تكنولوجيا نقل أكثر وأكثر نضجا كابلات الألياف البصرية
وسائط الألياف الضوئية هي أي وسائط نقل للشبكة تستخدم بشكل عام الزجاج ، أو الألياف البلاستيكية في بعض الحالات الخاصة ، لنقل بيانات الشبكة في شكل نبضات ضوئية. خلال العقد الماضي ، أصبحت الألياف الضوئية نوعًا شائعًا بشكل متزايد من وسائط نقل الشبكة مع استمرار الحاجة إلى نطاق ترددي أعلى واستمرار المسافات.
تختلف تقنية الألياف الضوئية في عملها عن الوسائط النحاسية القياسية لأن عمليات الإرسال هي نبضات ضوئية "رقمية" بدلاً من تحولات الجهد الكهربائي. بكل بساطة ، تقوم عمليات إرسال الألياف الضوئية بترميز تلك الأصفار والأصفار الخاصة بنقل الشبكة الرقمية عن طريق تشغيل وإيقاف نبضات الضوء الخاصة بمصدر ضوء الليزر ، ذات الطول الموجي المحدد ، بترددات عالية جدًا. عادة ما يكون مصدر الضوء ليزر أو نوعًا من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). يتم وميض الضوء من مصدر الضوء وإيقاف تشغيله في نمط البيانات التي يتم تشفيرها. ينتقل المصباح داخل الألياف حتى تصل إشارة الضوء إلى وجهتها المقصودة ويقرأها كاشف ضوئي.
تم تحسين كابلات الألياف الضوئية لطول موجة أو أكثر من الضوء. الطول الموجي لمصدر ضوء معين هو الطول ، ويقاس بالنانومترات (بمليارات المليارات من المتر ، والمختصرة "nm") ، بين قمم الموجة في موجة ضوئية نموذجية من مصدر الضوء هذا. يمكنك التفكير في الطول الموجي باعتباره لون الضوء ، وهو يساوي سرعة الضوء مقسومًا على التردد. في حالة الألياف أحادية الوضع (SMF) ، يمكن إرسال العديد من أطوال موجات الضوء المختلفة عبر الألياف الضوئية نفسها في وقت واحد. هذا مفيد لزيادة سعة نقل كابل الألياف الضوئية لأن كل طول موجة من الضوء هو إشارة مميزة. لذلك ، يمكن حمل العديد من الإشارات على نفس حبل الألياف الضوئية. يتطلب ذلك عدة أجهزة ليزر وكاشفات ويشار إليها باسم مضاعفة تقسيم الطول الموجي (WDM).
عادة ، تستخدم الألياف الضوئية أطوال موجية تتراوح بين 850 و 1550 نانومتر ، اعتمادًا على مصدر الضوء. على وجه التحديد ، يتم استخدام الألياف متعددة الأوضاع (MMF) في 850 أو 1300 نانومتر ويتم استخدام SMF عادةً في 1310 و 1490 و 1550 نانومتر (وفي أنظمة WDM بأطوال موجية حول هذه الأطوال الموجية الأولية). تعمل أحدث التقنيات على توسيع هذا النطاق إلى 1625 نانومتر لـ SMF الذي يتم استخدامه لشبكات الجيل التالي من الشبكات البصرية السلبية (PON) لتطبيقات FTTH (الألياف إلى المنزل). يكون الزجاج القائم على السيليكا أكثر شفافية في هذه الأطوال الموجية ، وبالتالي يكون ناقل الحركة أكثر كفاءة (يوجد توهين أقل للإشارة) في هذا النطاق. كمرجع ، للضوء المرئي (الضوء الذي يمكنك رؤيته) أطوال موجية تتراوح بين 400 و 700 نانومتر. تعمل معظم مصادر ضوء الألياف البصرية ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب (بين 750 و 2500 نانومتر). لا يمكنك رؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء ، لكنه مصدر ضوء الألياف البصرية فعال للغاية.
نصائح: لا يمكن لمعظم مصادر ضوء الألياف البصرية التقليدية أن تعمل إلا ضمن طيف الطول الموجي المرئي وعلى مدى أطوال موجية ، وليس بطول موجة محدد واحد. تنتج أشعة الليزر (تضخيم الضوء بواسطة انبعاث محفز للإشعاع) ومصابيح LED الضوء بطيف أكثر محدودية ، بل وطول موجة واحدة.
تحذير: تعتبر مصادر ضوء الليزر المستخدمة مع كبلات الألياف البصرية (مثل كبلات OM3) خطرة للغاية على رؤيتك. إن النظر مباشرة في نهاية الألياف الضوئية الحية يمكن أن يتسبب في أضرار شديدة في شبكية العين. هل يمكن أن تكون أعمى بشكل دائم. لا تنظر أبدًا إلى نهاية كابل الألياف الضوئية دون معرفة أن مصدر الضوء غير نشط.
يكون توهين الألياف البصرية (SMF و MMF) أقل في الأطوال الموجية الأطول. نتيجة لذلك ، تميل الاتصالات البعيدة إلى الحدوث في الطول الموجي 1310 و 1550 نانومتر على SMF. الألياف البصرية النموذجية لديها توهين أكبر في 1385 نانومتر. ذروة المياه هذه ناتجة عن كميات صغيرة جدًا (في نطاق جزء لكل مليون) من المياه المدمجة أثناء عملية التصنيع. على وجه التحديد هو جزيء المحطة الطرفية (هيدروكسيل) الذي يحدث له اهتزاز مميز عند طول الموجة 1385 نانومتر. وبالتالي المساهمة في توهين عالية في هذا الطول الموجي. تاريخيا ، تعمل أنظمة الاتصالات على جانبي هذه الذروة.
عندما تصل نبضات الضوء إلى الوجهة ، يلتقط المستشعر وجود إشارة الضوء أو عدم وجودها ويحول نبضات الضوء إلى إشارات كهربائية. وكلما زاد انتشار إشارة الضوء أو مواجهة الحدود ، زاد احتمال فقد الإشارة (التوهين). بالإضافة إلى ذلك ، يقدم كل موصل للألياف البصرية بين مصدر الإشارة والوجهة إمكانية فقدان الإشارة. وبالتالي ، يجب تثبيت الموصلات بشكل صحيح في كل اتصال.
تستخدم معظم أنظمة نقل الألياف LAN / WAN أليافًا واحدة للإرسال وواحدة للاستقبال. ومع ذلك ، فإن أحدث التقنيات تتيح لجهاز إرسال الألياف البصرية أن يرسل في اتجاهين على نفس حبلا الألياف (على سبيل المثال ، CWDM MUX السلبي باستخدام تقنية WDM). لا تتداخل أطوال موجات الضوء المختلفة مع بعضها البعض نظرًا لأن أجهزة الكشف يتم ضبطها لقراءة أطوال موجية محددة فقط. لذلك ، كلما زادت أطوال الموجات التي ترسلها عبر شريط واحد من الألياف الضوئية ، زاد عدد أجهزة الكشف التي تحتاج إليها.
