الالياف الضوئية هي خيوط طويلة ورفيعة من الزجاج النقي للغاية حول قطر شعر الإنسان ، يتم ترتيبها في حزم تسمى الكابلات البصرية وتستخدم لنقل إشارات الضوء لمسافات طويلة .
مكونات الألياف البصرية
أنواع الألياف البصرية
تأتي الألياف الضوئية في نوعين:
كيف تنقل الألياف الضوئية الضوء
ينتقل الضوء الموجود في كابل الألياف الضوئية عبر القلب (المدخل) عن طريق الارتداد المستمر من الكسوة (الجدران المبطنة بالمرآة) ، وهو مبدأ يسمى الانعكاس الداخلي الكلي لأن الكسوة لا تمتص أي ضوء من القلب ، يمكن للموجة الضوئية أن تسافر لمسافات كبيرة .ومع ذلك ، فإن بعض الإشارات الضوئية تتحلل داخل الألياف ، ويرجع ذلك في الغالب إلى الشوائب في الزجاج يعتمد مدى تدهور الإشارة على نقاء الزجاج والطول الموجي للضوء المرسل (على سبيل المثال ، 850 نانومتر = 60 إلى 75 بالمائة / كم ؛ 1300 نانومتر = 50 إلى 60 بالمائة / كم ؛ 1550 نانومتر أكبر من 50 في المئة / كم) تُظهر بعض الألياف الضوئية المتميزة تدهورًا أقل للإشارة – أقل من 10 بالمائة / كم عند 1550 نانومتر .
أنظمة ترحيل الألياف الضوئية
تتكون أنظمة ترحيل الألياف الضوئية مما يلي:
الألياف الضوئية
يحدث بعض فقدان الإشارة عندما ينتقل الضوء عبر الألياف ، خاصة عبر مسافات طويلة (أكثر من نصف ميل ، أو حوالي كيلومتر واحد) مثل الكابلات الموجودة تحت سطح البحر لذلك ، يتم ربط واحد أو أكثر من المولدات الضوئية على طول الكابل لتعزيز إشارات الضوء المتدهورة .يتكون المُجدد البصري من ألياف بصرية بطبقة خاصة (منشطات) يتم “ضخ” الجزء المخدر بالليزر عندما تأتي الإشارة المتدهورة إلى الغلاف المخدر ، فإن الطاقة من الليزر تسمح للجزيئات المخدرة بأن تصبح ليزرًا بنفسها ، ثم تنبعث الجزيئات المخدرة إشارة ضوئية جديدة أقوى لها نفس خصائص إشارة الضوء الضعيفة الواردة في الأساس ، المجدد هو مكبر ليزر للإشارة الواردة .استقبال بصريالمستقبل البصري مثل البحار الموجود على سطح السفينة المستقبلة ، يأخذ الإشارات الضوئية الرقمية الواردة ويفك تشفيرها ويرسل الإشارة الكهربائية إلى كمبيوتر المستخدم أو التلفزيون أو الهاتف (قبطان السفينة المستقبلة) يستخدم جهاز الاستقبال خلية ضوئية أو ثنائي ضوئي للكشف عن الضوء .
مزايا الألياف البصرية
لماذا تُحدث أنظمة الألياف الضوئية ثورة في مجال الاتصالات؟ بالمقارنة مع الأسلاك المعدنية التقليدية (الأسلاك النحاسية) ، فإن الألياف الضوئية تمتاز بالأتي :
استخدامات الألياف البصرية
الانعكاس الداخلي الكلي في الألياف الضوئية
عندما يمر الضوء من وسيط به مؤشر انكسار واحد (م 1) إلى وسط آخر بمؤشر انكسار أقل (م 2) ، فإنه ينحني أو ينكسر بعيدًا عن خط وهمي متعامد على السطح (خط عادي) عندما تصبح زاوية الحزمة عبر m1 أكبر بالنسبة للخط الطبيعي ، ينحني الضوء المنكسر خلال m2 بعيدًا عن الخط .عند زاوية معينة (زاوية حرجة) ، لن ينتقل الضوء المنكسر إلى متر مربع ، ولكن بدلاً من ذلك سوف ينتقل على طول السطح بين الوسيطتين (الجيب [الزاوية الحرجة] = n2 / n1 حيث n1 و n2 هما مؤشرا الانكسار [n1 أكبر من n2]) إذا كانت الحزمة عبر m1 أكبر من الزاوية الحرجة ، فسوف تنعكس الحزمة المنكسرة بالكامل مرة أخرى إلى m1 (الانعكاس الداخلي الكلي) ، على الرغم من أن m2 قد تكون شفافة .في الفيزياء ، يتم وصف الزاوية الحرجة بالنسبة للخط العمودي في الألياف الضوئية ، يتم وصف الزاوية الحرجة فيما يتعلق بالمحور المتوازي الممتد أسفل منتصف الألياف لذلك ، الزاوية الحرجة للألياف الضوئية = (90 درجة – الزاوية الحرجة للفيزياء) .في الألياف الضوئية ، ينتقل الضوء عبر القلب (m1 ، مؤشر الانكسار العالي) من خلال الانعكاس المستمر من الكسوة (m2 ، مؤشر الانكسار السفلي) لأن زاوية الضوء دائمًا أكبر من الزاوية الحرجة ينعكس الضوء من الكسوة بغض النظر عن الزاوية التي تنحني بها الألياف نفسها ، حتى لو كانت دائرة كاملة .[1]
المراجع
- 1 - How Fiber Optics Work .