من كابلات الشبكة وتستخدم في البحار وللمسافات الطويلة وعالية الأداء

أسماء سمير 30 مايو، 2022

من كابلات الشبكة وتستخدم في البحار وللمسافات الطويلة وعالية الأداء

  • الألياف الضوئية هي النوع المستخدم من الكابلات للربط شبكات الاتصال والهواتف لمسافات طويلة، دون أن تؤثر على الأداء في النقل.
  • شبكات الإنترنت والكمبيوتر يتم نقلها لمسافات بعيدة جداً وتمر على طول البحار والأنهار لذا نستخدم لربط الشبكات أسلاك من الألياف الضوئية .
  • الألياف الضوئية كفاءتها عالية ولا تتأثر ببعد المسافة ، لذا فهي تُرجح عند نقل شبكات الإنترنت والهاتف والكمبيوتر بين دولة وأخرى أو في البحار والمحيطات .

مكونات الألياف الضوئية

 الألياف الضوئية تستخدم لنقل الإشارات وشبكات التواصل والهاتف والإنترنت بصورة واضحة وكفاءة عالية رغم نقلها خلال مسافات طويلة، فمما تتكون الألياف الضوئية ليصبح لها كل هذه المميزات، الألياف الضوئية أو ما تسمى أيضاً بالألياف البصرية تتكون من زجاج نقي يكون أنبوبة رفيعة جداً تصل إلى أقل من سمك الشعرة، وتكون طويلة، الليف الضوئي يتكون من عدد من الأجزاء وهم:

  • مصدر للضوء: الذي يسمي ب (المرسل الضوئي) وهو عبارة عن ضوء ليزر، يعمل على تشفير إشارات الليزر.
  • ألياف بصرية: وهي أساس نقل الإشارات إلى مسافات بعيدة.
  • مستقبل ضوئي الذي يحول الإشارات المشفرة إلى إشارات كهربائية.
  • تعتمد الألياف الضوئية في فكرتها على ظاهرة الانعكاس
  • الكلي حيث يتوجه الضوء بالانكسار.

تعريف الألياف الضوئية

الألياف الضوئية عبارة عن وصلات تنقل الإشارات والشبكات من مكان إلى مكان آخر دون التأثير على كفاءته في نقل المعلومات ،وتتكون الوصلات عموماً من أنبوب طويل مصنوع من مادة البلاستيك أو الزجاج أو الألياف والأنابيب التي تُصنع من مادة الألياف تسمى بالألياف الضوئية.

  • تتميز بكفاءتها العالية خلال المسافات البعيدة وفي البحار والأنهار ، مميزات الألياف الضوئية عند استخدامها في نقل الشبكات : أولاً تكون سرعة إرسال الإشارات والشبكات من خلالها سريعة جداً.
  • تنتقل الترددات من خلال الألياف الضوئية خلال مدى واسع مما يزيد من كفاءة النقل بصورة عالية الجودة تكون عالية أيضاً ،ثالثاً يتم التوصيل خلال مسافات طويلة جداً.

تاريخ الألياف الضوئية

  • دانيال كولادون (Daniel Colladon) وجاكيه بابنيه هما أول عالمان فيزياء قاما بشرح مبدأ توجيه الضوء بالانكسار وكان ذلك في القرن التاسع عشر، حيث شرحوا أن خلال مرور الضوء من الهواء إلى الماء.
  • حيث إن الشعاع الساقط سينكسر مقتربًا من العمود المقام على سطح الماء، وبعد ١٢ عام قام جون تندل بشرح خاصية الانعكاس الكلي الداخلي وتوالت الأبحاث عن هذه الفكرة والتي من خلالها توصلوا لفكرة عمل الألياف الضوئية.
  • عند اختراع السكندر جراهام بيل وسومنر تاينتر فوتوفون في عام ١٨٨٠م إشارة صوتية تمر خلال شعاع ضوئي وهو شكل متقدم للاتصالات اللاسلكية ولكن من عيوبه أنه غير عملي.
  • وفي عام ١٩٥٤م تطورت الألياف الضوئية وانتشرت تطبيقاتها بشكل واسع ،وسميت بالألياف الضوئية أو الألياف البصرية، وأصبحت الألياف الضوئية متاحة عام ٢٠٠٠م .

