نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول)

بسم الله الرحمن الرحيم..

نبدة توضيحية عن الالياف البصرية

نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول) Gyqsp627q7kt

يرى بعض العلماء أن الفراعنة صنعوا منذ 3000 سنة سمكة من الزجاج المعقم برأس أزرق وحراشف بيضاء وزعانف صفراء، وقد حصلوا على هذه الألوان عن طريق إضافة أكاسيد معدنية إلى الزجاج المصنوع من السيليكا (تم إضافة الكالوبالت لعمل اللون الأبيض، والانتيمون للون الأصفر)• ولم يتمكن الفراعنة من صنع زجاج شفاف لأن المادة الأولية المستعملة كانت مشوبة ببقايا الأكاسيد•

ومع تقدم علم الكيمياء وتطور صناعة الزجاج تمكن علماء آخرون من صنع الزجاج الشفاف، وكان التقدم في هذه الصناعة سريعا ذلك إن شفافية أفضل العدسات التي صنعت في بداية القرن العشرين كانت أعلى بعشرة آلاف مرة من شفافية الزجاج المصنوع بمعرفة الفراعنة•

وفي الستينيات ارتفعت تلك الشفافية بعشرة آلاف مرة أخرى بفضل تقنية إنتاج ثاني اكسيد السليكون عالي النقاء، مما مكن من صنع الألياف البصرية•

وتذكر المراجع أن أول من كتب مطالبا باستخدام الألياف البصرية بيرد البريطاني وهانسل الأميركي وذلك عام 1927، وكانت مطالبتهما باستخدام الألياف البصرية لنقل الصور التلفازية، بيد أنهما لم يقوما بأية تجربة علمية•

وظل العلماء يولون الألياف البصرية اهتمامهم طوال عقود متوالية، إلا أنه لم يتم استخدام الألياف البصرية بصورة عملية إلا في بداية الخمسينيات، حيث استخدمت في المناظير الطبية لفحص المعدة والأمعاء، وفي الصناعة لفحص مكائن الطائرات• غير أن أطوال هذه الألياف وقتئذ لم تتعد عدة أقدام، وكان حجمها كبيرا نسبيا، والفاقد منها مرتفع للغاية•

وعندما تم اكتشاف أشعة الليزر عام 1960 بدأ التفكير الجاد في استخدام الألياف البصرية، ذلك إن حزمة ضوئية واحدة من أشعة الليزر يمكنها نقل آلاف الصور التلفازية• ومنذ ذلك الوقت بدأت الأبحاث تأخذ شكلا جديدا نظرا للإمكانات الهائلة التي تقدمها أشعة الليزر•

وفي اغسطس 1970 أطلق العالم >دونالد كيك< شعاع ليزر في عيّنة جديدة من الزجاج مسحوبة بشكل خيط رفيع طوله 200 متر• وبواسطة المجهر بدأ كيك يحاول ضبط مسار انطلاق شعاع ليزر (يفوق الهيليوم) مع لب الخيط الزجاجي اللامتناهي في الضوء• فجأة لفت انتباهه ضربة نقطة الضوء المهجرية في عينه، كان الضوء قد انطلق عبر الخيط الزجاجي، واردا وارتد من الطرف الآخر إليه•

كشفت التجارب السابقة أن النبض الصوتي الذي يحمل المعلومات يصل إلى نهاية الخيط ثم يتحلل ويختفي، أما تلك اللحظة فقد كانت لحظة الانتصار المذهل، إذ بدا أن الاتصال عبر الألياف البصرية أصبح ممكنا• وبقي بعد ذلك مسألة التوصل إلى معادلة كيفية توليد ضوء بدرجة حرارة الغرفة، وفي أواخر أكتوبر 1970 كانت مختبرات شركة >بيل تليفون< الأميركية توصلت إلى المعادلة المطلوبة•

ونتيجة للتقدم الهائل في تقنية صناعة الزجاج، وإنتاج ثاني أكسيد السليكون النقي، تمكن العلماء عام 1979 من إنتاج ألياف زجاجية بلغ حدها الأقصى من الشفافية والنقاء، وأن الإشارة لا تفقد أكثر من نصف طاقتها بعد قطعها مسافة 20 كيلومترا فيها• وبذلك اتضح أن الألياف البصرية يمكن أن تتفوق على جميع قنوات الاتصال الأخرى•

وفي 1987 استعملت شركة >بيل تليفون< جهاز الليزر الدقيق والألياف الزجاجية لإجراء أول اتصال الكتروني ضوئي•
الالياف البصرية :
هناك ثلاث مسميات لهذه الألياف تسمى الألياف البصرية أو الألياف الضوئية أو الألياف الزجاجية.
الألياف البصرية (Fiber Optics) هي أزواج من الأسلاك الزجاجية الرفيعة التي تمثل وسط نقل الطاقة• وكل من هذه الأزواج ذو سُمْك لا يزيد على سُمْك الشعرة، ومصنوع من مادة زجاجية نقية، ويحمل الخيط الليفي الواحد نبضات قصيرة من شعاع الليزر وهي عبارة عن ومضات بالغة القصر من أشعة الليزر بمعدل سرعة يبلغ مئات ملايين ومضة في الثانية، وقد أمكن للشركات العالمية تطوير استخدام هذه الألياف بإمكانية حشد ألوف المكالمات الهاتفية عبر زوج واحد من الألياف الزوجية الضوئية وبذلك تصبح تكلفة أسلاك الزجاج عن استخدامها بأحجام كبيرة في نقل المكالمات والمعلومات من قبل الحكومات وشركات الاتصال أقل بكثير من تكلفة الكابلات النحاسية مما يشكل منافساً كبيراً لها•

