الالياف البصرية

اهمال الجزء المرئى من الطيف الكهرومغناطيسى دون استخدامه بوصفه حاملا للمعلومات في أنظمه[ الاتصالات الكهربيه طوال هذه المدة على الرغم من ان هذا الجزء قد عرف قبل غيره فالامواج الضوئيه متوافره في الطبيعه بكثره من مصادرها المختلفة و تستخدم بكفاءة عاليه في اعقد أنظمه الاتصالات و هو النظام البصرى في الانسان و قد برزت فكره استخدام الامواج الضوئيه في حقل الاتصالات بل بالعكس فلقد كان الحلم يراودهم لما تتميز به هذه الامواج من ترددات عاليه تمكنها من حمل حجم تتميز به هذه الامواج من ترددات عالية تكمنها من حمل حجم من المعلومات أكبر بكثير مما يحمله اى حامل رديوى و لكن حالت دون ذلك مشكلتان كبيرتان

المشكله الاولى غياب لبمصدر الضوئى ذات تردد واحد على غرار الامواج الراديويه فجميع مصادر الضوء المتوفره تقوم بتوليد امواج ذات حزمه واحده من الترددات و هذه لا تصلح لان تكون حاملا للمعلومات في انظمه الاتصالات
المشكله الثانيه تكمن في طبيعه الضوء فالتردد ال[/color]عالى للضوء يقابله موجه قصيره جدا و هذا الطول مقارب لابعاد ذرات الغبار و قطرات الماء لذلك فان الضوء يتأثر تأثيرا كبيرا بالعوامل الضوئيه اى اننا لا نستطيع استخدام الجو بوصفه قناه للاتصال على غرار امواج الراديو التى تتميز بطولها النسبي.
و لكن حلت المشكله الاولى باختراع أول جهاز ليزر 1960 فأشعه الليزر تتميز بخاصيتين بهما عن مصادر الضوء الاخرى و هما ان الضوء المتولد متألف من حزمه ضيقه جدا من الترددات و امواجه ذات اطوال مترابطه لذا يطلق عليه الضوء المترابط بعكس الضوء غير المترابط الذى تتكون فيه اطوار الامواج غير المترابطه و عشوائيه و عليه فان الضوء المنبعث من الليزر يتركز في شعاع واحد و بزاويه انفراج قصيره الامر الذى يؤدى إلى شده سطوع عاليه جدا

الألياف البصرية هي ألياف مصنوعة من الزجاج النقي، تكون طويلة ورفيعة ولا يتعدى سمكها سمك الشعرة. يجمع العديد من هذه الألياف في حزم داخل الكيبلات البصرية، وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً[/color]

مكونات الليف البصري
اللب(Core): وهو عبارة عن زجاج رفيع ينتقل فيه الضوء.
الحاجب (Cladding): مادة تحيط باللب الزجاجي وتعمل على حفظ الضوء في مركز الليف البصري
الغطاء الواقي (Buffer Coating): غلاف بلاستيكي يحمي الليف البصري من الرطوبة أو ويحميه من الضرر و الكسر.
مئات أو ربما الآلاف من هذه الألياف الضوئية تصطف معا في حزمة لتكون الحبل الضوئي الذي يحمى بغطاء خارجي يسمى جاكيت. [1]


[عدل] تقسيمات الالياف الضوئية
(single mode fiber) تنتقل من خلالها إشارات ضوئية نسق ونمط موحد في كل ليفة ضوئية من ألياف الحزمة و هي تستخدم في شبكات التلفون و كوابل التلفزيون. هذا النوع من الألياف يتميز بصغر نصف قطر القلب الزجاجي حيث يصل إلى حوالي micron 9 و تمر من خلاله أشعة الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي 1.3-1.55 nm .
multi -mode fibersو بها يتم نقل العديد من الأنماط للإشارات الضوئية من خلال الليفة الضوئية الواحدة مما يجعل استخدامها أفضل لشبكات الحاسوب. هذا النوع من الألياف يكون نصف قطره أكبر حيث يصل إلى 62.5 micron و تنتقل من خلاله الأشعة تحت الحمراء.[2]





