أنواع الألياف البصرية واستخداماتها المختلفة
تنقسم الألياف البصرية إلى نوعين رئيسيين، وهما:
الألياف الضوئية أحادية النمط
(بالإنجليزية: Single-mode fiber) تعد الألياف المصممة خصيصًا لنقل البيانات على مسافات طويلة، حيث تتميز بقطرها الصغير الذي يمنحها القدرة على نقل المعلومات بدقة عالية وبدون أي تقطيع. يتحقق ذلك من خلال تعزيز قوة الإشارة، بالإضافة إلى وجود نطاق ترددي عالٍ. بفضل قطرها الضئيل، تضمن الألياف أحادية النمط انتقال الضوء فيها بخط مستقيم بدون أي مشاكل.
الألياف الضوئية متعددة النمط
(بالإنجليزية: Multimode fiber) تعتبر الألياف الأكثر استخدامًا لنقل البيانات على مسافات قصيرة، حيث تكون ذات قطر أكبر مما يؤدي إلى حدوث انكسارات وارتدادات للإشارات الضوئية أثناء انتقالها. وهذا يسمح بتمرير كمية أكبر من المعلومات في وقت واحد.
ما هي الألياف البصرية؟
الألياف البصرية هي كيبل مصنوع من الألياف الزجاجية أو البلاستيكية، يهدف إلى نقل حزمة من الضوء إلى وجهتها باستخدام هذا الكابل. تم تطويرها أول مرة في الخمسينيات لتسهيل رؤية جسم الإنسان من الداخل دون الحاجة لإجراء عمليات جراحية. وفي الستينات، اكتشف المهندسون كيفية استخدام هذه التقنية في مجال الاتصالات الهاتفية.
استخدامات الألياف البصرية
تستخدم الألياف البصرية في مجموعة واسعة من التطبيقات، منها:
شبكات الكمبيوتر
تلعب الألياف الضوئية دورًا رئيسيًا في شبكات الكمبيوتر، حيث توفر نقلًا سريعًا وموثوقًا للمعلومات بجودة عالية، مما يؤدي إلى تحسين أداء الإنترنت لمستخدميه.
البث الإذاعي والتلفزيوني
تتيح الألياف البصرية إمكانية البث الإذاعي والتلفزيوني عبر مسافات طويلة، مما يسهل توصيل أجهزة التلفاز والمعدات الإذاعية.
التشخيص الطبي والمراقبة
تستخدم الألياف الضوئية في تطبيقات طبية متعددة، مثل التنظير، حيث تقدم إضاءة محسنة داخل الجسم لتسهيل عملية التشخيص. كما تُستخدم في أجهزة الرنين المغناطيسي، وذلك لكونها غير متأثرة بالتداخل الكهرومغناطيسي، وكذلك في إجراءات الأشعة السينية والفحص المجهري الجراحي.
المعدات العسكرية
تجسد الألياف الضوئية خيارًا مثاليًا في المجال العسكري نظرًا لمستوى الأمان والموثوقية، حيث توفر مقاومة عالية ضد التداخل الكهرومغناطيسي، مما يضمن سرية نقل المعلومات.
البيئات البحرية
تُستخدم الألياف البصرية في التوصيلات تحت الماء، حيث تظل غير متأثرة بالتداخل الكهرومغناطيسي، مما يعزز من ثبات وقوة الإشارة خلال عملية النقل.
ما هو نوع الضوء المستخدم في الألياف البصرية؟
تعتمد تكنولوجيا الألياف البصرية على عدة أنواع من الضوء، مثل:
- الأشعة تحت الحمراء (Infrared Light): ضمن نطاق موجي يتراوح بين 0.8-0.9 ميكروميتر، أو 1.3-1.6 ميكروميتر.
- الليزر (Lasers): الذي يحافظ على استقرار الإشارة ويقلل من انقطاعها أو ضعفها.
مكونات الألياف البصرية
الألياف البصرية تتكون من عدة مكونات رئيسية، وهي كالتالي:
- النواة (Core): تشير إلى الجزء الداخلي الرقيق الذي يمتد بطول الكابل، وهي مصنوعة غالبًا من الزجاج، وتعمل على تمرير الضوء.
- الكسوة (Cladding): الغلاف الذي يحيط بالنواة، مصنوع أيضًا من الزجاج، ويعكس الضوء المتصادم ليعيده إلى النواة.
- الغطاء العازل (Buffer coating): طبقة حماية بلاستيكية تحيط بالكابل لتحمي مكوناته من الأضرار.
ما المقصود بشبكة الألياف البصرية؟
تعرف شبكة الألياف البصرية على أنها الشبكة التي تنقل المعلومات من موقع لآخر، ومنها:
- شبكة الألياف الضوئية التي توصل الإنترنت إلى المنازل تعرف باسم (FTTH)، وهي اختصار لـ (Fiber to the Home) أو مصطلح آخر (Fiber to the Premises) وباختصار (FTTP).
- الشبكة التي تنقل المعلومات من المصدر إلى الموزع (Curb) تعرف باسم (Fiber to the Curb)، واختصارها (FTTC).
- الشبكة التي تنقل المعلومات من المصدر إلى بناء معين تُسمى (Fiber to the Building) وباختصار (FTTB).
مميزات وعيوب استخدام الألياف البصرية
تحمل الألياف البصرية عدة مزايا وعيوب، وهي كما يلي:
المميزات
- تدعم ترددات عالية النطاق.
- تمكن من نقل البيانات لمسافات طويلة كإشارات ضوئية بدون الحاجة لتعزيز الإشارة.
- غير حساسة للتداخل الكهرومغناطيسي، مما يجعلها مناسبة للاستخدام تحت الماء.
- خفيفة ورقيقة، كونها مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك.
- تتطلب صيانة قليلة ولا تتعرض للاستبدال كثيرًا.
العيوب
- تُعد أكثر تكلفة بالمقارنة مع الأسلاك النحاسية.
- تحتاج الألياف الزجاجية إلى طبقات حماية داخل الكابل.
- يتطلب تركيبها جهدًا وعملية معقدة.
- نظرًا لكونها رقيقة، فإنها قد تتعرض للكسر مما يعني فقدان الإشارة.
