المعرفة المتعلقة بالألياف الضوئية

الألياف الضوئية مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك. يبلغ قطر معظمها شعرة الإنسان تقريبًا، ويمكن أن يصل طولها إلى عدة أميال. ينتقل الضوء على طول مركز الألياف من أحد طرفيه إلى الطرف الآخر، ويمكن تطبيق الإشارة. تتفوق أنظمة الألياف الضوئية على الموصلات المعدنية في العديد من التطبيقات. أكبر ميزة لهم هي عرض النطاق الترددي. بسبب الطول الموجي للضوء، يمكن نقل الإشارات التي تحتوي على معلومات أكثر من الموصلات المعدنية (حتى الموصلات المحورية). تشمل المزايا الأخرى ما يلي:

العزل الكهربائي - الألياف الضوئية لا تحتاج إلى اتصال أرضي. جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال معزولان عن بعضهما البعض، لذلك لا توجد مشاكل في الحلقة الأرضية. بالإضافة إلى ذلك، لا يوجد خطر حدوث شرارة أو صدمة كهربائية.

محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي - لا تتأثر الألياف الضوئية بالتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، ولا تنبعث منها إشعاعات بحد ذاتها لتسبب تداخلات أخرى.

استهلاك منخفض للطاقة - يسمح ذلك بتشغيل الكابلات لفترة أطول وعدد أقل من مكبرات الصوت المكررة.

أخف وزنًا وأصغر حجمًا - تزن الألياف الضوئية أقل وتتطلب مساحة أقل من الموصلات المعدنية ذات القدرة المكافئة على حمل الإشارة.

الأسلاك النحاسية أثقل بحوالي 13 مرة. كما أن الألياف الضوئية أسهل في التثبيت وتتطلب مساحة أقل للقناة.

التطبيقات

بعض مجالات التطبيق الرئيسية للألياف الضوئية هي:

الاتصالات - يعد نقل الصوت والبيانات والفيديو من أكثر الاستخدامات شيوعًا للألياف الضوئية، بما في ذلك:

– الاتصالات

– شبكات المناطق المحلية (LAN)

– أنظمة التحكم الصناعية

– أنظمة إلكترونيات الطيران وأنظمة القيادة والتحكم والاتصالات العسكرية

الاستشعار – يمكن استخدام الألياف الضوئية لنقل الضوء من مصدر بعيد إلى الكاشف للحصول على الضغط أو درجة الحرارة أو المعلومات الطيفية. يمكن أيضًا استخدام الألياف الضوئية مباشرةً كأجهزة استشعار لقياس العديد من التأثيرات البيئية مثل الإجهاد والضغط والمقاومة ودرجة الحموضة. تؤثر التغيرات البيئية على شدة الضوء، و/أو الطور، و/أو الاستقطاب بطرق يمكن اكتشافها في الطرف الآخر من الألياف.

نقل الطاقة - يمكن للألياف الضوئية توفير قوى عالية جدًا لمهام مثل القطع بالليزر واللحام ووضع العلامات والحفر.

الإضاءة - يمكن لحزمة من الألياف الضوئية المجمعة مع مصدر ضوئي في أحد الأطراف أن تضيء المناطق التي يصعب الوصول إليها، على سبيل المثال، داخل جسم الإنسان بالاشتراك مع المنظار. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها كعلامات عرض أو ببساطة كإضاءة زخرفية.

تتكون الألياف الضوئية من ثلاثة مكونات أساسية متحدة المركز: النواة، والكسوة، والطلاء الخارجي

عادة ما يكون القلب مصنوعًا من الزجاج أو البلاستيك، ولكن يتم استخدام مواد أخرى أحيانًا اعتمادًا على طيف النقل المطلوب. النواة هي الجزء الذي ينقل الضوء من الألياف. عادة ما تكون الكسوة مصنوعة من نفس مادة القلب، ولكن مع معامل انكسار أقل قليلاً (عادةً أقل بحوالي 1٪). يؤدي هذا الاختلاف في معامل الانكسار إلى انعكاس داخلي كلي عند حدود معامل الانكسار على طول الألياف، مما يسمح للضوء بالانتقال عبر الألياف دون الهروب عبر الجدران الجانبية.

يشتمل الطلاء عادةً على طبقة واحدة أو أكثر من المواد البلاستيكية لحماية الألياف من البيئة المادية. في بعض الأحيان تتم إضافة سترة معدنية إلى الطلاء لتوفير المزيد من الحماية الجسدية.

يتم تحديد الألياف الضوئية عادةً حسب أبعادها، مثل القطر الخارجي للنواة والكسوة والطلاء. على سبيل المثال، يشير 62.5/125/250 إلى ألياف ذات قطر أساسي 62.5 ميكرون، وكسوة قطرها 125 ميكرون، وطلاء خارجي بقطر 0.25 مم.