نحوه کار ارتباط فیبر نوری چیست؟ ساختار و انواع فیبر نوری

ارتباط فیبر نوری، روش ارتباطی است که در آن سیگنال به شکل نور منتقل می شود و فیبر نوری به عنوان محیطی برای انتقال آن سیگنال نوری از یک مکان به مکان دیگر استفاده می شود. سیگنال منتقل شده در فیبر نوری از سیگنال الکتریکی به نور تبدیل می شود و در محل دریافت، دوباره از نور به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

داده های ارسالی می تواند به صورت داده های صوتی، تصویری باشد که قرار است در مسافت های طولانی یا از طریق شبکه های محلی ارسال شود. ارتباط فیبر نوری به دلیل نتایج خوبی که در انتقال داده از راه دور با سرعت بالا داشته است، به عنوان یک کاربرد برای اهداف مختلف ارتباطی مورد استفاده قرار می گیرد.

ارتباط فیبر نوری چگونه کار می کند؟

فرآیند ارتباط فیبر نوری به این صورت است که سیگنالی را به شکل نور منتقل می کند که ابتدا سیگنال های الکتریکی به نور تبدیل شده و منتقل می شود و سپس در سمت گیرنده این نور به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.

این فرآیند را می توان با استفاده از یک نمودار در زیر توضیح داد:

طرف فرستنده:

در سمت فرستنده، اگر داده ها آنالوگ باشد، به مدار رمزگذار یا مبدل ارسال می شود که سیگنال آنالوگ را به پالس های دیجیتالی 0،1،0،1… تبدیل می کند (بسته به نوع داده) و از طریق یک مدار فرستنده منبع نور عبور می کند. و اگر ورودی دیجیتال باشد، مستقیماً از طریق مدار فرستنده منبع نور که سیگنال را به شکل امواج نوری تبدیل می کند، ارسال می شود.

کابل فیبر نوری:

امواج نوری دریافت شده از مدار فرستنده به کابل فیبر نوری از محل منبع به مقصد منتقل شده و در سمت گیرنده دریافت می شود.

طرف گیرنده:

اکنون در سمت گیرنده، فوتوسل، که به آن آشکارساز نور نیز گفته می شود، امواج نور را از کابل فیبر نوری دریافت می کند و آن را با استفاده از تقویت کننده تقویت کرده و آن را به سیگنال دیجیتال مناسب تبدیل می کند.

حال اگر منبع خروجی دیجیتال باشد، سیگنال زیاد تغییر نمی کند و اگر منبع خروجی به سیگنال آنالوگ نیاز دارد، پالس های دیجیتال با استفاده از مدار دیکدر دوباره به سیگنال آنالوگ تبدیل می شوند.

کل فرآیند انتقال سیگنال الکتریکی از یک نقطه به نقطه دیگر با تبدیل آن به نور و استفاده از کابل فیبر نوری به عنوان منبع انتقال به عنوان ارتباط فیبر نوری شناخته می شود.

چرا از فیبر استفاده می شود؟

سیم های فیبر، سیم مسی را به عنوان کابل انتقال جایگزین کرده اند زیرا مزایای بیشتری نسبت به کابل های برق دارند.

• ظرفیت انتقال بزرگ: یک فیبر سیلیکا می تواند صد ها هزار کانال تلفنی را حمل کند که تنها از قسمت کوچکی از ظرفیت نظری استفاده می کند.
• تلفات کم: تقریباً 0.2 سیگنال دسی بل در کیلومتر برای فیبر های سیلیکا مدرن تک حالتی از بین می رود تا بتوان ده ها کیلومتر را بدون تقویت سیگنال ها تامین کرد.
• تقویت آسان: در صورت نیاز برای مسافت های انتقال بسیار بزرگ، تعداد زیادی از کانال ها می توانند در یک تقویت کننده تک فیبر دوباره تقویت شوند.
• کم هزینه: با توجه به سرعت بالای انتقال، هزینه هر بیت منتقل شده می تواند بسیار کم باشد.
• وزن سبک: در مقایسه با کابل های برق، کابل های فیبر نوری بسیار سبک هستند.
• عدم تداخل: کابل های فیبر نوری در برابر مشکلاتی که با کابل های برقی بوجود می آیند مانند حلقه های زمینی یا تداخل الکترومغناطیسی (EMI) مصون هستند.

این دلایل به وضوح توضیح می دهد که کابل های فیبر نوری به مراتب بهتر از کابل های مسی هستند و به همین دلیل کابل های فیبر نوری بر وسیله های انتقال معمولی ترجیح داده می شوند.

