تويت
أعضائنا الغاليين بما أننا في تطور ملحوض وسرعة المواد العلمية اخترت كموضوع أول عن اختراع ليف بصري أو الألياف البصرية كناقل علمي وحديث جدا الكثير منا لا يعرفه ولا يعرف مجال استعمالاته ألا وهو
الألياف البصرية أو La fibre optique
الألياف البصرية هي ألياف مصنوعة من الزجاج النقي،
تكون طويلة ورفيعة ولا يتعدى سمكها سمك الشعرة.
يجمع العديد من هذه الألياف في حزم داخل الكبلات البصرية،
وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً
وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً
مكونات الليف البصري
الألياف الضوئية Optical Fiber : وتتكون من اسطوانتين متحدتي المركز تسمى الأولى بالقلب Core محاطة باسطوانة أخرى تسمى الغلاف Cladding ثم الغطاء الواقي BufferCoating والغلاف الخارجي للكابل (jacket)
اللب(Core): وهو عبارة عن زجاج رفيع (أسطواني) ينتقل فيه الضوء ويصنع من السليكا Silica المطعمة (بالجرمانيوم مثلا Ge-Silica).
الحاجب (Cladding): مادة تحيط باللب الزجاجي (أسطوانة أخرى محيطة) وتعمل على حفظ الضوء في مركز الليف البصري وهي مصنوعة من السليكا، وذلك لكي يكون معامل انكسار القلب أكبر من معامل انكسار الغلاف، وهو الشرط المطلوب لحصول عملية الانعكاس الداخلي الكلي Total Internal Reflection، الذي هو أساس توجيه الضوء في الألياف الضوئية، إذ ينعكس الضوء كليا وبتكرار الانعكاس ينتشر الضوء داخل قلب الليف الضوئي ويصل إلى النهاية الأخرى لليف.
الغطاء الواقي (Buffer Coating): غلاف بلاستيكي يحمي الليف البصري من الرطوبة أو ويحميه من الضرر والكسر.
مئات أو ربما الآلاف من هذه الألياف الضوئية تصطف معا في حزمة لتكون الحبل الضوئي الذي يحمى بغطاء خارجي يسمى جاكيت.
نظام الألياف الضوئية
1. (transmitter) وهو الذي ينتج و يشفر الإشارة الضوئية حيث يكون الجزء الأساسي به هو المصدر الضوئي الذي قد يكون ليزر أو الدايود الضوئي فإذا أردنا مثلا نقل إشارة تلفزيونية أو أي معلومة فانه من الضروري تحوير الشارة الضوئية طبقا للمعلومة المراد نقلها. تحوير الإشارة الضوئية قد يتم بتغيير شدتها ارتفاعا و انخفاضا analogue modulationأو إشعالها و إطفائها في تتابع و هو ما يعرفب digital modulation
fiber-optic -2 و هو الذي يقوم بتوصيل الإشارة الضوئية عبر المسافات و هو الجزء الذي تم شرحه بالتفصيل
. receiver ستقبل الإشارة الضوئية و يفك شفرتها ليحولها إلى إشارة كهربية ترسل إلى المستخدم الذي قد يكونالتلفزيون أو التلفون
تقسيمات الالياف الضوئية
(single mode fiber) تنتقل من خلالها إشارات ضوئية نسق ونمط موحد في كل ليفة ضوئية من ألياف الحزمة وهي تستخدم في شبكات التلفون وكوابل التلفزيون. هذا النوع من الألياف يتميز بصغر نصف قطر القلب الزجاجي حيث يصل إلى حوالي micron 9 وتمر من خلاله أشعة الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي 1.3-1.55 nm.
multi -mode fibers بها يتم نقل العديد من الأنماط للإشارات الضوئية من خلال الليفة الضوئية الواحدة مما يجعل استخدامها أفضل لشبكات الحاسوب. هذا النوع من الألياف يكون نصف قطره أكبر حيث يصل إلى 62.5 micron وتنتقل من خلاله الأشعة تحت الحمراء
مميزات الألياف الضوئية
لقد أحدثت الألياف الضوئية ثورة في عالم الاتصالات لتميزها على أسلاك التوصيل العادية فهي
أكثر قدرة على حمل المعلومات لان الألياف الضوئية ارفع من الأسلاك العادية فانه يمكن وضع عدد كبير منها داخل الحزمة الواحدة مما يزيد عدد خطوط الهاتف أو عدد قنوات البث التلفزيوني في حبل واحد. يكفي أن تعرف إن عرض النطاق للألياف الضوئية يصل إلى 50THZ في حين إن أكبر عرض نطاق يحتاجه البث التلفزيوني لا يتجاوز 6Mhz.
