلاصه پس از بررسی هر پروژه ، با توجه به فاصله دوربین های مداربسته تا ذخیره ساز ها، مانیتور ها و همچنین بررسی تعداد دوربین های مداربسته می توان گفت که استفاده از فیبر نوری منطقی تر است یا کابل کواکسیل و یا کابل شبکه .

پر بازدید ترین ها