انواع فیبر نوری و کاربرد های آن

در مقاله پیشین [فیبر نوری چیست؟] درباره مبانی فیبر نوری و عملکرد و تاریخچه آن صحبت کردیم، اما در این مطلب میخواهیم انواع فیبر نوری و کاربردهای آنها را بررسی کنیم.

بر اساس ویژگی های زیر ، فیبر های نوری را میتوان به دسته های مختلفی تقسیم نمود:

• انواع کابل فیبر نوری بر اساس اشعه گذرنده از آنها
• انواع کابل فیبر نوری بر اساس ساختار مادهای آنها
• انواع کابل فیبر نوری بر اساس ترکیب مواد مربوط به هسته
• انواع کابل فیبر نوری بر اساس دو ویژگی اول و سوم
• انواع کابل فیبر نوری بر اساس محیط

انواع کابل فیبر نوری بر اساس اشعه گذرنده از آنها

1. فیبر های نوری تک حالته (Single-Mode) : این نوع از فیبر ها، هسته های کوچکی دارند (قطری در حدود 10× 3/5 ایـنچ یـا 9 میکـرون) و مـی تواننـد نـور لیـزر مـادون قرمـز ( با طول موج 1300 تا 1550 نـانومتر ) را درون خـود هدایت کنند .(بمنظور ارسال یک سیگنال در هر فیبر استفاده می شود. نظیر تلفن)

2. فیبرهای نوری چند حالته (Multi-mode): این نوع از فیبر ها هسته های بزرگتری دارند (قطـری در حدود 10× 2/5 اینچ یا 5/62 میکرون) و نور مادون قرمـز گسـیل شـده از دیودهـای نـوری موسوم به LED ها را ( با طول موج 850 تا 1300 نانومتر ) درون خود هدایت مـی کننـد (بمنظـور ارسال چندین سیگنال در یک فیبر استفاده می شود. نظیر شبکه های کامپیوتری)

3. برخی از فیبر های نوری از پلاستیک ساخته می شوند: این فیبر ها هسـته بزرگـی ( بـا قطـر4./. inch یا یک میلیمتر) دارند و نور مرئی قرمزی را که ازLED ها گسـیل مـی شـود (طـول مـوجی برابر با 650 نانومتر) هدایت می کنند.

کابل SM بسیار گرانتر است و در مقایسه با کابل MM شعاع انحنای نسـبتا بـالایی دارد، کـه کـار بـا آن را سخت تر می کند. بیشتر LAN های فیبر نوری از کابل چند حالته استفاده می کنند، که علی رغم کـارایی کمتـر نسبت به کابل تک حالته باز هم از کابل مسی بسیار بهتر است. شرکت های تلفنی و تلویزیون کـابلی نیـز بـه استفاده از فیبر تک حالته تمایل دارند زیرا باید داده های بیشتری را منتقل کنند و در فواصل دورتری گسـترده شوند.

کابل های فیبر نوری در پیکربندی های مختلف وجود دارند، زیرا این کابل مـوارد اسـتفاده فراوانـی دارد. درکابل های SM فقط یک رشته فیبر وجود دارد. در کابل های چندتایی 7 تا 24 رشته فیبر در یـک حفـاظ قـراردارند، که می توان آنها را در هر سر برای موارد استفاده مختلف تقسیم کـرد. از آنجـا کـه کابـل فیبـر نوری مشکلات کابل مسی همچون EMI و مکالمه متقاطع را ندارد می توان تعـداد زیـادی رشـته فیبـر را بـا هـم دسته بندی کرد بدون اینکه مثل کابل UTP نیاز به هم تابیـدن آنهـا باشـد و یـا در مـورد تضـعیف سـیگنال نگرانی وجود داشته باشد.

انواع کابل فیبرنوری بر اساس ساختار مادهای آنها

• 1- فیبر نور شیشه ای
• 2- فیبر نور پلاستیکی
• 3- فیبرنوری سیلیکا با روکش پلاستیکی ( PCS )

انواع کابل فیبر نوری بر اساس ترکیب مواد مربوط به هسته

1. فیبرنوری با ضریب شکست پله ای

2. فیبرنوری با ضریب شکست مرحلهای ( تدریجی )

انواع کابل فیبرنوری بر اساس دو ویژگی اول و سوم

1. فیبرنوری Multi-Mode با ضریب شکست پله ای (فیبرهای نوری چند حالته با تغییر ناگهـانی در مـرز هسـته و روکـش ): در ایـن نـوع فیبـر کـه اصـطلاحا بـه Step Index Multi Fiber مشهورند، ابتدا لایه هسته را با ضریب شکست و قطر مشخص می سازند، و سپس بر روی آن یک لایه روکش با ضریب شکست کمتر می نشانند. بـدین ترتیـب فیبـری پدیـد مـی آیـد کـه ضـریب شکست آن در مرز بین هسته و روکش به صورت ناگهانی (پلکانی) تغییر می کند. در این نوع فیبر مشکل “پهن شدگی پالسها درزمان” وجود دارد. امروزه ایـن نـوع کابـل بـه نـدرت و آن هـم بـرای کاربردهای خاص و سرعت پایین تولید می شود.