أقل حجما حيث أن نصف قطرها أقل من نصف قطر الأسلاك النحاسية التقليدية فمثلا يمكن استبدال سلك نحاسي قطره 7.62سم بآخر من الألياف الضوئية قطره لا يتجاوز0.635سم وهذا يمثل أهمية خاصة عند مد الأسلاك تحت الأرض.
أخف وزنا فيمكن استبدال أسلاك نحاسية وزنها 94.5كجم بأخرى من الألياف الضوئية تزن فقط 3.6كجم.
فقد أقل للإشارات المرسلة
عدم إمكانية تداخل الإشارات المرسلة من خلال الألياف المتجاورة في الحبل الواحد مما يضمن وضوح الإشارة المرسلة سواء أكانت محادثة تلفونية أو بث تلفزيوني. كما أنها لا تتعرض للتداخلات الكهرومغناطيسية مما يجعل الإشارة تنتقل بسرية تامة مما له أهمية خاصة في الأغراض العسكرية.
غير قابلة للاشتعال مما يقلل من خطر الحرائق
تحتاج إلى طاقة أقل في المولدات لأن الفقد خلال عملية التوصيل قليل
بسبب هذه المميزات فإن الألياف الضوئية دخلت في الكثير من الصناعات وخصوصا الاتصالات وشبكات الكمبيوتر. كما تستخدم في التصوير الطبي بأنواعه وكذلك كمجسات عالية الجودة للتغير في درجة الحرارة والضغط بما له من تطبيقات في التنقيب في باطن الأرض
هناك أنواع حديثة للالياف البصرية اكتشفت مؤخرا وتسمى الالياف البلورية الفوتونية، لانها تصنع من البلورات الفوتونية التي تتميز بنقل الضوء فيها باقل خسارة..
تطبيقات الألياف البصرية
Optical Fiber Applications
تطبيقات الألياف البصرية واسعة النطاق وتستخدم في كل المجالات العسكرية منها والمدنية سنتطرق لإستعمالين معروفين عامة وهما التلفزيون والهاتف :
الاتصالات الهاتفية Telephone Communications
لعبت الأسلاك المجدولة والكابلات المحورية دوراً كبيراً في السنوات الماضية في مجال الاتصالات الهاتفية وبصفة خاصة بين البدالات ، وحيث إن أحد الصفات الهامة هي سعة الألياف البصرية فقد بدأت كثيرمن الشركات بالتفكير في بناء خطوط هاتفية جديدة وإحلال بعض الخطوط القديمة سواء كانت أسلاكاً مجدولة أو كابلات محورية، وأول خط تجاري يستخدم الألياف البصرية في الولايات المتحدة بدأ تشغيله في 22 ابريل 1977م وقد استخدم الإرسال الرقمي في هذا الخط، كما أن المكررات كانت على مسافة 3.6 كيلومتر واستخدمت الثنائيات الباعثة للضوء Light Emitting Diodes في أجهزة الارسال وثنائيات الضوء الجرفية avalanche photodiodes في أجهزة الاستقبال، وكانت سعة هذا الخط 24 مكالمة آنية وقد استخدم تشكيل الرمز النبضي Pulse code modulation في هذا الخط وقد شاع استخدامها لهذا الغرف من قبل شركاتالاتصالات في أنحاء العالم، وعلى سبيل المثال نجد أن أطوال الكابلات البصرية في الصين تبلغ 173000كيلومتراً، وطول الألياف البصرية يتعدى مليون كيلومتر خاصة إذا ما علمنا أن معدل الزيادة السنوية في عدد الهواتف تصل الى 40مليون خط حتى عام 2020 ليصل المجموع الكلي للهواتف الى 1000مليون خط، ولولا وجود السعة الكافية للألياف وإمكانية توسيعها مستقبلا لما أمكن إنجاز ذلك .
الاتصالات التلفزيونية TV Communictions
بدأ أول استخدام الألياف البصرية بربط الكاميرات التلفزيونية بسيارات النقل التلفزيوني وفي الدوائر المغلقة، ثم استخدمت في إيصال لخدمات تلفزيونية للمنازل، وقد استخدمت لنقل قناة واحدة فقط وتستخدم الآن لنقل عشرات القنوات التلفزيونية والفيديو ضمن الكابل التلفزيوني ( Cable television ( CATV وتراهن إحدى الشركات الامريكية على انفاق 116 بليون دولارلتركيب خطوط كابلات تلفزيونية تصل للمنازل مما يعطي المشتركين نطاقا واسعاً للتطبيقات المختلفة ، ولايقتصر استخدامها على النقل التلفزيوني فحسب بل يستخدم للدوائر المغلقة والأنظمة الأمنية والنقل التلفزيوني عالي الوضوح .
صورة الكابل تحت ماء البحر في أعماق المحيطات يتحمل الضغط ودرجة الملوحة
تعليق