مميزات الألياف الضوئية وعيوبها

كتابة: اسراء حرب آخر تحديث: 25 مارس 2022 , 00:24

مميزات الألياف الضوئية

أصبحنا في عالم اليوم لا نستغني فيه عن الانترنت ، أو الاتصال والتواصل السريع لذلك وجدت تقنية الألياف الضوئية التي تساعد في نقل البيانات، والتي تتميز بمجموعة كبيرة من المميزات ومنها:

  • عرض النطاق الترددي والسرعة

يمكن لكابل الألياف الضوئية أن يستوعب عرض نطاق وسرعة عاليين للغاية، و ربما تكون الكمية الضخمة من البيانات التي يمكن إرسالها لكل وحدة من كبل الألياف الضوئية هي الميزة الأكثر أهمية.

  • التكلفة المعقولة

نظرًا للزيادة الهائلة في مجال الألياف الضوئية، وزادت المنافسة في أنحاء العالم وبين شركات الالياف الضوئية في السعودية أيضًا وبالتالي انخفضت أسعار النفقات الرأسمالية بشكل كبير حيث استمر عدد منتجي الألياف في الزيادة بسبب زيادة الحاجة إلى الألياف الضوئية.

  • قوة الإشارة

فقدان الإشارة في كابلات الألياف الضوئية أقل بكثير من الكابلات النحاسية، وعلى عكس ما هو في التوصيلات النحاسية لا تحتوي الألياف الضوئية على تشويش أو تقاطع، ويمكن تقليل تبديد الطاقة وإطالة متوسط ​​مسافة نقل البيانات.

تعتبر الألياف الضوئية أخف وزناً من الكابلات النحاسية وقد يتم تطويرها لتقليل الأبعاد بشكل ملحوظ، وتعتبر أرق وأخف وزنًا من توصيلات الأسلاك النحاسية، مما يجعلها مكملاً أفضل للإعدادات التي تكون فيها المساحة مرتفعة، ونظرًا لقلة الوزن، تكون عملية التثبيت لها بسيطة إلى حد ما.

عادةً ما يكون العمر الإنتاجي لكابل الألياف الضوئية حوالي 100 عام، مما يجعله عائدًا مناسبًا على الاستثمار.

  • نبضات الضوء

على عكس الاتصالات الكهربائية المرسلة عبر الكابلات النحاسية، لا تتداخل الإشارات الضوئية من أحد الألياف مع تلك الواردة من الألياف الأخرى في نفس كابل الألياف، وهذا يعادل مكالمات هاتفية أكثر هشاشة أو تغطية تلفزيونية محسنة.

  • حماية البيانات

لا تولد كابلات الألياف الضوئية إشعاعًا كهرومغناطيسيًا، لذلك من الصعب للغاية اعتراضها، عند نقل المعلومات أو إرسالها، فإنّ هذه الأسلاك غير قابلة للعبث.

  • تضاعف تعدد الاستخدامات

تعتبر الألياف الضوئية أكثر مرونة وقدرة على التكيف من الأسلاك النحاسية ذات الأبعاد نفسها، ويعتبر كابل الألياف الضوئية قابل للتكوين للغاية، وينحني بسهولة، ويتحمل معظم المكونات الحمضية التي تتلامس مع الأسلاك النحاسية، ونظرًا لأن هذه الألياف الضوئية رفيعة جدًا، فإنها لا تنكسر في الواقع عند لفها حول زوايا بحجم بضعة سنتيمترات فقط. [1]

عيوب الألياف البصرية

على الرغم من أنّ الألياف الضوئية لها العديد من المزايا، إلا أنها تعاني أيضًا من بعض أوجه القصور المهمة، وهي كالتالي:

  • انخفاض الطاقة

يتم تقييد طاقة المصادر الباعثة للضوء بشدة. على الرغم من إمكانية الحصول على بواعث عالية الطاقة لتعزيز توصيل الطاقة ، إلا أنها تأتي بتكلفة إضافية.