واستخدام أشعة الليزر لبَثّ المعلومات عبر أسلاك رفيعة من الألياف الزجاجية سيمكن العالم من إجراء اتصالاته بتكلفة أقل من التكلفة الحالية، بالإضافة إلى تحسن مستوى الأداء في هذا المجال• وبالفعل تم إنشاء خطوط اتصالات ليفية ضوئية لاستخدامها في كل الاتصالات في كثير من الدول المتقدمة كالولايات المتحدة وبريطانيا وفرنسا واليابان وألمانيا•

ومنذ سنوات كان حلم رجال الصناعة استحداث وسيلة جديدة لنقل الصوت والصورة والمعلومات الأخرى بتكلفة قليلة وبدون تداخل، وقد تحقق حلمهم باستخدام الزجاج وأشعة الليزر• وقد استخدم اليابانيون بالفعل هذا التكتيك الجديد في بلدة >هاي أوفيز< القريبة من >أوزاكا< وتمت تجربة الألياف البصرية المزدوجة ووفرت للمشتركين نظاما تلفازيا سلكيا ذا سرعة بث عالية•

وتتكون الليفة الزجاجية من جزءين أساسيين ، الأول: الجزء المركزي (core) وله مُعَامِل انكسار معين محاط بطبقة أخرى تسمى: الكسوة (cladding) ومعامل انكسارها أقل من مُعَامِل انكسار الجزء المركزي حتى يتم حصر الضوء المستخدم لنقل المعلومات في مركز الليفة الزجاجية، كما تحاط الليفة بطبقة أو أكثر من مادة واقية حتى لا يتم خدشها أثناء التركيب•
Buffer coating* :و هو غلاف بلاستيكي يحمي القلب من الضرر.

نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول) 0gy4k6mqwu6n

نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول) 0gy4k6mqwu6n

أما عن رحلة الموجات الصوتية عبر الألياف الزجاجية فتنطلق من مصدر هو عادة ليزر أو موصل ثنائي باعث للضوء (light Emihing Diode)، ويوضح هذا المصدر قرب أحد طرفي الليف فيضيء قلب الليف ويمر بعض الضوء منه وفق استقامة محور، بينما يدخل فاتبقى مائلاً بزاوية ما، ويسقط على السطح الفاصل بين القلب والغلاف فيخترق هذا السطح ثم يخترق الغلاف وتمتصه طبقة لدنة تحيط بالليف لحمايته من التلف• وأما الضوء الذي يسقط على السطح الفاصل والغلاف بزوايا إسقاط كبيرة، فإنه ينعكس عن هذا السطح انعكاسا كليا مرتدا نحو قلب الليف، وتتكرر هذه الانعكاسات الكلية مرات عديدة موجهة الأشعة الضوئية وفق استقامة طول الليف الزجاجي•
وينجم هذا الانعكاس الكلي عن أن الضوء وكل الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل في المواد المختلفة بسرعات مغايرة، ويعبر عن السرعة التي ينتقل بها الضوء عبر مادة بمعامل الانكسار وهو يساوي نسبة سرعة الضوء في الفضاء - وهي أعلى سرعة - إلى سرعته في المادة نفسها•

نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول) Fcgr4mzvqsdn

نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول) Fcgr4mzvqsdn

يتكون نظام الألياف الضوئية من ثلاث أجزاء أساسية :

1- transmitter:
و هو 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 modulation أو إشعالها و إطفائها في تتابع و هو ما يعرف ب digital modulation .

2- fiber-optic:
و هو الذي يقوم بتوصيل الإشارة الضوئية عبر المسافات و هو الجزء الذي تم شرحه بالتفصيل.

3- receiver:
يستقبل الإشارة الضوئية و يفك شفرتها ليحولها إلى إشارة كهربية ترسل إلى المستخدم الذي قد يكون التلفزيون أو التلفون.
تنقسم الألياف الضوئية الى نوعين أساسيين:

1-الألياف ذات النمط المفرد (Single-Mode Fiber):
وتكون ذات قلب صغير يصل قطره الى 9 ميكرون, وينقل إشارات الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي يتراوح مابين 1300 الى 1550 نانوميتر.

2-الألياف متعددة النمط (Multi-Mode Fiber):
كما ان الالياف الضوئية رقيقة ودقيقة وذلك لتسهيل عملية نقل المعلومات والسرية .

بالنسبة للنوع الاول:
الآلياف الضوئية ذات النمط الاحادي single mode fiber تنتقل من خلالها إشارة ضوئية واحدة فقط في كل ليفة ضوئية من ألياف الحزمة و هي تستخدم في شبكات التلفون و كوابل التلفزيون.

اما النوع الثاني:
الآلياف الضوئية ذات النمط المتعدد multi -mode fibers و بها يتم نقل العديد من الإشارات الضوئية من خلال الليفة الضوئية الواحدة مما يجعل استخدامها أفضل لشبكات الحاسوب.

منقول...

شرح كامل وجميل
تعرفنا الي الالياف الضوئية
تنقسم الألياف الضوئية الى نوعين أساسيين
single mode fiber
Multi-Mode Fiber):

طح روعة مشكوووووورة ام مرام نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الاول) 8002054vqwI

» نبدة عن الالياف البصرية(الجزء الثاني)..
» نبدة عن الرادار..(الجزء الاول)
» نبدة عن اهل اليمن(الجزء الاول)..
» نبدة مهمة عن الشبكات اللاسلكية..(الجزء الاول)
» نبدة عن الرادار(الجزء الثاني)