[عدل] نظام الألياف الضوئية
(transmitter) وهو 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
fiber-optic و هو الذي يقوم بتوصيل الإشارة الضوئية عبر المسافات و هو الجزء الذي تم شرحه بالتفصيل.
receiver يستقبل الإشارة الضوئية و يفك شفرتها ليحولها إلى إشارة كهربية ترسل إلى المستخدم الذي قد يكون التلفزيون أو التلفون

لقد أحدثت الألياف الضوئية ثورة في عالم الاتصالات لتميزها على أسلاك التوصيل العادية فهي

أكثر قدرة على حمل المعلومات لان الألياف الضوئية ارفع من الأسلاك العادية فانه يمكن وضع عدد كبير منها داخل الحزمة الواحدة مما يزيد عدد خطوط الهاتف أو عدد قنوات البث التلفزيوني في حبل واحد. يكفي أن تعرف إن عرض النطاق للألياف الضوئية يصل إلى 50THZ في حين إن أكبر عرض نطاق يحتاجه البث التلفزيوني لا يتجاوز 6Mhz .
أقل حجما حيث أن نصف قطرها أقل من نصف قطر الأسلاك النحاسية التقليدية فمثلا يمكن استبدال سلك نحاسي قطره 7.62سم بآخر من الألياف الضوئية قطره لا يتجاوز0.635سم وهذا يمثل أهمية خاصة عند مد الأسلاك تحت الأرض.
أخف وزنا فيمكن استبدال أسلاك نحاسية وزنها 94.5كجم بأخرى من الألياف الضوئية تزن فقط 3.6كجم.
فقد أقل للإشارات المرسلة
عدم إمكانية تداخل الإشارات المرسلة من خلال الألياف المتجاورة في الحبل الواحد مما يضمن وضوح الإشارة المرسلة سواء أكانت محادثة تلفونية أو بث تلفزيوني. كما أنها لا تتعرض للتداخلات الكهرومغناطيسية مما يجعل الإشارة تنتقل بسرية تامة مما له أهمية خاصة في الأغراض العسكرية.
غير قابلة للاشتعال مما يقلل من خطر الحرائق
تحتاج إلى طاقة أقل في المولدات لأن الفقد خلال عملية التوصيل قليل
بسبب هذه المميزات فإن الألياف الضوئية دخلت في الكثير من الصناعات وخصوصا الاتصالات وشبكات الكمبيوتر. كما تستخدم في التصوير الطبي بأنواعه وكذلك كمجسات عالية الجودة للتغير في درجة الحرارة والضغط بما له من تطبيقات في التنقيب في باطن الأرض. [3]

هناك انواع حديثة للالياف البصرية اكتشفت مؤخرا وتسمى الالياف البلورية الفوتونية، لانها تصنع من البلورات الفوتونية التي تتميز بنقل الضوء فيها باقل خسارة..


[عدل] تطبيقات الالياف الضوئيه

[عدل] مجال الاتصالات
امكن نقل المكالمات التليفونيه باستخدام كوابل الالياف البصره بكمية أكبر حوالى عشره اضعاف من الكوابل النحاسيه التقليديه و تستخدم كوابل الالياف البصريه البحريه في التى تستخدم في ربط الدول عن طريق البحار و المحيطات و لعل احدث هذه الكابلات هو الكابل البحرى flag الذى تم الانتهاء من تركيبه عام 1996 بطوله 17000 ميل و يأخذ شكل حزام حول الارض و يربط بين السواحل البريطانيه و السواحل اليابانيه و من خلال الكابلات ترتبط معظم دول العالم ببعضها


[عدل] مجال الطب
تستخدم الالياف البصريه في جميع العمليات الجراحيه التى تجرى بالليزر مثل تفتيت الحصوة و ازاله التجمعات الدمويه حيث تستخدم الالياف الضوئيه كدليل موجى لاشعه الليزر كما تستخدم الالياف البصريه ايضا في صناعه المناظير الطبيه الحديثه و تستخدم المنظاير الالياف البصريه في تصوير جميع الاماكن التى يصعب الوصول اليها مثل الآلات الضخمه عن طريق ادخالها في اى فتحه و لو كانت صغيره