  • المرونة

بالمقارنة مع الكابلات المعدنية الأخرى، تعتبر الألياف الضوئية أكثر حساسية وعرضة للكسر بشكل خاص، وعلى الرغم من خفة الحركة الإضافية، إلا أنّ الألياف الضوئية أكثر ضعفًا وعرضة للتلف من الكابلات النحاسية، ويجب أن يتم التعامل مع الألياف الضوئية وصيانتها بحذر شديد ولذلك تعد طريقة تركيب الالياف البصرية دقيقة نوعًا ما

  • متوسط ​​المسافة بين المرسل والمستقبل

يجب تقليل الطول بين المرسل والمستقبل إلى الحد الأدنى، أو تعتبر أجهزة إعادة الإرسال ضرورية لتعظيم قوة الإشارة.

  • الصهر أو الوصل

تتطلب الألياف الضوئية بالضرورة توظيف متخصصين محترفين وأكفاء لربط الانصهار البصري وكذلك الفحص والتقييم عند ضم الألياف الضوئية معًا. [1]

ماهي الألياف الضوئية

ترسل الألياف الضوئية المعلومات باستخدام نبضات ضوئية بدلاً من الإشارات الكهربائية، مما قد يؤدي إلى عرض نطاق ترددي أعلى بعدة مرات من الأنظمة الكهربائية التقليدية.

يمكن استخدام الغلاف الخارجي والدروع للمساعدة في حماية كابل الألياف الضوئية من الظروف الجوية السيئة، ويعد غلاف الألياف الضوئية، أو الطبقة العاكسة الخارجية عبارة عن زجاج أو ألياف بلاستيكية رقيقة الشعر يبلغ متوسط قطرها 125 ميكرومتر.

تعتبر الألياف الضوئية تقنية يتم استخدامها في نقل البيانات والمعلومات من خلال كابل يتكون من مجموعة من الألياف أو الخيوط البلاستيكية أو الزجاجية.

يتكون هذا الكابل من مجموعة من الخيوط الزجاجية التي تساعد في ايصال الرسائل المعدلة من خلال موجات الضوء.

يمكن تلخيص الأساسيات التي يتم الاعتماد عليها عند تصميم كابل الألياف الضوئية بما يلي:

  • شكل ومظهر الكبل.
  • قوة المتانة أو مدى صلابة الكبل.
  • مستوى القوة للشد.
  • مرونة الكبل.
  • مستوى تحمل درجة الحرارة.
  • حجم وسماكة الكابل.
  • مدى قابليته للاحتراق أو التأثر بالحرارة. [3]

أنواع الألياف الضوئية

هناك ثلاثة أنواع شائعة من كابلات الألياف الضوئية ، كما هو مذكور أدناه. تعتمد ملاءمة كل نوع لتطبيق معين على خصائص كابل الألياف البصرية.

  • الألياف الضوئية أحادي النمط

يُطلق عليه أحيانًا كبل ليف أحادي الوضع، وتعد كابلات الألياف أحادية ومتعددة الأساليب ذات مؤشر الخطوة من أبسط أنواع كابلات الألياف الضوئية.

تتميز الكابلات الليفية أحادية النمط بأقطار أساسية صغيرة جدًا، تتراوح من 5 إلى 9.5 ميكرون، واللب محاط بقطر قياسي للكسوة يبلغ 125 ميكرون.
كما يتم وضع الغلاف على الكسوة لتوفير الحماية الميكانيكية، وتصنع السترات فيه من نوع واحد من البوليمر بألوان مختلفة لأغراض ترميز الألوان.
تمتلك القدرة على حمل إشارات لمسافات طويلة مع خسارة منخفضة، وتستخدم بشكل أساسي في أنظمة الاتصالات.
يعتمد عدد الأنماط التي تنتشر في ليف أحادي النمط على الطول الموجي للضوء الذي يحمله، وينتج عن الطول الموجي 980 نانومتر تشغيل متعدد الأنماط.
مع زيادة الطول الموجي تحمل الألياف أوضاعًا أقل حتى يبقى وضع واحد فقط، إلى أن تبدأ العملية أحادية النمط عندما يقترب الطول الموجي من قطر النواة، عند 1310 نانومتر ثم يعمل ككابل ليف أحادي الوضع.

