أنواع الألياف البصرية واستخدامات كل نوع منها

أنواع الألياف البصرية واستخدامات كل نوع منها

هناك نوعان رئيسيان للألياف البصرية، وهي:^[١]

الألياف الضوئية أحادية النمط

(بالإنجليزية: Single-mode fiber)، وهو نوع مخصص للمسافات الطويلة، كونها ذات قطر صغير يساعدها على نقل المعلومات بدقة أكبر، ودون أي تقطيع فيها، بمعنى آخر؛ قوة الإشارة تكون أكبر في هذا النوع، كما أنه يمتلك نطاق ترددٍ عالٍ، وهو معزول عن الضوء بسبب قطره الصغير، مما يعني مرور الضوء فيه بخط مستقيم دون أي مشاكل.

الألياف الضوئية متعددة النمط

(بالإنجليزية: Multimode fiber)، وهو نوع يستخدم لنقل المعلومات من مسافات قصيرة، وقطره كبير، مما يعني حدوث انعكاسات وارتدادات للإشارات الضوئية خلال مسيرها عبره، وبالتالي تمرير كمية أكبر من المعلومات دفعةً واحدة.

ما هي الألياف البصرية؟

الألياف الضوئية أو البصرية عبارة عن كيبل من الألياف الزجاجية أو البلاستيكية، والتي تقوم بنقل حزمة من الضوء خلالها إلى وجهتها المطلوبة، وذلك خلال كيبل، مصنوع من الزجاج أو البلاستيك، وممتد حتى مسافات طويلة لنقل المعلومات من نقطة إلى أخرى، وقد تم استحداثها لأول مرة في الخمسينيات، بهدف مساعدة الأطباء على مشاهدة وتصوير جسم الإنسان من الداخل، دون الحاجة لإحداث أي فتح فيه، وفي الستينيات وجد المهندسون طريقة لاستخدام هذه الألياف في تكنولوجيا المكالمات الهاتفية.^[٢][٣]

استخدامات الألياف البصرية

تستخدم الألياف الضوئية في العديد من التطبيقات، ومنها ما يأتي:^[٤][١]

شبكات الكمبيوتر

تستخدم الألياف البصرية في شبكات الحواسيب نظرًا لقوتها في نقل المعلومات وترددها العالي أثناء ذلك، مما يوفر أداءً مثاليًا وسريعًا من شبكات الإنترنت للمستخدمين.

البث الإذاعي والتلفزيوني

بسبب دعم الألياف البصرية للمسافات الطويلة؛ فإنها تستخدم في توصيلات أجهزة التلفزيون، وفي البث الإذاعي كذلك.

المسح والتشخيص الطبي

تستخدم في تطبيقات عدة مثل التنظير لتوفير إضاءة أفضل داخل الجسم، ومن ثم إعطاء تشخيص سليم، كما تستخدم في جهاز الرنين المغناطيسي لكونها عديمة التداخل الكهرومغناطيسي، وكذلك الأمر في الأشعة السينية، والفحص المجهري الجراحي.

معدات الجيش

يعود الأمر هنا لمدى الأمان والموثوقية التي تقدمها هذه التوصيلات، فخاصية عدم وجود تداخل كهرومغناطيسي تمنحها سرية عالية في نقل المعلومات.

البيئات البحرية

تستخدم الألياف البصرية في التمديدات والتوصيلات تحت سطح البحر، لكونها عديمة التداخل الكهرومغناطيسي، فلا يؤثر ذلك سلبًا على سير نقل المعلومات، وبالتالي ثبات وقوة للإشارة.

ما هو نوع الضوء المستخدم في الألياف البصرية؟

تستخدم تكنولوجيا الألياف البصرية عدة أنواع من الضوء، مثل:^[٥]

• الأشعة تحت الحمراء (Infrared Light): وذلك ضمن طول موجي يتراوح بين 0.8-0.9 ميكروميتر، أو 1.3-1.6 ميكروميتر.
• الليزر (Lasers): وهو ممتاز في المحافظة على ثبات الإشارة، ومنع التقطيع أو الضعف فيها.

ما هي مكونات الألياف البصرية

بالنظر إلى أنها كيبل، فإنها بالتأكيد تجمع عدة مكونات بداخلها، وهي كالآتي:^[٦]

• النواة (core): قطعة رقيقة داخلية تمتد على طول الكيبل، موقعها الوسط، وهي تكون مصنوعة من الزجاج، بحيث تكون مسؤولة عن تمرير الضوء عبرها.
• الكسوة (Cladding): وهي الغطاء الذي يلتف حول النواة، وهو مصنوع من الزجاج أيضًا، ويعمل على عكس الضوء المرتطم فيه ليعود لنواة من جديد.
• الغطاء العازل (Buffer coating): وهو طبقة وغطاء بلاستيكي مغلف لما بداخله، بحيث يمنع حدوث أي ضرر لمكوناته.

ما المقصود بشبكة الألياف البصرية؟

شبكة الألياف البصرية هي شبكة الكيبلات التي تنقل المعلومات من مكان إلى آخر، فمثلًا:^[٧]

• شبكة الألياف الضوئية التي تنقل المعلومات من الإنترنت وحتى المنزل تسمى (FTTH)، وهي اختصار لـ (Fiber to the Home)، أو بمصطلح أخر (Fiber to the Premises)، واختصارها (FTTP).
• الشبكة التي تنقل من المصدر وحتى الموزع (Curb) ويطلق عليها اسم (Fiber to the Curb)، باختصار (FTTC).
• الشبكة التي تنقل من المصدر وحتى بناية ما تسمى (Fiber to the Building)، واختصارها (FTTB).

مميزات وعيوب استخدام الألياف البصرية

لاستخدام الألياف البصرية مميزات وعيوب عدة تتمثل في:^[١]

المميزات

• تدعم ترددات ذات نطاق عالي.
• تسافر البيانات خلالها لمسافات طويلة كونها إشارات ضوئية، وذلك دون الحاجة إلى تعزيز الإشارة.
• لا يوجد تداخل كهرومغناطيسي الأمر الذي يجعل إمكانية غمرها تحت الماء متاحة.
• خفيفة الوزن ورقيقة كونها من الزجاج أو البلاستيك.
• عدد مرات صيانتها ضئيل جدًا، ولا يتم استبدالها بشكل كبير.

العيوب

• أعلى تكلفة من الأسلاك النحاسية.
• تحتاج الألياف البصرية الزجاجية إلى طبقات حماية تغطيها داخل الكيبل نفسه.
• تحتاج لجهد وعمالة عند تركيبها.
• هشة نظرًا لكونها رقيقة، مما يعرضها للكسر وبالتالي فقدان الإشارة.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} Jennifer English,, "fiber optics (optical fiber)", techtarget, Retrieved 5/1/2022.
2. ↑ "Fiber optics", verizon, Retrieved 5/1/2022.
3. ↑ Chris Woodford (10/1/2022), "Fiber optics", explainthatstuff, Retrieved 5/1/2022.
4. ↑ "What Is Optical Fiber Technology, and How Does It Work?", nai-group, Retrieved 5/1/2022.
5. ↑ "fiber optics", britannica, Retrieved 5/1/2022.
6. ↑ "Optical fiber", vedantu, Retrieved 5/1/2022.
7. ↑ خطأ استشهاد: وسم غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة 5e01b52d_32ff_4d17_828c_9e35fbdc941a