2. فیبرنوری Multi-Mode با ضریب شکست مرحله ای (فیبر های نوری چنـد حالتـه بـا تغییـر تدریجی ضریب شکست در مرز هسته و روکش): در این نوع فیبر کـه اصـطلاحا بـه Graded Index Multi Mode Fiber شهرت یافته اند، ضریب شکست هسته به آرامی و با دور شدن از مرکز رو به کاهش می گذارد و در مرز 50 تا 62.5 میکرون از مرکز هسته، به حداقل خود می رسد.

چنین وضعیتی باعث خواهد شد که مرز بین ناحیه هسته و روکش به صورت یـک سـطح آینـه ای عمل نکند بلکه پرتوهای نور همانند پدیده سراب به صـورت منحنـی وار شکسـته شـده و پـس از رسیدن به زاویه بحرانی مجددا بر روی منحنی مشابه به سوی هسته برگردند.

این نوع از فیبرهای نوری می توانند در سرعت های بالای گیگابیت در مسافت های کوتـاه بـه کارگرفته شوند. ولی در مسافتهای زیاد یا باید از سرعت ارسال کاسته شـود و یـا از فیبـر نـوع بعـد اسـتفاده گردد.از آنجا که در فیبر نوری چند حالته با ضریب شکست پله ای شعاع های نوری کـه بـا زاویـه تابش متفاوت دچار انعکاس می شوند همزمان به مقصد نمی رسند ، عرض پالس در مقصد بیشـتر شده و به دلیل تداخل پالس های مجاور نمی توان نرخ انتقال داده را از یک حد بالاتر بـرد . بـرای رفع این مشکل از فیبر نوری چند حالته با ضریب شکست تدریجی استفاده می شود که باعث مـی شود نور به تدریج و شبیه موج سینوسی بشکند . سرعت نور در هسته به دلیل چگالی بالاتر بیشـتر است و لذا همه شعاع های نوری همزمان به مقصد می رسند. بنابراین به دلیل نزدیکتر شدن عرض پالس در گیرنده به عرض پالس فرستنده ، نرخ انتقال در آنها بیشتر است.

3. فیبرنوری Single-Mode با ضریب شکست پله ای: این نوع از فیبرهای نوری کـه بـه اختصـار SMF نامیده شده اند، دارای یک هسته فوق العاده باریک (8 تا 10 میکرون) هستند و یک پرتـوی تک موج (لیزر) به درون آن تابانیده می شود. این پرتو تک موج حداقل برخـورد را بـا مـرز ناحیـه شکست دارد و طبعا کمترین اتساع را به پالس ها تحمیـل میکنـد و بـرای نرخهـای ارسـال چنـد ده گیگابیت در فواصل بسیار طولانی مناسب است.

مقایسه تضعیف و پهنای باند فیبر های نوری

انواع کابل فیبر نوری بر اساس ویژگی های محیطی

کابلهای فیبر نوری بسته به محیطی که باید در آن نصب شوند در انواع کاملا متفاوتی تولید مـی شـوند. هـرچند که ماهیت تارهای فیبر نوری درون آنها یا از نوعه MMF یا SMF با پارامتر های کمابیش مشابه اسـت.

تمام انواع مختلف کابلهای فیبر نوری را می توان در دو رده کلی زیر دسته بندی کرد:

1. کابل های فیبر نوری جهت کاربرد در بیرون ساختمان (Outdoor Grades) :

این فیبرها جهت ارتباط بین ساختمان ها در خارج از ساختمان بکار می رود ، حداکثر فاصـله ای کـه مجاز است این کابل در داخل ساختمان وارد شود 10 متر است . در این نوع کـاربرد از کابـل فیبـرنوری مدل Loose Tube بیشتر استفاده می شود. جهت استحکام و محافظت بیشـتر فیبـر هـا از Armored (زره) استفاده می شود. از دیگر ویژگی های این نوع کابل می توان به موارد زیـر اشـاره کرد، تحمل رطوبت محیطی از 90 تا 100 درصد، تحمل محدوده دمایی بین 40 – تـا 80 + درجـه سانتیگراد، عدم تجزیه یا استهلاك ژاکت کابل در مقابل نور خورشید، انعطاف پذیری بالا در مقابـل خمش تا کمترین شعاع ممکن، پوشش بسیار مقاوم در مقابل شعله ور شدن، قابلیـت تحمـل فشـاربالا، پوششی که جونده ها مثل موش به آن علاقه نداشته باشند، تحمل دفن مستقیم زیر خاك .

2. کابل های فیبر نوری جهت کاربرد در درون ساختمان (Indoor Grades) :

از این کابل ها جهت استفاده از Backbone شبکه در داخل ساختمان استفاده می شود، دارای محافظت های فیزیکی مناسبی می باشند،می توان از 6 تا 144 تیوب استفاده کرد که در هر تیوب 24 فیبر نوری قرار دارد، داخل هر تیوب ژل بی رنگ قرار دارد تا باعث شود قابلیت انعطاف فیبر بالا رفته و در برابر ضربه مقاوم باشد .ویژگی های عمومی این نوع از کابل عبارتند از، پوششی که در صورت آتش گرفتن گاز سمی از خود متصاعد نکند، مقاوم در مقابل شعله ور شدن، مقاوم در مقابل خمش و در عین حال ظریف و منعطف.