چرا نور و نه برق؟

نور یا نور لیزر برای ارتباط فیبر نوری استفاده می شود. به این دلیل که نور لیزر، یک منبع نور با یک طول موج است. در حالی که سیگنال های نوری دیگر مانند نور خورشید یا لامپ دارای طول موج های زیادی از نور هستند. در نتیجه، اگر برای ارتباط استفاده شود، یک پرتو تولید می کنند که قدرت بسیار کمتری دارد و از طرف دیگر، لیزر با یک پرتو واحد منجر به ایجاد یک پرتو قوی تر به عنوان خروجی می شود.

بنابراین، پراکندگی کمتر، انتقال تعداد زیادی از سیگنال ها و مصرف زمان کمتر، باعث می شود که نور به منبع خوبی برای برقراری ارتباط تبدیل شود.

ویژگی های ارتباط فیبر نوری

در ارتباط فیبر نوری، نور به عنوان سیگنالی که به داخل کابل فیبر نوری منتقل می شود، بکار می رود. این شیوه ارتباطی ویژگی هایی دارد که مورد بررسی قرار می گیرد و آن را به یک روش ارتباطی مناسب تبدیل می کند.

• پهنای باند: پراکندگی نور تک لیزری به این معنی است که مقدار خوبی از سیگنال در ثانیه قابل انتقال است (اطلاعات به بیت منتقل می شوند) که منجر به پهنای باند بالا برای مسافت های طولانی می شود.
• قطر کوچکتر: قطر کابل فیبر نوری حدود 300 میکرومتر است.
• سبک وزن: کابل فیبر نوری در مقایسه با کابل مسی سبک است.
• انتقال سیگنال از راه دور: از آنجا که نور لیزر پراکنده نمی شود، می توان آن را به راحتی در فواصل طولانی منتقل کرد.
• تضعیف کم: فیبر آن از شیشه ساخته شده و لیزر از طریق آن عبور می کند، سیگنال منتقل شده فقط 0.2 دسی بل در کیلومتر از دست می دهد.
• امنیت انتقال: رمزگذاری نوری و عدم وجود سیگنال الکترومغناطیسی باعث امنیت داده ها از طریق فیبر نوری می شود.

کاربرد های فیبر نوری

ارتباط فیبر نوری عمدتاً در صنعت مخابرات و برای ارتباط از راه دور بکار می رود که از فیبر نوری برای موارد زیر استفاده می کند:

• انتقال سیگنال های تلفنی
• ارتباطات اینترنتی
• انتقال سیگنال تلویزیون کابلی

جدا از آن، امروزه از فیبر نوری در خانه ها، صنایع، دفاتر برای مسافت های طولانی و همچنین ارتباط مسافت های کم استفاده می شود.

تأثیر فیبر نوری بر اینترنت اشیاء (IOT)

ارتباطات فیبر نوری تأثیر زیادی در اینترنت اشیا خواهد داشت و مواردی که گفته می شود به شما توضیح می دهند که IOT چگونه به فیبر نوری نیاز دارد.

• انتقال سریع: همه دستگاه ها و وسایل ما به اینترنت متصل می شوند و به ارتباط خوب و سرعت بالا احتیاج دارند. تنها وسیله انتقال که از این نیاز ها پشتیبانی می کند، فیبر نوری است. در آینده به IOT نیاز است و IOT برای داشتن بهترین ارتباط به فیبر نوری نیاز دارد که می تواند به دستیابی به سرعت داده های بی سیم تا سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه، ایجاد ارتباط و انتقال داده های با اندازه بزرگ در چند ثانیه کمک کند.
• امنیت داده: وقتی مقدار زیادی داده بین میلیاردها دستگاه متصل به هم در حال انتقال است، امنیت در IOT یک نگرانی اصلی است. هک کردن داده ها از وسیله های ارتباطی یک امر ممکن است مگر اینکه فیبر نوری باشد. هک فیبر های نوری بدون اینکه تشخیص داده شوند بسیار دشوار است. بنابراین، یک فیبر نوری می تواند به امنیت داده ها کمک کرده و آن ها را با سرعت بسیار بالایی منتقل کند.
• عدم تلفات داده به دلیل تداخل: کابل های فیبر نوری می توانند در هر جایی (حتی در زیر آب یا در مناطق با دمای بالا) نصب شوند و هیچگونه تداخل الکترومغناطیسی منجر به تلفات داده ای نخواهد شد.