استخدامات الألياف الضوئية

  • تستخدم في مجال الاتصالات، في نقل الاتصالات السلكية والربط الشبكات.
  • تنقل الإشارات وتربط بين الشبكات خلال مسافات طويلة، وبين الدول وبعضها وفي الأنهار والبحار.
  • تنقل الإشارات بكفاءة عالية دون أن تؤثر على كفاءة وجودة معلومات الإشارات.
  • تصل معدلات الألياف إلى ١١١ جيجابايت في الثانية.
  •  تستخدم للاتصال بين الأجهزة خلال مدى قصير.
  •  تستخدم في المستشعرات، فهي تستخدم في أجهزة الاستشعار عن بعد وبالتالي المساهمة في تطبيقات الاستشعار عن بعد وما ينتج منه من فوائد واستخراجات كثيرة.
  • يمكن أيضاً استخدام الألياف الضوئية في قياس درجة الحرارة والجهد.
  • يمكن استخدام الألياف الضوئية البصرية لقياس الضغط.
  • تعتبر مكون أساسي في أجهزة الاستشعار البيولوجية وأجهزة الاستشعار الكيميائية الضوئية.
  • نقل الطاقة من خلال خلية كهروضوئية تقوم بتحويل الضوء إلى كهرباء.
  • تستخدم في أجهزة الرنين المغناطيسي.
  • تستخدم في أجهزة قياس الإرسال ذو الجهد العالي.
  • تستخدم في المجال الطبي في التصوير عند إجراء العملية مثل تنظير المعدة لمعرفة حالة العضو وتصوير أجزاء الجسم من الداخل.
  •  تستخدم في تطبيقات الاتصالات والهاتف والإنترنت.
  • تستخدم في علم الجينات وعلاج الأمراض الوراثية من خلال تفكيك الشفرة الوراثية وعلاج أمراض السكري وفقر الدم ومتلازمة داون.
  • في المجال العسكري لأنه من الصعب التجسس وراء هذه الإشارات.
  • ايضاً في مجال التعليم.

تقسيمات الألياف الضوئية

يوجد ثلاث أنواع من الألياف الضوئية:

  • ليف ذي نمط واحد: من اسمها يعني أن الإشارات تمر خلال الليف الضوئي في نمط واحد، نستخدم هذا النوع من الألياف في الربط بين شبكات الهواتف والربط بين كابلات التلفزيون، ونصف قطره صغير جداً ويبلغ ٩ ميكرون، وصغر نصف قطره يعطيه ميزة في سرعة نقل المعلومات، وتمر الأشعة تحت الحمراء منه بمدى الطول الموجي يبلغ 1.3-1.55 nm.
  • ليف متعدد الأنماط: يتم من خلال نقل عدد مختلف من الإشارات الضوئية خلال الألياف الضوئية، ويفضل استخدامها في شبكات الحاسوب، ويبلغ نصف قطره حوالي ٦٢.٥ ميكرون وتنتقل أيضاً الأشعة تحت الحمراء من خلاله مثل الليف ذي النمط الواحد.
  • الألياف ذات الأعراض الخاصة: وهي ألياف غير مشهورة لأنها تستخدم في أعراض معينة وليست شائعة.

استخدامات الألياف الضوئية

  • الألياف الضوئية أقل في السمك من الأسلاك العادية ولذا فالألياف الضوئية تستطيع نقل الإشارات والمعلومات بسهولة عن الأسلاك العادية.
  • نطاق الألياف الضوئية يبلغ حوالي THZ 50 مما يزيد من قدرته على النقل التليفزيوني وبث عدد كبير من القنوات.
  • يبلغ قطره أقل من 0.635 سم بينما يبلغ قطر الأسلاك النحاسية 7.62سم مما يعطي القدرة للألياف الضوئية عند النقل تحت الأرض.
  • يبلغ وزن الألياف الضوئية 3.6 كجم بينما يبلغ وزن الأسلاك النحاسية الشائعة 94.5 كجم، لذا يمكننا استبدال هذه الأسلاك النحاسية الثقيلة بالألياف الضوئية الأخف وزناً.
  • تظل كفاءة الإشارات عالية، حتى وإن حدث فقد للإشارات المرسلة يكون فقد طفيف مقارنة بالفقد الكبير الذي يحدث في الأسلاك النحاسية الشائعة والأسلاك العادية.
  • الإشارات يتم نقلها خلال مسافات كبيرة يمكن أن تكون من بين بلد وأخرى أو تمر خلال الأنهار والبحار، فالإشارات تتجمع ويمكن أن يحدث تداخل بين الإشارات وبعضها في الأسلاك النحاسية الشائعة بينما لا يحدث هذا في الألياف الضوئية.
  • لا يحدث تداخل للإشارات المارة من خلال الألياف الضوئية مع التداخلات الكهرومغناطيسية مما يجعل المكالمات في سرية تامة، وهذا يجعل لها دور مهم في الأعمال العسكرية والمخابرات.
  • كما أن الألياف الضوئية غير قابلة للاشتعال على عكس باقي الأسلاك الموصلة، مما يجعل الألياف الضوئية أكثر أماناً من باقي الأسلاك الشائعة.
  • حدث فقد قليل جداً خلال الألياف الضوئية وهذا يوفر في المولدات، حيث تحتاج المولدات طاقة أقل بالنسبة لباقي المولدات المستخدمة في باقي الأسلاك الموصلة.
  • الألياف الضوئية لها العديد من المميزات والتي تجعلنا لا نستطيع الاستغناء عنها في حياتنا.
  • تدخل في مجالات عدة مثل مجال الاتصال، والصناعة، والمجالات الطبية ،والتعليم، وشبكات الإنترنت ومواقع التواصل الاجتماعي ،والتصوير الطبي ، ومجسات لها كفاءة عالية في معرفة والتغير من درجة الحرارة والضغط ، ومجال الاستشعار عن بعد وتطبيقاته.
  • كما تم اكتشاف أنواع للألياف الضوئية جديدة وهي الألياف البلورية الفوتونية، ويتم من خلالها نقل الضوء بكفاءة أعلى مع أقل فقد من الطاقة.
من كابلات الشبكة وتستخدم في البحار وللمسافات الطويلة وعالية الأداء

الوسوم