أنواع الألياف البصرية واستخداماتها
تتوافر الألياف البصرية بنوعين رئيسيين:
الألياف البصرية أحادية الوضع
(بالإنجليزية: Single-mode fiber) يعتبر هذا النوع مثاليًا للمسافات الطويلة نظرًا لقطره الصغير، مما يسهل نقل المعلومات بشكل دقيق دون أي تقطيع. وبالتالي، تتمتع قوة الإشارة في هذا النوع بمستوى عالٍ من القوة، بالإضافة إلى نطاق تردد مرتفع. بسبب قطرها الضيق، تكون الألياف أحادية الوضع معزولة عن الضوء، مما يسمح بمرور الضوء فيها بشكل مستقيم بدون عوائق.
الألياف البصرية متعددة الوضع
(بالإنجليزية: Multimode fiber) يُستخدم هذا النوع بشكل رئيسي لنقل المعلومات عبر مسافات قصيرة. يتميز بقطر أكبر مما يتسبب في حدوث انعكاسات للأشعة الضوئية خلال انتقالها عبر الألياف، مما يسهل عملية نقل كميات أكبر من المعلومات دفعة واحدة.
ما المقصود بالألياف البصرية؟
تشير الألياف البصرية إلى الكابلات المكونة من ألياف زجاجية أو بلاستيكية التي تستخدم لنقل حزمات من الضوء إلى الوجهات المطلوبة. وقد ظهرت هذه التكنولوجيا لأول مرة في خمسينيات القرن الماضي بهدف مساعدة الأطباء في رؤية وتصوير أجزاء الجسم الداخلية بدون الحاجة لإجراء عمليات جراحية. لاحقًا في ستينيات القرن الماضي، استطاع المهندسون تكامل هذه الألياف في تقنية الاتصالات الهاتفية.
تطبيقات الألياف البصرية
تستخدم الألياف البصرية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل:
شبكات الحاسوب
تستخدم الألياف البصرية في شبكات الكمبيوتر بفضل قدرتها العالية على نقل المعلومات بسرعات فائقة وبتردد مرتفع، مما يؤدي إلى تحسين أداء الانترنت للمستخدمين.
البث الإذاعي والتلفزيوني
نظرًا لتمكينها من نقل المعلومات عبر مسافات طويلة، تُستخدم الألياف البصرية في توصيل أجهزة التلفزيون وكذلك في البث الإذاعي.
التشخيص الطبي والمسح
تُستخدم الألياف في عدة تطبيقات طبية مثل التنظير الذي يتيح توفير إضاءة أفضل داخل الجسم، وبالتالي يساعد على الوصول إلى تشخيص دقيق. كما تُستخدم في أجهزة الرنين المغناطيسي، حيث يتميز هذا النوع بعدم التداخل الكهرومغناطيسي، وكذلك في فحوص الأشعة السينية والتصوير المجهرى الجراحي.
التطبيقات العسكرية
تتميز الألياف البصرية بمستوى عالٍ من الأمان والموثوقية، حيث يضمن عدم وجود أي تداخل كهرومغناطيسي سرية عالية في نقل المعلومات، مما يجعلها مثالية للاستخدامات العسكرية.
التطبيقات البحرية
تُستخدم الألياف البصرية في التأسيسات والتوصيلات تحت سطح البحر، بفضل عدم تداخلها الكهرومغناطيسي، مما يعزز من قوة وثبات الإشارة أثناء نقل المعلومات.
ما هو الضوء المستخدم في الألياف البصرية؟
تعتمد تكنولوجيا الألياف البصرية على عدة أنواع من الضوء، بما في ذلك:
- الأشعة تحت الحمراء (Infrared Light): حيث يتراوح طول الموجة المستخدمة بينها 0.8-0.9 ميكروميتر، أو 1.3-1.6 ميكروميتر.
- الليزر (Lasers): حيث يوفر هذا النوع من الضوء استقرارًا كبيرًا للإشارات، مما يمنع تقطعها أو ضعفها.
ما هي مكونات الألياف البصرية؟
تتكون الألياف البصرية من عدة مكونات أساسية تشمل:
- النواة (Core): وهى الجزء الداخلي الرقيق الذي يمتد على طول الكابل، مصنوعة عادة من الزجاج، وتكون مسؤولة عن نقل الضوء.
- الكسوة (Cladding): وهي الطبقة الملتفة حول النواة، مصنوعة أيضًا من الزجاج، وتعمل على عكس الضوء المتصادم بها إلى النواة مرة أخرى.
- الغلاف العازل (Buffer coating): وهو طبقة تغطي الألياف من الخارج، مصنوعة من البلاستيك، لحماية المكونات الداخلية من الضرر.
ما المقصود بشبكة الألياف البصرية؟
تشير شبكة الألياف البصرية إلى مجموعة الكابلات التي تنقل البيانات من موقع إلى آخر. على سبيل المثال:
- الشبكة التي تربط الألياف الضوئية من الإنترنت إلى المنازل تعرف بـ (FTTH)، أي (Fiber to the Home)، أو أيضًا (Fiber to the Premises) واختصارها (FTTP).
- الشبكة التي تنقل البيانات من المصدر إلى الموزع خارج المباني تُعرف بـ (Fiber to the Curb)، واختصارها (FTTC).
- الشبكة التي تنقل البيانات من المصدر إلى بناية معينة تُسمى (Fiber to the Building)، واختصارها (FTTB).
مزايا وعيوب الألياف البصرية
للألياف البصرية مزايا وعيوب عدة، وهي كما يلي:
المزايا
- تدعم ترددات عالية النطاق.
- قادرة على نقل البيانات لمسافات طويلة بفضل استخدام إشارات ضوئية، دون الحاجة لتعزيز الإشارة.
- خالية من التداخل الكهرومغناطيسي مما يجعل استخدامها تحت الماء ممكنًا.
- خفيفة الوزن ورقيقة نظرًا لمكوناتها الزجاجية أو البلاستيكية.
- تتطلب صيانة قليلة نسبيًا ولا يتطلب استبدالها بشكل دوري.
العيوب
- تكلفتها أعلى مقارنةً بأسلاك النحاس التقليدية.
- تحتاج الألياف الزجاجية إلى طبقات حماية داخل الكابل.
- تتطلب جهدًا وعمالة خلال التركيب.
- تُعتبر هشة، مما قد يؤدي إلى كسرها وفقدان الإشارة.
