تار نوری یا فیبر نوری
رشته ی باریک و بلندی از یک ماده ی شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می تواند نوری را که از یک سد به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند.
فیبر نوری دارای پهنای باند بسیار بلندتر از کابل های معمولی می باشد.
با آن می توان داده های تصویر،صوت و داده های دیگر را به راحتی با پهنای باند تا 100GB بر ثانیه و بالاتر انتقال داد.
امروزه مخابرات نوری، به دلیل پهنای باند وسیع‌تر در مقایسه با کابلهای مسی و تأخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره‌ای از مهم‌ترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.
تارها، خصوصیات کابل و پوشش آنها، در سه دسته عمده تقسیم‌بندی می‌شوند:
- (Indoor (Tight Buffer
- (Outdoor(Loose tube
- Indoor & Outdoor
تاریخچه ی ساخت فیبر نوری
اولین کسانی که در قرون اخیر به فکر استفاده از نور برای انتقال اطلاعات افتادند، انتشار نور را در جو زمین تجربه کردند. اما وجود موانع مختلف نظیر گرد و خاک، دود، برف، باران، مه و… انتشار اطلاعات نوری در جو را با مشکل مواجه ساخت. بعدها استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور مطرح شد. نور در داخل این کانالها به وسیلهٔ آینه‌ها و عدسی‌ها هدایت می‌شد، اما از آنجا که تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها کار بسیار مشکلی بود این کار نیز غیر عملی تشخیص داده شد و مردود ماند.
موارد استفاده از فیبر نوری
از فیبر نوری(معمولا از جنس سیلیسیم دی اکسید) برای انتقال داده ها توسط نور لیزر استفاده می شود.
همچنین فیبر نوری قابلیت های مختلفی از جمله استفاده به عنوان حسگرهای مختلف(اعم از حسگر جریان،نیروی مغناطیسی،فشار،تنش و ارتعاش و …) را دارد.
اما عمده ی کاربرد فیبر نوری در مخابرات نوری است.
یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد از مجموعه ای از فیبرها تشکیل شده و می تواند صدها هزار مکالمه ی صوتی را حمل کند.
فیبرهای نوری تجاری ظرفیت 2/5 گیگابایت در ثانیه تا 10 گیگابایت در ثانیه را فراهم می سازند.
ساختار فیبر نوری
ساختار فیبر نوری به گونه ای است که از سه بخش اصلی ساخته می شود.
- هسته : هسته فیبر نوری یک ساختار نازک شیشه ای در مرکز فیبر است که سیگنال های نوری در آن حرکت می کنند و در داخل آن از دیود ها ویا لیزر های انعکاسی استفاده شده می شود تا این لیزر ها مانع از خروج پرتو های نور از کابل آن شوند.
- روکش : بخش خارجی فیبر نوری را روکش آن تشکیل می دهد که دور تا دور هسته را احاطه می کند و باعث برگشت نور منعکس شده به هسته می گردد. این پوشش در اطراف هسته قرار گرفته و از منحرف شدن پرتو های نور جلوگیری می نماید. لازم به ذکر است که ضریب انعکاس روکش از هسته کمتر است و موجب شکست کامل نور تابیده شده به دیواره هسته خواهد شد.
- بافر رویه : این قسمت از فیبر نوری یک روکش از جنس پلاستیک است. باعث محافظت از فیبر در برابر رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر خواهد شد. لازم به ذکر است که بیشتر لایه ها در فیبر نوری به منظور محافظت از هسته استفاده می شوند.
انواع فیبر نوری
به طوری کلی دو نوع فیبر نوری داریم:
- فیبرهای تک حالتی (سینگل مود) : این فیبر نوری از یک رشته شیشه ای فیبر به قطر ۸.۳ تا ۱۰ میکرون ساخته می شود. در مقایسه با فیبر مالتی مود قابلیت انتقال طولانی تر نور تا ۵۰ برابر دورتر را دارد و قیمت نسبتا بالایی دارد.
فیبر سینگل مود یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می دهد. - فیبرهای چندحالتی (مالتی مود ) : این نوع فیبر دارای قطر بیشتری نسبت به نوع اول است. می توان به کمک آن چندین پرتوی نور را جابه جا کرد و این نوع فیبر یک فیبر ایده آل برای استفاده در دیتاسنتر ها می باشد.
فیبر مالتی مود می تواند صدها حالت نور بدون ایجاد تداخل و به طور هم زمان انتقال بدهد.
کاربرد های فیبر نوری
- مخابرات: یکی از مرسوم‌ترین کاربردهای فیبر نوری انتقال اطلاعات توسط لیزر است.
- حسگرها: استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی،فشار، حرارت، جابجایی، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سال‌های اخیر شروع شده‌است
در این نوع حسگرها، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره‌گیری می‌شود بدین ترتیب که ویژگی‌های فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه‌گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیرپذیر می‌شود
- نظامی: فیبر نوری کاربردهای بی‌شماری در صنایع جنگ افزاری دارد که از آن جمله می‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشکها، ارتباط زیردریایی ها را نام برد.
- پزشکی: فیبرنوری در تشخیص بیماری ها و آزمایش های گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می‌توان دُزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، استفاده در دندانپزشکی و اندازه‌گیری مایعات و خون نام برد.
همچنین تارهای نوری در دستگاه‌هایی به نام درون بین یا آندوسکوپ استفاده می‌شود تا به درون نای، مری،روده و مثانه فرستاده شود و درون بدن انسان به‌طور مستقیم قابل مشاهده باشد.
- روشنائی: از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم به عنوان یک فناوری روشنایی متداول شده و در چند سال قرن اخیر توسعه و رشد فراوانی پیدا کرده‌است کاربرد آن در سیستم‌های روشنایی است.
در این فناوری نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نور لامپهای الکتریکی) یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری شده و از این طریق به محل مصرف منتقل می‌شود. به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که در جهت تابش مستقیم آن ناست منتقل می‌شود. امتیاز این نور که موجبات رشد سریع به‌کارگیری و توجه زیاد به این فناوری شده‌است این است که فاقد الکتریسیته گرما و تشعشعات خطرناک ماورای بنفش بوده (نور خالص و بی‌خطر) و دیگر اینکه با این فناوری می‌شود نور روز (بدون گرما و اشعه‌های ماورای بنفش) را هم به داخل ساختمان‌ها و نقاط غیرقابل دسترسی به نور خورشید منتقل کرد.
فیبر های نوری نسل سوم
طراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند.
برای دستیابی به این نوع فیبرها، پژوهشگران از حداقل تلفات در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر و از حداقل پاشندگی در طول موج ۱۳۱۰ نانومتر بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیده‌تری بود.