الألياف الضوئية

الالياف الضوئية

السرعة وسباق الزمن، الميزتان الأبرز للقرن الواحد والعشرين، حيث أصبح شاغل المجتمع الإنساني هو: كيفية التواصل بينهم بسرعة وبدقة عالية، وقد نجح العالمان (بيرد البيريطاني وهانسل الامريكي) في عام 1927 في تحقيق هذه الأمنية لسكان القرن الواحد والعشرين، عندما اكتشفا إن الألياف البصرية الزجاجية يمكن لها أن تحقق هذا المراد للمجتمعات، إلا أن اكتشافهما بقي مجرد نظرية لا تعتمد على تجارب عملية.

ثاني اوكسيد السيلكون النقي

ونتيجة للتقدم الهائل في صناعة الزجاج، وإنتاج ثاني وأكسيد السيلكون النقي، تمكن العلماء عام 1979 من إنتاج ألياف زجاجية بلغ حدها الأقصى من الشفافية والنقاء. وبهذا أثبتت الألياف البصرية تفوقها على جميع قنوات الاتصال الأخرى.

ما هي الألياف البصرية والكيبلات الضوئية؟

الألياف البصرية هي ألياف مصنوعة من الزجاج النقي، وتكون طويلة ورفيعة لا يتعدى سمكها سمك الشعرة، يجمع العديد من هذه الألياف في حزم داخل الكيبلات البصرية وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً.

ويتكون الليف البصري من :

االقلب (Core) : وهو عبارة عن زجاج رفيع ينتقل فيه الضوء.

العاكس ( Cladding): مادة تحيط باللب الزجاجي وتعمل على عكس الضوء مرة أخرى إلى مركز الليف البصري.

الغطاء الواقي (Buffer Coating): غلاف بلاستيكي يحمي الليف البصري من الرطوبة أو ويحميه من الضرر و الكسر.

كيف تعمل الألياف الضوئية و كيف توصل الضوء؟

لنفترض انك تريد أن توصل ومضة ضوئية خلال مسار طويل مستقيم كل ما عليك هو أن توجه الضوء خلال هذا المسار و لان الضوء ينتقل في خطوط مستقيمة فانه سيصل للطرف الآخر بلا مشاكل.

لكن ماذا لو كان المسار عبارة عن دهليز به انحناء؟ طبعاً لنتجاوز هذه المشكلة سنضع مرآة عند الأنحناء لتعكس الضوء إلى داخل المسار مرة أخرى.

لو كان المسار كثير الانحناءات حيث تصف مرايا على طول المسار لتعكس الضوء باستمرار من جانب لأخر ليبقى في مساره. هذه بالضبط هي فكرة عمل الألياف الضوئية. حيث ينتقل الضوء بواسطة الانعكاس المستمر عن الجدار المحاذي للقلب الزجاجي(cladding) انعكاسا داخليا كليا. و لان هذا الجدار لا يمتص أي من الضوء الساقط عليه فان الإشارة الضوئية يمكن أن تسافر مسافات طويلة. و لكن يحدث أحيانا أن يفقد جزء من الضوء حيث تمتصه الشوائب الموجودة في القلب الزجاجي.

مميزات الألياف الضوئية

لقد أحدثت ألياف الضوئية ثورة في عالم الاتصالات لتميزها على أسلاك التوصيل العادية، فهي:

1-أكثر قدرة على حمل المعلومات.

2-اقل حجما حيث أن نصف قطرها اقل من نصف قطر الأسلاك النحاسية التقليدية فمثلا يمكن استبدال سلك نحاسي قطره 7.62سم بآخر من الألياف الضوئية قطره لا يتجاوز0.635سم و هذا يمثل أهمية خاصة عند مد الأسلاك تحت الأرض.

3-اخف وزنا فيمكن استبدال أسلاك نحاسية وزنها 94.5كجم بأخرى من الألياف الضوئية تزن فقط 3.6كجم.

كابل من الالياف الضوئية عبر المحيط

4-فقد اقل للإشارات المرسلة

5-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 إنها لا تتعرض للتداخلات الكهرومغناطيسية مما يجعل الإشارة تنتقل بسرية تامة مما له أهمية خاصة في الأغراض العسكرية.

6- غير قابلة للاشتعال مما يقلل من خطر الحرائق.

7-تحتاج إلى طاقة اقل في المولدات لان الفقد خلال عملية التوصيل قليل.

عامل يقوم بربط الكابل لنقل البيانات عبر مسافات طويلة جدا عبر المحيط

بسبب هذه المميزات فان الألياف الضوئية دخلت في الكثير من الصناعات و خصوصا الاتصالات و شبكات الكمبيوتر. كما تستخدم في التصوير الطبي أنواعه و في كمجسات عالية الجودة للتغير في درجة الحرارة و الضغط بما له من تطبيقات في التنقيب في باطن الأرض.