  • الألياف الضوئية متعددة الأوضاع

تحتوي على أقطار أكبر من الأقطار أحادية الوضع، بأقطار أساسية تتراوح من 100 إلى 970 ميكرون، وهي متوفرة على شكل ألياف زجاجية، وسيليكا بلاستيكية، وألياف بلاستيكية، وهي أيضًا أوسع نطاق .

على الرغم من أنّها ليست الأكثر كفاءة في المسافات الطويلة، وتتعرض لخسائر أعلى من كابلات الألياف أحادية الوضع. تمتلك كبلات الألياف متعددة الأوضاع القدرة على حمل إشارات للمسافات المتوسطة والطويلة مع خسارة منخفضة وذلك عند استخدام مكبرات الصوت الضوئية لتعزيز الإشارات إلى الطاقة المطلوبة.

  • الألياف ذات المؤشر المتدرج

أحيانًا كابلات الألياف ذات المؤشر المتدرج، وتمتلك أقطارًا متشابهة، ويبلغ قطر الألياف المتدرجة الشائعة 50،62.5 أو 85 ميكرون ، ويبلغ قطر الكسوة 125 ميكرومتر.

يتكون اللب من طبقات زجاجية متعددة متحدة المركز، تشبه إلى حد ما الحلقات الحلقية لشجرة أو قطعة من البصل، وكل طبقة متتالية تتوسع للخارج من المحور المركزي لللب حتى يكون للقطر الداخلي للكسوة مؤشر تصحيح أقل.

ينتقل الضوء بشكل أسرع في مادة بصرية ذات معامل انكسار أقل، وبالتالي كلما ابتعد الضوء عن المحور المركزي، زادت سرعته.
ويحظى هذا النوع بشعبية في التطبيقات التي تتطلب نطاقًا واسعًا من الموجات، ولا سيما أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية والمسح الضوئي والتصوير ومعالجة البيانات. [2]

كيف تعمل الألياف البصرية

تعمل الألياف البصرية من خلال كبل خاص بها من أجل نقل البيانات من موقع لموقع آخر وذلك بإرسال نبضات ضوئية، والتي يتم استخدامها في ارسال واستقبال الصور أو الرسائل الصوتية على سبيل المثال لا الحصر.

يتم تصميم شبكات الألياف البصرية باستخدام كابلات زجاجية أو بلاستيكية مغلفة بطريقة فعالة ومن الداخل تكون مصنوعة من النحاس.

أحدثت هذه التقنية انتقالًا كبيرًا في مجال الاتصال والتواصل من خلال تسهيل عملية نقل البيانات والمعلومات، والتي أخذت مكان الكوابل النحاسية.

خاصةً ونحن اليوم في عالم يتطلب التواصل وفي تطور مستمر ولا غنى عن الانترنت والذي يسهل المكالمات الهاتفية وتحميل الفيديو أو الصور من مواقع الانترنت وغيرها.

ومن استخدامات الألياف الضوئية ما يلي:

هذه الأسلاك مطلوبة للشبكات المحلية، ونتيجة لذلك تستخدم شركات الاتصالات هذه الأسلاك في الاستخدامات التالية:

  • تحل محل خطوط الهاتف.
  • أصبحت الألياف الضوئية أكثر انتشارًا في الاتصالات السلكية واللاسلكية ونقل البيانات بسبب مزاياها التي لا مثيل لها.
  • نقل البيانات بشكل سريع جدًأ مع تقليل التعرض للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وحجمها الصغير.
  • إمكانية نقل معلومات وبيانات هائلة. [3]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
error: