تاریخچه کابل فیبر نوری

تاریخچه کابل فیبر نوری

در این مقاله به تاریخچه کابل فیبر نوری میپردازیم و با جزئیات کامل از اختراع گذشته تا موارد مصرف امروزه را بررسی میکنیم. با ما همراه باشید.

راه‌اندازی نوری: تاریخچه و تکامل ابتکارات ابتدایی

در زمان رومیان، شیشه به الیاف تبدیل شده است. با این حال، تا دهه 1790 بود که برادران فرانسوی چاپه اولین “تلگراف نوری” را اختراع کردند. این یک سیستم متشکل از یک سری چراغ بود که روی برج‌ها نصب می‌شد و اپراتورها پیامی را از یک برج به برج دیگر منتقل می‌کردند. در طول قرن بعد، گام های بزرگی در علم نوری برداشته شد.

اختراعات نوری در دهه‌های 18و19: از تلگراف نوری تا تجارب اولیه با فیبرهای نوری

در دهه 1840، فیزیکدانان دانیل کولودون و ژاک بابینه نشان دادند که نور می تواند در امتداد فواره های آب برای نمایش فواره ها هدایت شود. در سال 1854، جان تیندال، فیزیکدان بریتانیایی، نشان داد که نور می تواند از طریق جریان منحنی آب عبور کند و در نتیجه ثابت کند که یک سیگنال نوری می تواند خم شود. او این را با راه اندازی یک مخزن آب با لوله ای که یک طرف آن تمام شده بود ثابت کرد. هنگامی که آب از لوله جاری شد، نوری را به مخزن به داخل جریان آب تابید. با پایین آمدن آب، قوس نوری آب را دنبال کرد.

تحقیقات نوری در دهه 1840: نمایش قدرت هدایت نور در آب و اختراعات مهم فیزیکدانان مشهور

الکساندر گراهام بل یک سیستم تلفن نوری به نام فوتوفن را در سال 1880 ثبت اختراع کرد. در همان سال، ویلیام ویلر سیستمی از لوله‌های نور را اختراع کرد که با پوششی بسیار انعکاسی پوشانده شده بودند که با استفاده از نور یک لامپ قوس الکتریکی که در زیرزمین قرار داشت و نور را با لوله‌ها به اطراف خانه هدایت می‌کرد، خانه‌ها را روشن می‌کرد.

نور به عنوان ابزار انتقال اطلاعات: تلفن نوری و تحولات در دهه 1880

پزشکان راث و رویس از وین، در سال 1888 از میله های شیشه ای خم شده برای روشن کردن حفره های بدن استفاده کردند. مهندس فرانسوی هنری سن رنه، هفت سال بعد در تلاش اولیه در تلویزیون، سیستمی از میله های شیشه ای خمیده را برای هدایت تصاویر نور طراحی کرد. در سال 1898، دیوید اسمیت آمریکایی برای ثبت اختراع یک روشن کننده دندان با استفاده از یک میله شیشه ای منحنی درخواست کرد.

تکنولوژی‌های نوین در دهه 1920: از لیزر تا ایده‌های نخستین برای تلویزیون با استفاده از فیبر نوری

در دهه 1920، جان لاگی بیرد ایده استفاده از آرایه‌های میله‌های شفاف را برای انتقال تصاویر برای تلویزیون به ثبت رساند و کلارنس دبلیو هانسل نیز همین کار را برای فاکسی‌میل انجام داد. با این حال، هاینریش لام اولین کسی بود که در سال 1930 تصویری را از طریق بسته‌ای از فیبرهای نوری ارسال کرد. این تصویری از یک رشته لامپ بود. قصد او این

بود که به قسمت‌های غیرقابل دسترس بدن نگاه کند، اما ظهور نازی‌ها، لام، یهودی را مجبور کرد به آمریکا نقل مکان کند و رویای خود را برای تبدیل شدن به یک استاد پزشکی رها کند. تلاش او برای ثبت اختراع به دلیل ثبت اختراع بریتانیایی هانسل رد شد.

دهه 7950: لیزر به عنوان منبع نوری پیشرفته و اختراعات مهم در زمینه فیبرهای نوری

در سال 1951، هولگر مولر برای ثبت اختراع دانمارکی در زمینه تصویربرداری فیبر نوری درخواست کرد که در آن او پوشش الیاف شیشه یا پلاستیک را با مواد شفاف با شاخص پایین پیشنهاد کرد، اما به دلیل حق ثبت اختراع بیرد و هانسل رد شد. سه سال بعد، آبراهام ون هیل و هارولد اچ. هاپکینز بسته‌های تصویری را در زمان‌های جداگانه در مجله بریتانیایی نیچر ارائه کردند. ون هیل بعداً یک سیستم فیبر روکش دار تولید کرد که تداخل سیگنال و تداخل بین فیبرها را تا حد زیادی کاهش داد.

از دهه 1970 به بعد: استفاده‌های گسترده فیبرهای نوری در تلفن و ارتباطات

همچنین در سال 1954، “maser” توسط چارلز تاونز و همکارانش در دانشگاه کلمبیا ساخته شد. میزر مخفف “تقویت مایکروویو با انتشار تحریک شده تشعشع” است. لیزر در سال 1958 به عنوان منبع نور کارآمد معرفی شد. این مفهوم توسط چارلز تاونز و آرتور شاولو معرفی شد تا نشان دهد که میزرها می توانند در مناطق نوری و مادون قرمز کار کنند. اساساً، نور در یک محیط پرانرژی به عقب و جلو بازتاب می‌شود تا نور تقویت‌شده تولید کند، برخلاف مولکول‌های گاز تحریک‌شده که برای تولید امواج رادیویی تقویت می‌شوند، همانطور که در مورد میزر وجود دارد. لیزر مخفف “تقویت نور با انتشار تحریک شده تشعشع” است.

نسل جدید اینترنت: انقلاب فیبرهای نوری در دهه‌های 1990 و 2000

در سال 1960، اولین لیزر گازی هلیوم-نئون به طور مداوم اختراع و آزمایش شد. در همان سال یک لیزر قابل استفاده اختراع شد که از یک کریستال یاقوت صورتی مصنوعی به عنوان واسطه استفاده می کرد و یک پالس نور تولید می کرد.

در سال 1961، الیاس اسنیتزر از امریکن اپتیکال توصیفی نظری از فیبرهای تک حالته منتشر کرد که هسته آنها آنقدر کوچک بود که می توانست نور را تنها با یک حالت هدایت موج حمل کند. اسنیتزر توانست لیزری را نشان دهد که از طریق یک فیبر شیشه ای نازک هدایت می شود که برای کاربردهای پزشکی کافی بود، اما برای کاربردهای ارتباطی اتلاف نور بسیار زیاد شد.

چارلز کائو و جورج هاکام، از آزمایشگاه‌های ارتباطات استاندارد در انگلستان، مقاله‌ای را در سال 1964 منتشر کردند که از نظر تئوری نشان می‌داد که اتلاف ن

ور در فیبرها به علت اختلافات شاخص انعکاس نور نسبت به دیگر فیبرها نیست، بلکه اصلی‌ترین عامل آن انعکاس نامتقارن نور از مرزهای شیشه‌های فیبرهاست. این مقاله‌ی کائو و هاکام اساس توسعه فیبرهای نوری تا دهه 1970 و 1980 را فراهم کرد. در اواخر دهه 1960، رابرت مور از استانداردز استرالیا و کارمایه ملی تحقیقات انگلیس و نورمان هایز از بل استانداردهای آمریکا نیز نقشه‌ی طراحی یک فیبر نوری دیگر با حالت تک‌حالته را به ثبت رساندند.

تکنولوژی نوری امروزی: از فیبرهای نوری تا ابتکارات نورپردازی مدرن

در دهه 1970، آلن سنتر و دوستانش در انگلستان موفق به تولید یک فیبر نوری با کریستالی تصویری بودند. در دهه 1980، فیبرهای نوری به عنوان ابزار اصلی انتقال اطلاعات در شبکه‌های ارتباطات تلفنی و اینترنت شدند.

فناوری نوری در آینده: پیشرفت‌ها و کاربردهای آینده

در دهه‌های 1990 و 2000، توسعه فیبرهای نوری به انتقال داده‌ها با سرعت بالا و کاهش اتلاف نور منجر شد. امروزه، فیبرهای نوری در شبکه‌های ارتباطات، اینترنت پرسرعت، انتقال داده‌های بزرگ، تجهیزات پزشکی و بسیاری از زمینه‌های فناوری از جمله لیزرهای پزشکی و ابزارهای نوری پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرند.

استفاده از فیبرهای نوری به عنوان ابزار انتقال اطلاعات در زمینه‌های مختلف نه تنها به افزایش سرعت انتقال داده‌ها منجر شده است بلکه کاربردهای جدیدی نیز در حال توسعه است. از جمله این کاربردها می‌توان به حوزه‌های پزشکی، انرژی، حمل و نقل، واقعیت مجازی و افزوده، سنسورهای نوری پیشرفته، و انتقال انرژی نوری اشاره کرد. این پیشرفت‌ها به سرعت در حال بازشناسی نقاط ضعف موجود در فناوری نوری هستند و پیش‌بینی می‌شود که تا دهه‌های آینده، فناوری نوری به عنوان یکی از مهمترین عناصر پیشرفت در علم و فناوری باقی خواهد ماند.

فیبر نوری چیست ؟

فیبر نوری رشته نازکی از شیشه یا پلاستیک است که می تواند نور را در فواصل طولانی منتقل کند. آنها اغلب در کنار هم قرار می گیرند تا کابل های فیبر نوری را تشکیل دهند که برای اهداف مختلفی از جمله مخابرات، پزشکی و حتی هنر استفاده می شود.

فیبر نوری با استفاده از یک اصل به نام بازتاب داخلی کل کار می کند. نور با جهش از دیواره های روکش که ضریب شکست کمتری نسبت به هسته دارد، از هسته فیبر عبور می کند. این به نور اجازه می دهد تا مسافت های طولانی را بدون از دست دادن شدت خود طی کند.

فیبر نوری نسبت به کابل های مسی سنتی مزایای متعددی دارد. آنها می توانند داده ها را با سرعت بسیار بالاتر، در مسافت های طولانی تر و با تداخل کمتر منتقل کنند. همچنین در برابر خوردگی و آسیب مقاومت بیشتری دارند.

در اینجا برخی از رایج ترین کاربردهای فیبر نوری آورده شده است:

• ارتباطات: کابل های فیبر نوری برای انتقال سیگنال های تلفن، اینترنت و تلویزیون کابلی استفاده می شود.
• پزشکی: فیبر نوری در آندوسکوپ ها که برای مشاهده داخل بدن و در لیزرها که برای جراحی استفاده می شود استفاده می شود.
• هنر: فیبر نوری برای ایجاد مجسمه های نورانی و سایر آثار هنری استفاده می شود.

در خانه ها و زندگی روزمره ما:

• دسترسی به اینترنت: کابل های فیبر نوری به طور فزاینده ای برای ارائه اینترنت پرسرعت به خانه ها و مشاغل مورد استفاده قرار می گیرند. این سرعت دانلود و آپلود بسیار سریع‌تری را در مقایسه با کابل‌های مسی سنتی فراهم می‌کند و آن را برای استریم، بازی و سایر فعالیت‌های فشرده داده ایده‌آل می‌کند.
• فناوری خانه هوشمند: کابل های فیبر نوری را می توان برای اتصال دستگاه های مختلف خانه هوشمند مانند ترموستات ها، سیستم های امنیتی و کنترل های روشنایی استفاده کرد. این امکان ارتباط سریع‌تر و مطمئن‌تر بین این دستگاه‌ها را فراهم می‌کند و منجر به تجربه خانه هوشمند یکپارچه‌تر و کارآمدتر می‌شود.

در صنایع مختلف:

• مراکز داده: کابل های فیبر نوری برای اتصال سرورها و سایر تجهیزات در مراکز داده ضروری هستند. آنها پهنای باند بالا و تأخیر کم مورد نیاز برای رسیدگی به حجم عظیم ترافیک داده تولید شده توسط برنامه های امروزی را فراهم می کنند.
• هوانوردی و هوافضا: کابل های فیبر نوری در هواپیماها و فضاپیماها برای اهداف مختلف از جمله سیستم های ارتباطی، ناوبری و حسگر استفاده می شود. ماهیت سبک و بادوام آنها آنها را برای این کاربردهای سخت ایده آل می کند.
• اکتشاف نفت و گاز: کابل های فیبر نوری در اکتشاف نفت و گاز برای ارسال داده ها از حسگرهای واقع در اعماق زیرزمین به سطح استفاده می شود. این داده ها برای تعیین مکان و اندازه ذخایر نفت و گاز حیاتی است.

فراتر از کاربردهای عملی:

• تصویربرداری پزشکی: کابل های فیبر نوری در دستگاه های تصویربرداری پزشکی مانند آندوسکوپ و MRI استفاده می شود. آنها تصاویر واضح و دقیقی از داخل بدن را می دهند که برای تشخیص و درمان ضروری است.
• تحقیقات علمی: کابل های فیبر نوری در انواع برنامه های تحقیقاتی علمی مانند نجوم و فیزیک ذرات استفاده می شود. آنها می توانند داده ها را از مکان های دور یا از آزمایش های حساس با حداقل تداخل انتقال دهند.

اینها تنها چند نمونه از روشهای متعدد استفاده از فیبر نوری در دنیای ما هستند. همانطور که تکنولوژی به تکامل خود ادامه می دهد، می توانیم انتظار داشته باشیم که حتی برنامه های نوآورانه تری را برای این فناوری همه کاره ببینیم.

مبانی فیبر نوری و تاریخچه کابل فیبر نوری

تاریخچه تولید کابل فیبر نوری به زمانی باز می گردد که  اولین افرادی که در دوران اخیر به فکر استفاده از نور برای انتقال اطلاعات افتادند، تجربه انتشار نور در جو زمین را داشتند. با این حال، مشکلاتی همچون گرد و خاک، دود، برف، باران، مه و سایر موانع، انتقال اطلاعات نوری در جو را با چالشهایی مواجه کرد. ایده استفاده از لوله و کانال برای هدایت نور پیشنهاد شد و نور در داخل این کانالها با استفاده از آینه‌ها و عدسی‌ها هدایت می‌شد. با این حال، به دلیل مشکلات تنظیم آینه‌ها و عدسی‌ها، این روش نیز به مشکلاتی برخورد کرد و ناکارآمد اعلام شد.

استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور، که اساس فیبرهای نوری امروزی است، برای اولین بار توسط Daniel Colladon و Jacques Babinet در سال 1840 در پاریس مطرح شد. اما اولین تلاش در سیر تکاملی سیستم ارتباط نوری توسط الکساندر گراهام بل انجام شد که در سال 1880، چهار سال پس از اختراع تلفن، تلفن نوری یا فوتوفون را به وجود آورد. این سیستم صدا را به فواصل چند صد متر منتقل می‌کرد، اما به دلیل مشکلات انتقال اطلاعات در فواصل بیش از 200 متر، به موفقیت تجاری دست یافت.

در سال 1870، John Tyndall ویژگی بازتاب یکلی نور را توضیح داد و مفهوم زاویه بحرانی را معرفی کرد. در ادامه، کاکو و کوکهام اقدام به استفاده از شیشه به عنوان محیط انتشار برای ارتقاء انتقال اطلاعات کردند. این تلاش‌ها به سرعت به حدود 100 مگابیت بر ثانیه و بیشتر در محیط‌های شیشه منتقل کردند، اما با تضعیف زیاد انرژی همراه بودند.

تا اوایل دهه 1960، با اختراع اشعه لیزر، ارتباطات فیبرنوری وارد عصر جدیدی شد. در سال 1966، دانشمندان پیشرفت‌هایی در هدایت نور در الیاف شیشه‌ای کسب کردند و این تکنولوژی نسبت به کابل‌های مسی سبک‌تر و ارزان‌تر بود و همچنین ظرفیت انتقالی بسیار بالاتری داشت.

تا اواخر دهه 1980، توسعه فناوری فیبرنوری منجر به نصب نزدیک به 2 میلیون کیلومتر کابل نوری در سراسر جهان شد و این تکنولوژی به عنوان یک گزینه مناسب در ارتباطات نوری شناخته شد. فیبرهای نوری با استفاده از نور لیزر برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شوند و یک کابل فیبر نوری می‌تواند صدها هزار مکالمه صوتی را به‌طور همزمان حمل کند. این فناوری دارای ظرفیت انتقالی از 2.5 گیگابایت در ثانیه تا 10 گیگابایت در ثانیه است.

فیبرهای نوری از چندین لایه تشکیل شده‌اند؛ درونی‌ترین لایه هسته نامیده می‌شود که شامل یک تار بازتاب‌کننده از شیشه خالص است. حول هسته، بخش پوسته قرار دارد که از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود. این دو عنصر به همراه یک رابط بازتابنده، باعث تابش نور در هسته و بازتاب داخلی کلی می‌شوند.

در نهایت، دو نوع فیبر نوری وجود دارد: تک حالتی که یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد و چند حالتی که می‌تواند صدها حالت نور را به‌طور هم‌زمان انتقال دهد.

فیبر نوری فناوری است که از نخ های شیشه ای یا پلاستیکی (الیاف) برای انتقال داده ها در فواصل طولانی با استفاده از نور استفاده می کند. مفهوم انتقال اطلاعات از طریق امواج نوری که از طریق فیبر نوری هدایت می شوند برای اولین بار در اوایل قرن نوزدهم نشان داده شد.

در سال 1870، جان تیندال نشان داد که نور می تواند از طریق یک جریان منحنی آب هدایت شود. این مفهوم بازتاب داخلی کامل را نشان می دهد که انتقال فیبر نوری را ممکن می کند.

در سال 1880، الکساندر گراهام بل و دستیارش چارلز سامنر تینتر یک پیش ساز بسیار اولیه برای فیبر نوری به نام فوتوفون ایجاد کردند که صدا را از طریق پرتوی نور منتقل می کرد.

در دهه 1960 بود که استفاده عملی از فیبر نوری برای ارتباطات محقق نشد. در سال 1966، چارلز کی کائو و جورج هاکام این ایده را مطرح کردند که می توان از شیشه سیلیکا برای انتقال نور از طریق امواج هدایت شونده استفاده کرد. کار آنها منجر به توسعه اولین فیبر با میرایی کم برای کاربردهای ارتباطی شد.

در سال 1970، محققین رابرت ماورر، پیتر شولتز و دونالد کک در کارخانه شیشه کورنینگ فیبری را با تلفات 20 دسی بل در هر کیلومتر ایجاد کردند و سیستم های فیبر نوری را کاربردی ساختند. این بود خلاصه تاریخچه کابل فیبر نوری‌‌‌.

تاریخچه کابل فیبر نوری چیست ؟

تاریخچه فیبر نوری در ایران

در دهه ۶۰، فعالیت‌های پژوهشی در زمینهٔ فیبر نوری در ایران، با ایجاد مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران آغاز شد و در سال ۱۳۶۷، کارخانهٔ تولید فیبر نوری در یزد به بهره‌برداری رسید. تا سال ۱۳۷۳، تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٬۰۰۰ کیلومتر در سال آغاز شد. این تکنولوژی در سراسر ایران، به خصوص در شهرهای بزرگ، برای ارتقاء شبکه‌های مخابراتی به کار گرفته شد.

نخستین پروژهٔ فیبر نوری با اجرای ۷۰۰ کیلومتر کابل با ۱۳ هزار کانال در این دهه به انجام رسید. این پروژه با هزینه‌ای بالغ بر ۴۰ میلیارد ریال، از سال ۶۹ تا ۷۳ اجرا شد. در برنامهٔ دوم توسعه، پروژهٔ فیبر نوری با ۱۱٬۶۰۰ کیلومتر کابل با ۶۲۰ هزار کانال بین شهری با هزینهٔ ۶۵۴ میلیارد ریال در سال‌های ۷۴ تا ۷۸ به انجام رسید. در برنامهٔ سوم توسعه، پروژهٔ توسعه ۱۷٬۸۵۰ کیلومتر تا ۲ میلیون کانال با پروتکشن بین شهرهای کشور با هزینه‌ای بالغ بر ۱٬۰۳۵ میلیارد در سال‌های ۷۹ تا ۸۳ اجرا شد.

پروژهٔ تار نوری آسیا-اروپا یا TAE که به عنوان یک پروژهٔ بین‌المللی شناخته می‌شود، دارای ۲۴٬۰۰۰ کیلومتر طول است و از چین، قرقیزستان، ازبکستان و ترکمنستان، ایران، ترکیه، اوکراین و آلمان عبور می‌کند. ظرفیت این خط، ۷٬۵۶۰ کانال تلفنی است.

فیبر نوری یک موج‌بر استوانه‌ای از جنس شیشه یا پلاستیک است که دو ناحیهٔ مغزی و غلاف با ضریب شکست متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویهٔ پلاستیکی تشکیل شده‌است. این فناوری، به دلیل ویژگی‌های اپتیکی و عملکرد بالایش، برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های مخابراتی و انتقال نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تاریخچه بخش های مختلف فیبر نوری

چند جزء کلیدی وجود دارد که یک سیستم فیبر نوری را تشکیل می دهد:

• فرستنده نوری: منبع نوری است که سیگنال الکتریکی را به سیگنال نوری تبدیل می کند. فرستنده های معمولی از LED یا دیودهای لیزری استفاده می کنند.
• فیبر نوری: محیط انتقال را برای انتقال سیگنال های نور در فواصل طولانی فراهم می کند.
• گیرنده نوری: سیگنال نوری را دوباره به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. فتودیودها معمولاً به عنوان گیرنده های نوری استفاده می شوند.
• اتصال دهنده ها: فیبرهای مختلف را با حفظ یکپارچگی سیگنال به یکدیگر متصل کنید. کانکتورهای رایج مورد استفاده کانکتورهای FC و SC هستند.
• اتصالات: برای اتصال بدون درز، الیاف را به طور دائم به یکدیگر متصل کنید. اتصالات متداول عبارتند از اتصالات همجوشی که فیبرها را به یکدیگر جوش می دهند و اتصالات مکانیکی که از نظر فیزیکی الیاف را در یک راستا نگه می دارند.
• تقویت کننده های نوری: برای تقویت سیگنال های نوری که در انتقال مسافت های طولانی بدون نیاز به تبدیل مجدد به برق ضعیف شده اند استفاده می شود. تقویت کننده فیبر دوپ شده با اربیوم (EDFA) یک نوع رایج تقویت کننده نوری است.

انواع فیبرهای نوری

دو نوع اصلی فیبر نوری وجود دارد که با حالت های انتشار نور متمایز می شوند:

فیبر تک حالته

• دارای قطر هسته بسیار کوچک (~ 10 میکرومتر) که فقط یک مسیر انتشار یا حالت واحد را برای حرکت نور مجاز می کند.
• برای لینک های ارتباطی از راه دور بیش از 30 کیلومتر استفاده می شود. می تواند در فواصل بسیار طولانی ده ها یا صدها کیلومتر ارسال کند.
• خواص تضعیف و پراکندگی کم.

فیبر چند حالته

• دارای قطر هسته بزرگتر (~50-100 میکرومتر) است که اجازه می دهد مسیرهای انتشار یا حالت های متعدد برای حرکت نور.
• برای لینک های ارتباطی کوتاه زیر 30 کیلومتر استفاده می شود. معمولا برای اتصالات داخل ساختمان استفاده می شود.
• کم هزینه، بهینه شده برای استفاده در طول موج های 850 و 1300 نانومتر.

انواع فیبرهای نوری بر اساس پرتوهای عبوری

فیبرهای نوری را نیز می توان بر اساس مسیرهایی که پرتوهای نور در هسته طی می کنند طبقه بندی کرد:

فیبرهای نوری شاخص مرحله ای

ممکن است شما به “فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای” به عنوان “Step-Index Optical Fibers” اشاره کنید. در فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای، شاخص انکسار نور درون فیبر تغییر نمی‌کند و یک مرحله اصلی (core) با شاخص انکسار بالا داریم که احاطه شده توسط یک لایه محیطی با شاخص انکسار کمتر (cladding).

ویژگی‌های فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای عبارتند از:

1. هدایت نور به وسیله انکسار کلی:
   در این فیبرها، نور با انکسار کلی درون هسته (core) حفظ می‌شود. این به انتقال نور با کمترین افت انرژی و دیپرسی (پخش نور در طول موج) کمک می‌کند.
2. شاخص انکسار بالا:
   هسته فیبر دارای شاخص انکسار بالا است تا نور درون هسته حفظ شود و انکسار کلی ایجاد شود.
3. لایه محیطی (Cladding):
   لایه محیطی یا کلاژینگ (cladding) با شاخص انکسار کمتر از هسته، مانع از انتشار نور به خارج از هسته می‌شود. این لایه محیطی معمولاً از مواد با شاخص انکسار کمتر مانند پلاستیک یا شیشه تشکیل شده است.
4. ساختاری ساده:
   ساختار فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای نسبت به سایر ساختارها مانند فیبرهای نوری چندمرحله‌ای (Multimode)، ساده‌تر است.
5. مرحله‌های بیشتر:
   در مقایسه با فیبرهای نوری تک مرحله‌ای (Single-mode)، فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای معمولاً برای انتقال اطلاعات در فواصل کوتاه‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

از آنجا که فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای معمولاً برای انتقال داده‌ها در فاصله کمتر و با پهنای باند کمتر استفاده می‌شوند، در کاربردهای مختلفی از جمله شبکه‌های مخابراتی در شهرها یا داخل ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• نمایه ضریب شکست یک تغییر پله ای از هسته به روکش ایجاد می کند و به پرتوهای هدایت شده اجازه می دهد تا از مرز منعکس شوند.
• پرتوها مسیرهای مستقیمی را در طول فیبر طی می کنند.
• بیشتر در کاربردهای فیبر چند حالته استفاده می شود.

الیاف با شاخص درجه بندی شده

الیاف نوری با شاخص درجه بندی شده به عنوان “Graded-Index Optical Fibers” نیز شناخته می‌شوند. در این نوع از فیبرهای نوری، شاخص انکسار در هسته به صورت متداول از مرکز به خارج آن تغییر می‌کند. این تغییر شاخص انکسار باعث کاهش پراکندگی (دیپرسی) نور در طول مسافت می‌شود.

ویژگی‌های فیبرهای نوری با شاخص درجه بندی شده عبارتند از:

1. تغییر شاخص انکسار:
   در این فیبرها، شاخص انکسار در هسته از مرکز به سوی لایه محیطی تغییر می‌کند. این تغییر در شاخص انکسار باعث مسیریابی بهتر نور و کاهش دیپرسی نور در طول مسافت می‌شود.
2. کاهش دیپرسی نور:
   با تغییر شاخص انکسار به صورت تدریجی، دیپرسی نور (پخش نور در طول موج) به حداقل ممکن کاهش می‌یابد. این ویژگی باعث افزایش پهنای باند و کارایی بهتر در انتقال اطلاعات می‌شود.
3. ساختار پیچیده‌تر:
   نسبت به فیبرهای نوری شاخص مرحله‌ای، فیبرهای نوری با شاخص درجه بندی شده دارای ساختار پیچیده‌تری هستند که نیاز به تهیه دقیق‌تر و تکنولوژی پیشرفته‌تر دارند.
4. کاربردهای مختلف:
   این نوع از فیبرهای نوری به خاطر ویژگی‌های بهتر در مسیریابی نور و کاهش دیپرسی، در برخی از کاربردها مانند شبکه‌های مخابراتی با توان انتقال بالا و پهنای باند بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
5. توان انتقال بالا:
   با توجه به بهبود مسیریابی نور و کاهش دیپرسی، این فیبرها به انتقال توان بالا و افزایش کارایی در انتقال اطلاعات کمک می‌کنند.

هر کدام از این نوع‌های فیبرهای نوری با توجه به ویژگی‌های خاص خود، در کاربردهای خاصی از جمله ارتباطات، اتصالات نوری، حوزه پزشکی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• ضریب شکست به آرامی از مرکز هسته به سمت روکش کاهش می یابد.
• نور سریعتر از طریق روکش شاخص پایین تر حرکت می کند و باعث می شود که به طور مداوم به سمت مرکز هسته خم شود.
• پرتوها مسیرهای سینوسی را در طول فیبر دنبال می کنند.
• در فیبرهای تک حالته و چند حالته استفاده می شود.

انواع فیبرهای نوری بر اساس ساختار مواد

فیبرهای نوری را می توان از مواد مختلفی ساخت:

تاریخچه کابل فیبر نوری با الیاف شیشه (سیلیکا)

کابل فیبر نوری با الیاف شیشه (سیلیکا) از جمله تجهیزات ارتباطاتی مهم می‌باشد که در انتقال اطلاعات به صورت نوری استفاده می‌شود. الیاف شیشه که به عنوان سیم‌های اصلی در این کابل‌ها استفاده می‌شوند، معمولاً از سیلیکا (یا به عبارت دیگر، شیشه سیلیکا) ساخته می‌شوند.

الیاف نوری با استفاده از اصل انکسار نوری (Total Internal Reflection) اطلاعات را به صورت نور انتقال می‌دهند. این الیاف به دلیل خواص مناسب اپتیکی و الکترومغناطیسی سیلیکا، انتخاب شده‌اند. الیاف شیشه از جمله ویژگی‌هایی که آنها را برای انتقال اطلاعات مناسب می‌کند، عبارتند از:

1. پهنای باند با افت نسبت به اختلاف طول موج:
   الیاف شیشه دارای پهنای باند بسیار بالا هستند و این به انتقال اطلاعات با سرعت بالا از طریق فیبر نوری کمک می‌کند.
2. مقاومت در برابر انعکاس:
   به دلیل انکسار کلی نور در داخل الیاف شیشه، این الیاف از افت انعکاس کمی برخوردار هستند.
3. مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی:
   الیاف شیشه مقاوم در برابر تداخل الکترومغناطیسی هستند که این ویژگی مهمی در محیط‌های پرنویز و الکترومغناطیسی است.
4. خفیف و مقاوم:
   الیاف شیشه خیلی سبک هستند و به عنوان مثال در مقایسه با کابل‌های مسی، وزن کمتری دارند. همچنین مقاومت آنها در برابر شرایط مختلف محیطی، از جمله رطوبت و دما، بالاست.

کابل‌های فیبر نوری با الیاف شیشه معمولاً در شبکه‌های ارتباطات، اینترنت، تلفن‌های هوشمند، و سیستم‌های ارتباطات دیگر به عنوان وسیله‌ای برای انتقال اطلاعات با سرعت بالا و با کیفیت عالی استفاده می‌شوند.

• متداول ترین نوع الیاف ساخته شده با استفاده از شیشه سیلیکا با مواد ناخالص اضافه شده است.
• شفافیت بالا، قادر به انتقال سیگنال در فواصل طولانی با تلفات کم.
• تقریباً برای تمام برنامه های ارتباطی استفاده می شود.

تاریخچه کابل فیبر های نوری پلاستیکی (پلیمر)

کابل‌های فیبر نوری پلاستیکی (پلیمری) از الیاف نوری ساخته شده‌اند که از مواد پلیمری مثل پلی‌متیل‌متاکریلات (PMMA) یا پلیمرهای دیگر تشکیل شده‌اند به جای الیاف شیشه. این نوع کابل فیبر نوری معمولاً برای انتقال داده‌ها و اطلاعات با سرعت کمتر و در فواصل کوتاه‌تر به کار می‌رود. ویژگی‌های کلیدی این نوع کابل فیبر نوری به شرح زیر هستند:

1. مواد پلیمری:
   الیاف این نوع کابل از مواد پلیمری ساخته می‌شوند، که معمولاً از جنس پلی‌متیل‌متاکریلات (PMMA) یا پلیمرهای دیگر مانند پلی‌اتیلن (PE) با کیفیت بالا استفاده می‌شود.
2. سبک‌تر و انعطاف‌پذیر:
   در مقایسه با الیاف شیشه، الیاف پلاستیکی سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند. این ویژگی‌ها می‌توانند در برخی از کاربردها مانند اتصالات و نصب آسان مفید باشند.
3. کاربردها در فواصل کوتاه:
   الیاف نوری پلاستیکی معمولاً برای انتقال داده در فواصل کوتاه به کار می‌روند. به عنوان مثال، در اتصالات داخلی سیستم‌های کامپیوتری، تجهیزات صوتی و تصویری در خانه، یا در برخی از حوزه‌های پزشکی که نیاز به انعطاف‌پذیری بالا است.
4. کارایی پایین‌تر:
   الیاف پلاستیکی معمولاً کارایی اپتیکی کمتری نسبت به الیاف شیشه دارند، به عنوان مثال پهنای باند کمتری و توان انتقال کمتر.
5. هزینه کمتر:
   تولید و استفاده از الیاف پلاستیکی معمولاً هزینه کمتری نسبت به الیاف شیشه دارد. این مزیت می‌تواند در کاربردها و پروژه‌هایی با بودجه محدود مورد توجه قرار گیرد.

همچنین لازم به ذکر است که الیاف نوری پلاستیکی بیشتر در کاربردهای مصرفی و محیط‌هایی که نیاز به اتصالات سریع و انعطاف‌پذیر دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

• ساخته شده از مواد پلاستیکی مانند پلی استایرن و پلی کربنات.
• تضعیف بالاتر از الیاف شیشه، برای اتصالات فاصله کوتاه استفاده می شود.
• هزینه کمتر، نصب و خاتمه اتصالات آسان تر.
• برای پیوندهای داده کوتاه و برنامه های روشنایی استفاده می شود.

تاریخچه انواع فیبرهای نوری بر اساس مواد هسته

مواد مورد استفاده در هسته فیبر و روکش فلزی بر خواص آن تأثیر می گذارد:

الیاف هسته سیلیکا

• برای افزایش ضریب شکست از شیشه سیلیسی دوپ شده با آلمان در هسته استفاده کنید.
• رایج ترین نوع مورد استفاده به دلیل میرایی کم.

الیاف هسته پلاستیکی

• از مواد پلیمری پلاستیکی برای هسته به جای شیشه سیلیسی استفاده کنید.
• میرایی بیشتر از الیاف هسته سیلیس.

مقایسه فیبر نوری با هسته شیشه‌ای (Glass Core) و الیاف پلاستیکی در زیر آمده است:

فیبر نوری با هسته شیشه‌ای:

1. پهنای باند بالا:
   • هسته شیشه‌ای: فیبرهای نوری با هسته شیشه‌ای پهنای باند بالا و قابلیت انتقال اطلاعات با سرعت بالا را دارا هستند.
   • کابل‌های پلاستیکی: پهنای باند کمتری دارند و معمولاً برای فواصل کوتاه و کاربردهای با نیاز کمتر به پهنای باند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
2. انکسار کلی:
   • هسته شیشه‌ای: از اصل انکسار کلی بهره می‌برند که این به افت انعکاس کمتر و کاهش خطاهای انتقال نور کمک می‌کند.
   • کابل‌های پلاستیکی: از انکسار کلی کمتر بهره می‌برند.
3. مقاومت در برابر دما و محیط:
   • هسته شیشه‌ای: معمولاً مقاومت در برابر دما و محیط بالاتری دارند.
   • کابل‌های پلاستیکی: حساس‌تر به دما و شرایط محیطی هستند.
4. انعطاف پذیری:
   • هسته شیشه‌ای: معمولاً کمی کمتر انعطاف‌پذیر هستند.
   • کابل‌های پلاستیکی: انعطاف‌پذیری بیشتری دارند.

الیاف نوری پلاستیکی:

1. هزینه کمتر:
   • هسته شیشه‌ای: معمولاً هزینه بالاتری دارند.
   • کابل‌های پلاستیکی: هزینه کمتری دارند، که این امر می‌تواند در کاربردهایی با بودجه محدود مفید باشد.
2. انتقال اطلاعات در فواصل کوتاه:
   • هسته شیشه‌ای: برای فواصل طولانی‌تر بهتر عمل می‌کنند.
   • کابل‌های پلاستیکی: بیشتر برای اتصالات داخلی و فواصل کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
3. وزن سبک‌تر:
   • هسته شیشه‌ای: وزن بیشتری دارند.
   • کابل‌های پلاستیکی: وزن سبک‌تری دارند.
4. کاربردهای مصرفی و متنوع:
   • هسته شیشه‌ای: معمولاً در شبکه‌های ارتباطات، اینترنت، و اتصالات بلند مدت استفاده می‌شوند.
   • کابل‌های پلاستیکی: بیشتر در کاربردهای مصرفی مانند اتصالات داخلی، صوت و تصویر، و کاربردهای کوتاه مدت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نتیجه‌گیری: انتخاب بین فیبر نوری با هسته شیشه‌ای و الیاف پلاستیکی بستگی به نیازها، بودجه، و محیط استفاده دارد. اگر نیاز به انتقال اطلاعات با سرعت بالا و برای فواصل بلند دارید، فیبر نوری با هسته شیشه‌ای ممکن است مناسب‌تر باشد، در حالی که الیاف پلاستیکی برای کاربردهای کمتر حجم داده و فواصل کوتاه ممکن است مناسب باشد.

مقایسه میرایی و پهنای باند فیبرهای نوری

پارامترهای کلیدی عملکرد فیبر نوری:

• تضعیف: از دست دادن قدرت نوری در هنگام انتشار سیگنال ها در فیبر. بر حسب دسی بل در هر کیلومتر (dB/km) اندازه گیری می شود.
• پهنای باند: مقدار اطلاعات قابل انتقال. محدودیت های ناشی از پراکندگی و اثرات غیر خطی.

مقایسه:

فیبر تک حالته کمترین تضعیف را دارد که امکان انتقال از راه دور را فراهم می کند. همچنین به دلیل کاهش اثرات پراکندگی، ظرفیت پهنای باند بسیار بالایی دارد.

انواع فیبرهای نوری بر اساس ویژگی های محیطی

فیبرهای نوری ویژه برای استفاده در محیط های مختلف طراحی شده اند:

الیاف مقاوم در برابر تشعشع

تشعشع یا اشعه‌های الکترومغناطیسی ممکن است برخی از انواع الیاف نوری را تحت تأثیر قرار دهد. الیاف نوری مقاوم در برابر تشعشع از نظر ساختار و مواد مورد استفاده تعریف می‌شوند. مهمترین ویژگی‌هایی که این الیاف برای مقاومت در برابر تشعشع باید داشته باشند عبارت‌اند از:

1. مواد مقاوم:
   الیاف نوری که مختصاتی از مواد مقاوم به تشعشع، مانند سیلیکا (شیشه) یا مواد مقاوم به تشعشع هستند، از مقاومت خوبی در برابر تأثیرات تشعشعی برخوردارند.
2. پوشش محافظ:
   برخی از الیاف نوری دارای پوشش محافظ خاص هستند که به عنوان یک لایه محافظ علیه تأثیرات تشعشع عمل می‌کند و از خرابی یا تضعیف الیاف جلوگیری می‌کند.
3. طراحی ساختاری:
   ساختار داخلی الیاف نوری نیز می‌تواند تأثیرات تشعشع را تسهیل یا مهار کند. برخی از الیاف با ساختارهای خاص می‌توانند از اثرات مخرب تشعشع محافظت کنند.
4. آزمون و تاییدات:
   الیاف نوری مقاوم در برابر تشعشع باید تحت آزمون‌ها و تاییدات لازم قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که توانایی مقاومت در برابر تشعشع را دارند و برای کاربردهای مختلف مناسب هستند.

در نتیجه، انتخاب الیاف نوری مقاوم در برابر تشعشع به دقت در انتخاب مواد، ساختار ساخت، و تأییدات مربوطه بستگی دارد.

• از هسته شیشه ای سیلیسی خالص و روکش فلورین دوپ شده استفاده کنید.
• محتوای کم هیدروژن مقاومت در برابر تشعشع را فراهم می کند.
• در کاربردهای هسته ای، پزشکی و فضایی استفاده می شود.

الیاف با دمای بالا

الیاف نوری با دمای بالا معمولاً به الیافی اطلاق می‌شود که قادر به کار در شرایط حرارتی بالا یا دماهای بیش از حد معمول هستند. این نوع الیاف معمولاً برای کاربردهایی که نیاز به تحمل دماهای بسیار بالا یا محیط‌های حرارتی خاص دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. ویژگی‌های الیاف نوری با دمای بالا عبارتند از:

1. مواد مقاوم به حرارت:
   الیاف با دمای بالا از موادی ساخته می‌شوند که دارای مقاومت به حرارت بالا هستند. مثلاً الیاف سیلیکا (شیشه) یا مواد کربنی ممکن است برای این کار به کار رود.
2. پایداری حرارتی:
   این الیاف باید پایداری حرارتی بالا داشته باشند تا در دماهای بالا کارایی خود را حفظ کنند و از تضعیف یا خرابی جلوگیری کنند.
3. پوشش محافظ خاص:
   برخی از الیاف با دمای بالا دارای پوشش محافظ خاص هستند که علاوه بر محافظت در برابر حرارت، ممکن است از تأثیرات دیگر مانند اکسیداسیون یا شیمیایی‌های محیطی نیز محافظت کنند.
4. عملکرد ثابت در دماهای بالا:
   این الیاف باید توانایی انتقال اطلاعات را در دماهای بالا حفظ کنند و از تأثیرات منفی بر عملکرد سیستم جلوگیری کنند.
5. کاربردهای خاص:
   الیاف با دمای بالا عمدتاً در صنایعی مانند فضایی، صنعت گاز و نفت، یا تجهیزات انرژی اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نیاز به عملکرد پایدار در دماهای بالا دارند.

استفاده از الیاف نوری با دمای بالا مستلزم انتخاب هوشمندانه مواد، طراحی دقیق، و اعمال آزمون‌ها و استانداردهای مربوط به دما و محیط است.

• پوشش های ویژه اجازه استفاده در دمای بیش از 300 درجه سانتیگراد را می دهد.
• برای کاربردهای انرژی و هوانوردی استفاده می شود.

فیبرهای مسدود کننده آب

فیبرهای مسدود کننده آب یا فیبرهای آب‌گریز (Water-Blocking Fibers) در صنعت فیبر نوری به کار می‌روند تا از ورود آب به داخل کابل‌های فیبر نوری جلوگیری کنند. این فیبرها در ساختار کابل به‌کار می‌روند تا حفاظت کننده‌ای در برابر آب و رطوبت فراهم کنند. ویژگی‌های اصلی فیبرهای مسدود کننده آب عبارتند از:

1. جذب و گرفتن آب:
   این فیبرها معمولاً از مواد خاصی ساخته می‌شوند که قابلیت جذب و گرفتن آب را داشته باشند. این ویژگی باعث مسدود شدن مسیر آب و جلوگیری از ورود آن به داخل کابل می‌شود.
2. پوشش محافظ:
   فیبرهای آب‌گریز معمولاً دارای پوشش محافظ خاصی هستند که از ورود آب به داخل فیبر جلوگیری کرده و ایجاد مانع در برابر نفوذ رطوبت به ساختار کابل می‌شود.
3. استفاده در لایه‌های مختلف کابل:
   این فیبرها معمولاً در لایه‌های مختلف کابل فیبر نوری قرار می‌گیرند، از جمله لایه‌های مرکزی یا لایه‌های احاطه‌کننده که مستقیماً با خطر ورود آب در تماس هستند.
4. مقاومت در برابر تغییرات دما:
   این فیبرها باید قابلیت مقاومت در برابر تغییرات دما و شرایط محیطی را داشته باشند تا به طور مداوم از خصوصیات مسدود کنندگی آب خود پایبند باشند.

استفاده از فیبرهای مسدود کننده آب در ساختار کابل‌های فیبر نوری به‌ویژه در محیط‌هایی که با رطوبت یا آب در تماس هستند، اهمیت بسیاری دارد. این فیبرها به حفظ کارایی و عمر مفید سیستم‌های فیبر نوری در شرایط محیطی چالشی کمک می‌کنند.

• پودرها یا ژل های متورم از نفوذ آب هنگام برش فیبر جلوگیری می کنند.
• برای کاربردهای زیر آب استفاده می شود.

تاریخچه انواع کابل های فیبر نوری

علاوه بر خود فیبر نوری، کابل فیبر نوری کامل شامل اجزای دیگری مانند اعضای استحکام و پوشش محافظ بیرونی است:

کابل‌های نوری، یا همان کابل‌های فیبر نوری، در شبکه‌های ارتباطی جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای انتقال اطلاعات به شکل نوری از جذب و انتشار نور استفاده می‌کنند. انواع مختلفی از کابل‌های نوری وجود دارند که بر اساس ویژگی‌های مختلفی مانند نوع انتقال، مصرف، و کاربردهای خاص تعریف می‌شوند. در زیر به برخی از انواع کابل‌های نوری اشاره شده است:

1. کابل‌های نوری تک حالته (Single-Mode Fiber Cables):
   • توضیحات: این کابل‌ها برای انتقال داده در فواصل بلند و با سرعت‌های بالا استفاده می‌شوند. هسته نازکی دارند و فقط یک مود نور را انتقال می‌دهند.
   • کاربردها: انتقال داده در فواصل بلند، شبکه‌های ارتباطی دلتا یا بزرگ.
2. کابل‌های نوری چندحالته (Multimode Fiber Cables):
   • توضیحات: این کابل‌ها برای انتقال داده در فواصل کوتاه‌تر و با سرعت‌های کمتر مناسب هستند. هسته آن‌ها نسبت به یک‌مدیره‌ها ضخیمتر است و به چندین مود نوری اجازه انتقال می‌دهند.
   • کاربردها: شبکه‌های محلی (LAN)، اتصالات داخلی ساختمانی.
3. کابل‌های نوری خورشیدی (Solar Fiber Cables):
   • توضیحات: این کابل‌ها برای انتقال نور خورشید به مناطقی که به انرژی خورشیدی نیاز دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
   • کاربردها: انتقال انرژی خورشیدی به مناطق دورافتاده یا غیرقابل دسترس.
4. کابل‌های نوری تحت دریا (Undersea Fiber Cables):
   • توضیحات: این کابل‌ها برای ارتباطات زیرآبی و انتقال داده بین قاره‌ها به‌کار می‌روند. ضدآب و مقاوم در برابر شرایط دریاچه‌ها است.
   • کاربردها: ارتباطات تحت دریا، اتصال شبکه‌های ارتباطی بین قاره‌ای.
5. کابل‌های نوری هوایی (Aerial Fiber Cables):
   • توضیحات: این کابل‌ها بر روی ایستون‌ها یا ستون‌ها نصب می‌شوند و از هوا به جای زیرزمینی گذرانده می‌شوند.
   • کاربردها: اتصالات هوایی در مناطقی که استفاده از زیرزمینی ممکن نیست.
6. کابل‌های نوری ایستگاهی (Distribution Fiber Cables):
   • توضیحات: این کابل‌ها برای اتصالات داخلی در یک ایستگاه یا ساختمان به‌کار می‌روند.
   • کاربردها: اتصالات داخلی در مراکز داده، ایستگاه‌های تلفن و ایستگاه‌های ارتباطات.

هر کدام از این انواع کابل‌های نوری بر اساس نیازها و شرایط مختلف، مورد استفاده قرار می‌گیرند و ویژگی‌های مختلفی دارند.

کابل فیبر نوری

کابل های فیبر نوری لوله شل

کابل های فیبر نوری لوله شل نوعی کابل فیبر نوری هستند که با یک لوله بافر شل در اطراف فیبرهای نوری مجزا طراحی شده اند. این لوله شل محافظت و انعطاف پذیری الیاف داخل را فراهم می کند و آن را برای محیط های مختلف در فضای باز و چالش برانگیز مناسب می کند. در اینجا برخی از ویژگی ها و ویژگی های کلیدی کابل های فیبر نوری لوله شل وجود دارد:

1. طراحی:
   کابل های فیبر نوری لوله شل از چندین فیبر نوری تشکیل شده است که در لوله های بافر جداگانه قرار گرفته اند. این لوله ها به صورت شل در داخل کابل چیده شده اند و فضای محافظ اختصاصی خود را برای هر فیبر فراهم می کنند.
2. محافظت:
   لوله های بافر شل به عنوان یک لایه محافظ برای فیبرهای نوری عمل می کنند و از آنها در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت، آب و آسیب فیزیکی محافظت می کنند. این طراحی باعث افزایش دوام و طول عمر کابل می شود و آن را برای نصب در فضای باز مناسب می کند.
3. انعطاف پذیری:
   چیدمان شل لوله های بافر باعث انعطاف پذیری بیشتر می شود و این کابل ها را برای نصب هایی که در آنها خم شدن یا پیچش لازم است ایده آل می کند. این انعطاف‌پذیری، سهولت حمل و نقل را در حین نصب نیز تسهیل می‌کند.
4. برنامه های کاربردی در فضای باز:
   کابل‌های فیبر نوری لوله شل معمولاً در کاربردهای فضای باز مانند تاسیسات هوایی، دفن مستقیم در زمین یا نصب در کانال‌ها استفاده می‌شوند. طراحی لوله شل محافظت بیشتری در برابر شرایط آب و هوایی سخت و عناصر محیطی فراهم می کند.
5. مقاومت در برابر دما:
   این کابل ها به گونه ای طراحی شده اند که در طیف وسیعی از دماها مقاومت کنند و آنها را برای آب و هواها و محیط های مختلف مناسب می کند. ساختار شل لوله به انبساط و انقباض مربوط به دما کمک می کند.
6. تعداد فیبر:
   کابل های لوله شل در تعداد فیبرهای مختلف، از چند فیبر تا چند صد فیبر در دسترس هستند. این انعطاف پذیری در تعداد فیبر امکان مقیاس پذیری و سفارشی سازی بر اساس نیازهای خاص شبکه ارتباطی را فراهم می کند.
7. کاربردها:
   کابل‌های فیبر نوری لوله شل در شبکه‌های مخابراتی راه دور، شبکه‌های شهری (MANs) و سایر محیط‌های فضای باز یا چالش برانگیز که در آن ارتباطات نوری قابل اعتماد و بادوام ضروری است، کاربرد پیدا می‌کنند.
8. لوله های پر از ژل:
   برخی از کابل های لوله شل ممکن است دارای لوله های بافر پر از ژل برای محافظت بیشتر از الیاف در برابر نفوذ آب باشند. ژل به عنوان یک مانع عمل می کند و از ورود آب جلوگیری می کند و عملکرد فیبرهای نوری را حفظ می کند.

کابل‌های فیبر نوری لوله شل به دلیل طراحی محافظ، انعطاف‌پذیری و مناسب بودن برای شرایط مختلف محیطی، انتخابی محبوب برای نصب در فضای باز هستند. آنها نقش مهمی در تضمین استحکام و قابلیت اطمینان شبکه های ارتباطی نوری دارند، به ویژه در سناریوهایی که کابل ها در معرض عناصر خارجی قرار دارند.

• الیاف محصور در لوله های پلاستیکی ژل محافظ. به الیاف اجازه می دهد در هنگام خم شدن آزادانه حرکت کنند.

کابل های فیبر نوری بافر محکم

کابل‌های فیبر نوری بافر محکم، یک نوع کابل فیبر نوری هستند که دارای یک بافر محکم یا اسکیچ محکم (tight buffer) حول هر فیبر نوری است. این بافر محکم به عنوان یک لایه حمایتی مستقل به هر فیبر افزوده می‌شود و از نظر مکانیکی و حفاظتی کابل را تقویت می‌کند. در زیر برخی از ویژگی‌ها و کاربردهای کابل‌های فیبر نوری بافر محکم را می‌آوریم:

1. حفاظت مکانیکی:
   • بافر محکم حول هر فیبر نوری به عنوان یک لایه حفاظتی علیه خرابی مکانیکی مانند خمش، فشار، یا ضربه عمل می‌کند. این ویژگی مخصوصاً در برابر خطرات محیطی یا در نقاطی که ممکن است کابل تحت تنش قرار گیرد، حائز اهمیت است.
2. انعطاف‌پذیری:
   • بافر محکم به کابل انعطاف پذیری اضافه می‌کند که در تسهیل نصب، انتقال، و اتصالات داخلی کمک می‌کند.
3. مقاومت در برابر آب و رطوبت:
   • اگر بافر محکم با مواد مقاوم به آب پوشش داده شده باشد، می‌تواند از کاهش عملکرد نوری به دلیل ورود آب و رطوبت جلوگیری کند.
4. کاربردها:
   • کابل‌های فیبر نوری بافر محکم بیشتر در محیط‌های داخلی و کوتاه ترمینال‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در شبکه‌های محلی (LAN)، اتصالات داخلی ساختمان، یا اتصالات در دیتا سنترها.
5. پروژه‌های دیتاکم:
   • در پروژه‌های دیتاکم که نیاز به اتصالات داخلی ساختمان و سرورها دارند، از کابل‌های فیبر نوری بافر محکم استفاده می‌شود.
6. حجم کوچک:
   • بدلیل بافر محکم حول هر فیبر، این کابل‌ها دارای حجم کوچک‌تری نسبت به برخی دیگر از انواع کابل‌های فیبر نوری هستند، که از نظر فضای نصب می‌تواند مزایایی داشته باشد.

همچنین، مهم است بدانید که توجه به استانداردها و مشخصات فنی در انتخاب و استفاده از کابل‌های فیبر نوری بافر محکم اهمیت دارد تا بهترین عملکرد و پایداری در شبکه‌های ارتباطی حاصل شود.

• هر فیبر برای محافظت مکانیکی با بافر پلیمری محکم پوشیده شده است.

کابل های فیبر نوری زرهی

کابل‌های فیبر نوری زره‌ای یا زره‌دار از نوع کابل‌هایی هستند که دارای لایه‌های زره‌ای حول فیبرهای نوری آن‌ها هستند. این لایه‌های زره‌ای به عنوان پوششی محافظ در برابر خطرات مکانیکی و حملات فیزیکی برای کابل‌ها عمل می‌کنند. در زیر ویژگی‌ها و کاربردهای کابل‌های فیبر نوری زره‌ای را بررسی می‌کنیم:

1. مقاومت مکانیکی:
   • لایه‌های زره‌ای اطراف فیبرهای نوری در کابل‌های فیبر نوری زره‌ای، مقاومت بالایی در برابر فشار، خمش، و ضربه دارند. این ویژگی‌ها کابل را در مواجهه با شرایط محیطی سخت یا تحت استفاده در مکان‌های پر تردد حفاظت می‌کنند.
2. حفاظت در برابر حیوانات و نفوذگرها:
   • لایه‌های زره‌ای می‌توانند کابل را در برابر حملات حیوانات یا نفوذگرها محافظت کنند. این امکان به خصوص در اتصالات زیرزمینی یا مکان‌هایی با خطر احتمالی نفوذ می‌تواند مفید باشد.
3. مقاومت در برابر شرایط محیطی:
   • لایه‌های زره‌ای معمولاً مقاوم به شرایط محیطی مانند آب، رطوبت، و شرایط آب‌وهوایی هستند. این ویژگی از کابل‌های فیبر نوری زره‌ای آن‌ها را برای استفاده در محیط‌های خارجی و شرایط سخت محیطی مناسب می‌سازد.
4. مصرف در ارتباطات زیرزمینی:
   • کابل‌های فیبر نوری زره‌ای به دلیل مقاومت مکانیکی و حفاظت در برابر شرایط زیرزمینی، برای ارتباطات زیرزمینی و اتصالات زیرسطحی بسیار مناسب هستند.
5. کاربردها در شبکه‌های ارتباطات بزرگ:
   • این نوع کابل‌ها به دلیل مقاومت زیادی که در برابر ضربات و خطرات مکانیکی دارند، در شبکه‌های ارتباطات بزرگ، مراکز داده، و شبکه‌های مهم استفاده می‌شوند.
6. کاربردهای امنیتی:
   • کابل‌های فیبر نوری زره‌ای به علت مقاومت به شرایط محیطی مختلف، در پروژه‌های امنیتی مانند دوربین‌های مداربسته و سیستم‌های نظارتی نیز به‌کار می‌روند.

توجه به نیازها و شرایط خاص هر پروژه، انتخاب انواع کابل فیبر نوری با دانستن مزایا و محدودیت‌های هر نوع، امری حیاتی است.

• حاوی کولار، سیم های فولادی یا غلاف آلومینیومی برای محافظت در برابر جوندگان، صاعقه و مکانیکی.

کابل های فیبر نوری هوایی

کابل‌های فیبر نوری هوایی (Aerial Fiber Optic Cables) مناسب برای نصب در هوا یا بر روی سازه‌ها (هوایی) می‌باشند. این کابل‌ها به طور عمده بر روی ستون‌ها، ایستون‌ها، یا خطوط انتقال نصب می‌شوند. ویژگی‌ها و کاربردهای کابل‌های فیبر نوری هوایی عبارتند از:

1. ساختار محافظ:
   • کابل‌های فیبر نوری هوایی دارای ساختاری محکم با لایه‌های محافظی هستند که از فیبرهای نوری در برابر شرایط محیطی نظیر باران، برف، رطوبت و تغییرات دما محافظت می‌کنند.
2. انتقال آسان:
   • نصب و انتقال کابل‌های فیبر نوری هوایی نسبت به نصب در زیرزمین یا لوله‌های زمینی آسان‌تر است. این کابل‌ها به‌صورت آزاد بر روی ستون‌ها یا سازه‌ها نصب می‌شوند.
3. قابلیت انعطاف:
   • برخی از کابل‌های فیبر نوری هوایی دارای لایه‌های بسیار انعطاف‌پذیر هستند که امکان انحناء و تغییر جهت بر روی سازه‌ها را فراهم می‌کند.
4. مقاومت مکانیکی:
   • این کابل‌ها دارای مقاومت مکانیکی بالا هستند که به آن‌ها امکان تحمل به خوبی شرایط محیطی و اثرات مکانیکی را می‌دهد.
5. کاربردها:
   • کابل‌های فیبر نوری هوایی به‌طور گسترده در اتصالات بین شهری، اتصالات داخلی ساختمان‌ها، و حتی در پروژه‌های انتقال داده و ارتباطات هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
6. سرعت انتقال بالا:
   • از آنجایی که از فناوری فیبر نوری استفاده می‌کنند، این کابل‌ها قابلیت انتقال داده با سرعت بالا را فراهم می‌کنند.
7. مقاومت در برابر آب و رطوبت:
   • لایه‌های محافظ در کابل‌های فیبر نوری هوایی مقاوم به آب بوده و از ورود رطوبت به داخل کابل جلوگیری می‌کنند.
8. مصرف در فاصله‌های طولانی:
   • این کابل‌ها برای اتصالات در فواصل طولانی مانند اتصالات بین شهری و ارتباطات هوایی بسیار مناسب هستند.

توجه به نیازها و شرایط خاص هر پروژه، انتخاب کابل‌های فیبر نوری هوایی با دانستن مزایا و محدودیت‌های هر نوع، امری حیاتی است.

• طراحی شده برای نصب بیرونی روی تیرهای برق. حاوی اعضای استحکام فلزی باشد.

کابل های فیبر نوری زیرزمینی

کابل های فیبر نوری زیرزمینی برای انتقال داده ها برای مخابرات استفاده می شود. آنها برای اکثر مشاغل ضروری هستند زیرا به آنها اجازه می دهند اطلاعات را به سرعت و ایمن ارسال و دریافت کنند.

برخی از مزایای کابل های فیبر نوری زیرزمینی:

•  فواصل طولانی تر: کابل های فیبر نوری را می توان در مسافت های طولانی تری نسبت به کابل های مسی اجرا کرد.
•  تداخل الکترومغناطیسی: کابل های فیبر نوری مقاومت بهتری در برابر تداخل الکترومغناطیسی دارند.
•  فضا: سیم های فیبر نوری نسبت به سایر انواع سیم کشی نازک تر هستند.

برخی از معایب کابل های زیرزمینی عبارتند از:

• هزینه: دفن کابل فیبر نوری بین 1000 تا 1250 دلار برای هر خانوار مسکونی هزینه دارد.
• آسیب پذیری: تمام خطوط برق زیرزمینی در نهایت به خطوط هوایی متصل می شوند و آنها را در برابر قطعی آسیب پذیر می کند.
• سیل: کابل های زیرزمینی مستعد سیل هستند.
• مکان خطا: پیدا کردن عیب ها ممکن است دشوار باشد.
• محدودیت های ولتاژ: محدودیت هایی در مورد ولتاژهایی که می توانند در زیر زمین مدفون شوند وجود دارد.
• حفاری: کابل های زیرزمینی می توانند در برابر حفاری آسیب پذیر باشند.

کابل های فیبر نوری معمولاً در عمق بین 12 تا 24 اینچ در مناطق شهری و بین 24 تا 36 اینچ در مناطق روستایی دفن می شوند. این عمق کابل ها را از آسیب تصادفی ناشی از حفاری یا سایر فعالیت ها محافظت می کند.
تمام کابل های دفن مستقیم باید دارای یک نوار زره فولادی راه راه برای محافظت در برابر زمین های ناهموار و جوندگان باشد.

• ژاکت پلی اتیلن محافظ سنگین. عناصر مسدود کننده آب از نفوذ آب جلوگیری می کنند.

کابل های فیبر نوری زیر دریایی

کابل های زیر دریایی مدرن از فناوری فیبر نوری استفاده می کنند. لیزرهای یک طرف با سرعت بسیار سریع الیاف شیشه ای نازک را به گیرنده های انتهای دیگر کابل شلیک می کنند. این الیاف شیشه برای محافظت در لایه‌هایی از پلاستیک (و گاهی مفتول فولادی) پیچیده می‌شوند. به کابل های فیبر نوری زیر دریا، کابل های زیر دریایی می گویند. آنها از رشته های نازک شیشه ای یا پلاستیکی تشکیل شده اند که معمولاً ضخیم تر از موی انسان نیستند. کابل ها در لایه هایی از مواد محافظ مانند کولار پیچیده شده و دارای پوشش ضد آب هستند.
کابل‌های زیر دریایی با قرار دادن کابل‌ها در کف اقیانوس، کشورهای سراسر جهان را به هم متصل می‌کنند. آن‌ها از فناوری فیبر نوری استفاده می‌کنند که شامل لیزرهایی در یک طرف است که با سرعت بسیار سریعی فیبرهای شیشه‌ای نازک را به سمت گیرنده‌های انتهای دیگر شلیک می‌کنند. کابل ها همچنین از مولتیپلکسی تقسیم طول موج متراکم (DWDM) برای جابجایی حجم زیادی از داده ها استفاده می کنند.
کابل‌های زیر دریایی عموماً برای قرار دادن در کف دریا امن‌تر هستند، زیرا مختل شدن یا زیر نظر گرفتن آنها برای آنها سخت‌تر است.

• مواد با مقاومت بالا مانند مس یا فولاد ضد زنگ. لایه های محافظ در برابر خوردگی مقاومت می کنند.

انواع کابل های فیبر نوری داخلی

طراحی کابل های داخلی سایر ویژگی ها مانند تاخیر در شعله و سهولت خاتمه را بهینه می کند:

کابل های فیبر نوری توزیع

کابل فیبر نوری توزیعی محبوب ترین کابل داخلی است، زیرا از نظر اندازه کوچک و وزن سبک است. آنها حاوی چندین فیبر بافر محکم هستند که در زیر یک ژاکت با اعضای استحکام کولار و گاهی اوقات تقویت کننده میله فایبرگلاس برای سفت شدن کابل و جلوگیری از پیچ خوردگی قرار گرفته اند.
کابل های فیبر نوری توزیعی در کاربردهای مختلفی استفاده می شوند، از جمله:

• ستون فقرات خانه

کابل های توزیع را می توان به عنوان ستون فقرات ساختمان یا برای کاربردهای پردیس بین ساختمانی نصب کرد.

• نقطه پایان مفرد

کابل های توزیع برای کاربردهایی که نیاز به یک نقطه پایانی با چندین فیبر دارند ایده آل هستند.

• نصب سریع

کابل‌های توزیع معمولاً برای نصب سریع و خاتمه آسان برنامه‌های خارجی و داخلی استفاده می‌شوند.

• شبکه های با کارایی بالا

کابل های توزیع از شبکه های با کارایی بالا پشتیبانی می کنند و طراحی فیبر تک واحدی آنها باعث صرفه جویی در فضا می شود.

کابل‌های فیبر نوری توزیع دارای طراحی بافری محکمی هستند که تمام رشته‌های فیبر را در یک پوشش بیرونی نشان می‌دهد. قالب‌های توزیع آسان‌تر از قالب‌های زیپ‌بند کشیده می‌شوند، مخصوصاً وقتی با لوله‌های مجرای یا موجدار سروکار دارند، و معمولاً هزینه کمتری دارند.
کابل های توزیع در نسخه های پلنوم و رایزر برای مقاومت در برابر شعله و همچنین در سازه های یونیتیزه و غیر یونیتیزه ارائه می شوند.

• حاوی بسیاری از لوله های بافر شل در زیر ژاکت بیرونی مشترک. برای توزیع الیاف در ساختمان ها استفاده می شود.

کابل های فیبر نوری breakout

• کابل فیبر نوری Breakout شامل فیبرهای سیمپلکس متعددی است که همگی در یک ژاکت بیرونی محصور شده اند. طراحی Breakout استحکام بیشتری را فراهم می کند و به طور قابل توجهی بزرگتر از کابل فیبر توزیع استاندارد است. برنامه های رایج شامل اجرای کوتاه Plenum و Riser و همچنین استفاده از کانال ها می باشد.
  کابل‌های فیبر نوری Breakout که به عنوان کابل‌های fanout نیز شناخته می‌شوند، کابل‌های فیبر نوری هستند که حاوی چندین فیبر نوری سیمپلکس هستند که با هم در داخل یک ژاکت بیرونی بسته‌بندی شده‌اند. کابل‌های Breakout قوی‌تر از کابل‌های فیبر توزیع استاندارد هستند و اغلب برای اجرای کوتاه Plenum و Riser و همچنین استفاده از طریق کانال‌ها استفاده می‌شوند.
  کابل های Breakout برای ترکیب فیبرهای نوری یا سیم های مسی در چندین کانکتور جداگانه طراحی شده اند. آنها با ادغام چندین فیبر یا سیم در یک بسته کابلی، نیاز به کابل های جداگانه را از بین می برند.
  کابل‌های Breakout برای طراحی‌های شبکه کوتاه‌تر مانند شبکه‌های محلی، ارتباطات داده، سیستم‌های ویدیویی و محیط‌های کنترل فرآیند ایده‌آل هستند. کابل های استاندارد شکست فیبر معمولاً دارای طولی از 1 متر (3.3 فوت) تا 100 متر (328 فوت) هستند.

کابل های فیبر نوری رایزر

کابل های رایزر کابل های فیبر نوری عمودی هستند که در کانال ها یا مجراهای فنی که از طبقه ای به طبقه دیگر عبور می کنند نصب می شوند. آنها همچنین به عنوان CMR شناخته می شوند که مخفف عبارت Communications Multipurpose Cable است.
کابل های رایزر بخش اصلی کابل کشی داخل ساختمان هستند که از پشت دیوارهای ساختمان عبور می کنند. آنها در مکان هایی که سیگنال های صوتی، تصویری و داده را انتقال می دهند ضروری هستند. کابل های رایزر به طور گسترده ای در تاسیسات تجاری و مسکونی استفاده می شود.
کابل‌های رایزر به این دلیل نامگذاری شده‌اند که از کف بالا می‌آیند و در قسمت بین طبقاتی که فضای پلنوم ندارند نصب می‌شوند. فضاهای رایزر شفت های عمودی مانند چاه آسانسور یا مجرای عمودی هستند که بین طبقات ساختمان های چند طبقه قرار دارند.

• مواد ضد حریق برای عبور عمودی از شفت های ساختمان استفاده می شود.

کابل های فیبر نوری پلنوم

کابل‌های فیبر نوری پلنوم با استاندارد NEC 770 OFNP، کابل‌های پلنوم ارتباطی (CMP) نیز نامیده می‌شوند. کابل فیبر نوری پلنوم دارای عایق خاصی است که دارای ویژگی های دود کم و شعله کم است. کابل‌های فیبر نوری پلنوم ممکن است در یک کانال، مجرا یا سینی کابل اجرا شوند و در پلنوم‌های هوا مستقر شوند.
کابل های فیبر نوری پلنوم که به عنوان کابل های پلنوم ارتباطی (CMP) نیز شناخته می شوند، کابل هایی هستند که با مواد ضد شعله و کم دود پوشانده شده اند. آنها در فضاهای گردش هوا، مانند مجرای هوا، مجرا، یا سینی کابل استفاده می شوند و در پلنوم های هوا مستقر می شوند.
کابل‌های پلنوم با دیگر انواع کابل‌کشی متفاوت هستند، زیرا از فضاهایی با موانع آتش کم عبور می‌کنند. پلاستیک های مخصوص به کار رفته در کاپشن ها و عایق مخصوص به آن ها خصوصیات دود کم و شعله کم می دهد. در صورت آتش سوزی، کابل های پلنوم به گونه ای طراحی شده اند که:

• انتشار شعله را به بیش از پنج فوت محدود کنید
•  مقدار دود مضر آزاد شده را محدود کنید

کابل‌های پلنوم اغلب در ساختمان‌هایی مانند بیمارستان‌ها و مدارس به دلیل ویژگی‌های ایمنی افزایش یافته‌شان استفاده می‌شوند.

• درجه آتش برای استفاده در پلنوم های HVAC و فضاهای انتقال هوا. تولید دود کم

پچ کورد فیبر نوری

پچ کورد فیبر نوری یک کابل فیبر نوری با کانکتورهایی در هر انتها است که می تواند به دستگاه های نوری دیگر متصل شود. کابل توسط یک بافر و ژاکت محافظ احاطه شده است.
پچ کوردهای فیبر نوری دو کاربرد اصلی دارند:

• از ایستگاه کاری کامپیوتر به پریز
•  برای پچ پنل های فیبر نوری یا مراکز توزیع متقاطع نوری

پچ‌کوردهای فیبر نوری به‌عنوان کابل‌های پچ فیبر نوری، کابل‌های جامپر فیبر یا وصله‌های فیبر نوری نیز شناخته می‌شوند. آنها جزء ضروری شبکه های داده سازمانی و تلفن هستند.
پچ‌کوردهای فیبر نوری برای ستون فقرات اکثر شبکه‌ها ایده‌آل هستند زیرا می‌توانند حجم زیادی از داده را با سرعت بالا حمل کنند. آنها همه چیز را از مراکز داده گرفته تا لپ تاپ ها به شهرها و کشورها متصل می کنند.
پچ کوردهای فیبر نوری با پیگتیل های فیبر تفاوت دارند زیرا پیگتیل ها یک طرف آن به یک اتصال دهنده ختم می شوند و طرف دیگر با فیبرهای خالی به پایان می رسد.

• کابل های از پیش متصل شده کوتاه برای اتصال تجهیزات و وصله پانل ها.

روش های نصب کابل فیبر نوری

برای نصب کابل فیبر نوری از تکنیک های تخصصی استفاده می شود:

نصب هوایی

نصب فیبر نوری هوایی فرآیند نصب کابل های فیبر نوری در بالای زمین بر روی تیرهای برق یا سایر سازه های مرتفع است. این روش مقرون به صرفه است و نیازی به ترانشه یا زیرساخت زیرزمینی ندارد.

نصب فیبر نوری هوایی می تواند در شرایط مختلفی مفید باشد، از جمله:

• زمین ناهموار

نصب کابل هوایی مخصوصاً زمانی مفید است که زمین ناهموار، صخره ای یا هر دو باشد.

• استفاده مجدد از زیرساخت

نصب فیبر نوری هوایی به نصابان اجازه می دهد تا از زیرساخت های قطب موجود بدون حفر جاده های دیگر برای دفن کابل ها یا کانال ها استفاده مجدد کنند.

• مناطق دور افتاده

استقرار فیبر هوایی یک راه حل مقرون به صرفه برای گسترش پوشش پهنای باند به مناطق دور افتاده است.

1.  راهنمای کابل و لامپ را روی رشته بلند کنید
2.  کابل را با استفاده از یک بالابر یا یک خط دستی تا رشته بالا ببرید
3.  کابل را از طریق راهنمای کابل رد کنید، کابل را در لشر قرار دهید
4.  سیم شلاق را در اطراف غلتک های کششی قرار دهید و سپس به گیره سیم گیره ختم کنید.
5.  کابل نوری را با کشنده کابل سفت کنید
6.  در حین سفت کردن قوس خاصی را حفظ کنید

• از قطب های برق موجود برای تعلیق کابل های فیبر به صورت هوایی استفاده می کند.

نصب زیرزمینی

کابل های فیبر نوری معمولاً در مناطق شهری بین 12 تا 24 اینچ و در مناطق روستایی بین 24 تا 36 اینچ دفن می شوند. این عمق کابل ها را از آسیب ناشی از حفاری یا فعالیت های دیگر محافظت می کند.

فرآیند نصب کابل فیبر نوری زیرزمینی شامل موارد زیر است:

1. ترانشه برداری
با استفاده از دستگاه ترانشه زنی، یک کانال باریک و عمیق برای کابل هایی که قرار است نصب شوند ایجاد کنید. عرض و عمق ترانشه به اندازه کابل ها و نوع خاکی که در آن دفن می شود بستگی دارد.
2. قرار دادن مجرا
مهندسان مسیری را که مجرا طی می کند، تعیین می کنند و سپس یک سنگر یا حفره حفر می کنند. لوله در سوراخ قرار می گیرد و دفن می شود.
3. کابل کشی
یک کابل فیبر نوری با استفاده از تجهیزات ویژه از طریق مجرا کشیده می شود. سپس کابل در یک ترانشه یا مجرا قرار می گیرد و سپس با خاک یا سایر مواد محافظ پوشانده می شود.
4. آزمایش
بررسی عیوب در طول کابل و بررسی عملکرد کلی شبکه

به طور متوسط بین 50 میلیون تا 63 میلیون تومان برای هر خانوار مسکونی به ازای هر مایل مسیر برای “گذاشتن” یا دفن کابل فیبر نوری هزینه دارد.

• کابل فیبر مستقیماً در ترانشه دفن شده یا از طریق مجرا کشیده می شود.

دفن در بستر زمین

کابل فیبر نوری دفن مستقیم نوعی کابل است که می تواند در زیر زمین دفن شود. برای مقاومت در برابر فرسایش خاک و آسیب مکانیکی خارجی طراحی شده است.
کابل فیبر نوری دفن مستقیم با سیم فولادی یا نوار فولادی در قسمت بیرونی زره پوش شده است. می توان آن را بدون کانال یا مجرای محافظ نصب کرد.
کابل فیبر نوری دفن مستقیم معمولاً با استفاده از ماشین آلات سنگین نصب می شود. کابل در تماس مستقیم با سنگ ها و زمین خاک اطراف مدفون می شود. تمام کابل های دفن مستقیم باید دارای نوار زره فولادی راه راه برای محافظت در برابر جوندگان و زمین های ناهموار باشد.
نوع کابل دفن مستقیم نصب شده تعیین کننده استفاده از آن است. کابل فیبر نوری که در زمین دفن شده است عموماً برای انتقال داده برای مخابرات استفاده می شود.
استقرار زیرزمینی اغلب حداقل 10 برابر بیشتر از مسیرهای هوایی قابل اعتماد است، به ویژه در مناطقی با آب و هوای بد. با این حال، کابل باید در عمق زمین دفن شود تا از آسیب تصادفی محافظت شود. هر چه اپراتور باید عمیق‌تر حفاری کند، هزینه بیشتری دارد.

• ماشین ترانشه کم عمق را شخم زده و فیبر را به صورت تک پاس نصب می کند. در مناطق روستایی استفاده می شود.

میکروترنچینگ

میکروترنچینگ به عمل برش کانال های نازک با عرض 1 تا 3 اینچ و عمق 6 تا 24 اینچ در جاده ها و سایر حق تقدم ها برای گذاشتن الیاف اشاره دارد. پس از نصب کابل، کانال ها با آسفالت یا مواد پرکننده مشابه دیگر پر می شوند. میکروترنچ روشی برای نصب کابل های فیبر نوری و سایر تاسیسات زیرزمینی است. این شامل حفر ترانشه‌های باریک، معمولاً در یک طرف جاده آسفالتی است که حدود 1 تا 3 اینچ عرض و 6 تا 24 اینچ عمق دارند. ترانشه ها می توانند چندین مجرای فیبر را در خود جای دهند و پس از نصب کابل، کانال ها با آسفالت یا مواد پرکننده دیگر پر می شوند.
میکروترنچ جایگزینی کمتر تهاجمی و دقیق تر برای روش های سنتی ترانشه برداری است که نیاز به حفاری های بزرگ و مخرب دارد. می توان از آن در بزرگراه های باز استفاده کرد و به حفظ جریان ترافیک کمک می کند.
با این حال، ریز ترانشه‌سازی می‌تواند ماتریس ساختاری جاده‌هایی را که طی دهه‌ها پیر شده‌اند، مختل کند و منجر به خرابی سریع شود.

• ترانشه هایی که تنها چند اینچ عمق دارند در جاده ها بریده شده اند. نصب سریع با اختلال کمتر

حفاری

حفاری فیبر نوری فرآیندی است که شامل حفاری یک سوراخ پایلوت، گشاد کردن آن و سپس هدایت یک لوله یا مجرا به داخل سوراخ است.
این فرآیند با حفاری یک سوراخ آزمایشی که مسیری از پیش برنامه ریزی شده را دنبال می کند، آغاز می شود. سپس اپراتور از یک ابزار برش بزرگتر به نام پشت ریمر برای باز کردن سوراخ استفاده می کند. در نهایت اپراتور لوله یا مجرای مورد نظر را به داخل سوراخ بزرگ شده هدایت می کند.

این فرآیند شامل:
1. حفاری یک سوراخ پایلوت
2. باز کردن سوراخ با یک ریمر پشتی
3. هدایت لوله یا مجرای مورد نظر به داخل سوراخ بزرگ شده
کابل های فیبر نوری معمولاً در عمق بین 12 تا 24 اینچ در مناطق شهری و بین 24 تا 36 اینچ در مناطق روستایی دفن می شوند. این عمق کابل ها را از آسیب تصادفی ناشی از حفاری یا سایر فعالیت ها محافظت می کند.

• حفاری جهت دار افقی باعث ایجاد سوراخ و نصب مجرای فیبر می شود. برای جلوگیری از موانع استفاده می شود.

پولینگ/ کشیدن

کشیدن فیبر زمانی است که کابل فیبر نوری به نوار کششی از پیش نصب شده متصل می شود تا به صورت دستی یا مکانیکی از طریق یک مجرا کشیده شود. هنگام کشیدن فیبر باید عوامل زیادی را در نظر گرفت.
کشیدن کابل فیبر نوری فرآیند نصب کابل های فیبر نوری در زیرساخت شبکه است. شامل:
1. قرار دادن یک مجرا از یک نقطه به نقطه دیگر
2. دمیدن در یک نوار کششی
3. اتصال کابل فیبر نوری به نوار کشش
4. کشیدن کابل از طریق کانال
کشیدن می تواند به صورت دستی یا مکانیکی انجام شود. یکی از روش های کارآمد و ایمن استفاده از یک چشم یا گیره در انتهای کابل فیبر است. این دستگاه ها دارای چرخش هایی هستند که از کشش اضافی ناشی از پیچاندن کابل جلوگیری می کند.
نیروی کشش باید کمتر از حد تعیین شده برای کابل خاصی که در حال نصب است نگه داشته شود. برای کابل‌های فیبر نوری کارخانه خارجی (OSP)، حد مجاز معمولاً 600 پوند است. برای کابل‌های فیبر نوری داخلی و سایر انواع کابل‌ها، حد مجاز معمولاً 300 پوند است.
اکثر کابل‌های فیبر نوری به لطف نخ کولار یا آرامید داخلی، که به عنوان عضو استحکام شناخته می‌شود، قدرت کششی 100 تا 200 پوند دارند.

• دستگاه پیشرانه هیدرولیکی کابل را از طریق مجرای موجود می کشد. کشش کابل را کنترل می کند.

تاریخچه پیشرفت در فناوری کابل فیبر نوری

فناوری فیبر نوری از زمان آغاز آن در دهه 1970 به سرعت تکامل یافته است. برخی از پیشرفت های کلیدی عبارتند از:

• شبکه های فیبر نوری طولانی مدت با شروع از دهه 1980 بسیار گسترش یافتند، مانند اولین کابل فیبر بین اقیانوس اطلس TAT-8 که در سال 1988 مستقر شد.
• تقویت کننده های فیبر دوپ شده با اربیوم در دهه 1990 به صورت تجاری در دسترس قرار گرفتند و امکان تقویت سیگنال ها را در فواصل طولانی بدون تبدیل الکتریکی فراهم کردند.
• فناوری مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM) ظرفیت را به طور چشمگیری با ارسال سیگنال های متعدد به طور همزمان بر روی طول موج های مختلف نور در یک فیبر افزایش داد. سیستم‌های متراکم WDM (DWDM) این را با بسته‌بندی کانال‌ها به هم نزدیک‌تر کردند.
• در سال 2000، Corning یک فیبر با تلفات زیر 0.14 دسی بل در کیلومتر ایجاد کرد که یک جهش بزرگ در عملکرد تضعیف بود. این فاصله تکرار کننده بیش از 300 کیلومتر را فعال کرد.
• الیاف کریستال فوتونیک که نور را در یک نانوساختار دوره ای به دام می اندازند در اوایل دهه 2000 نشان داده شد و کاربردهای جدیدی را ممکن ساخت.
• فناوری‌های تشخیص منسجم از سال 2005 به بلوغ رسیدند و امکان تشخیص مستقیم و حساس‌تر فاز و پلاریزاسیون در سیگنال‌های نوری را فراهم کردند.
• در سال 2006، محققان NEC با استفاده از مدولاسیون پیشرفته و 169 کانال WDM رکورد انتقال داده را بیش از 100 ترابیت در ثانیه ثبت کردند.
• لیزرهای ساطع کننده سطح حفره عمودی (VCSEL) به عنوان منابع نور فشرده کم هزینه برای پیوندهای کوتاه دست در حدود سال 2006 ظهور کردند.
• شبکه های دسترسی نوری از دهه 2000 برای تحویل فیبر به مشاغل (FTTB) و خانه ها (FTTH) مستقر شدند.

روندهای نوظهور در تحقیقات فیبر نوری

فناوری فیبر نوری به سرعت در حال پیشرفت است. برخی از زمینه های تحقیقاتی نوظهور عبارتند از:

• فیبرهای چند هسته ای که حاوی چندین مسیر نور در یک فیبر برای افزایش ظرفیت هستند.
• فیبرهای چند حالته که می توانند چندین حالت فضایی را برای افزایش بیشتر ظرفیت داده حمل کنند.
• فیبرهای باند فوتونیک هسته توخالی که به جای شیشه با هوا پر شده اند تا میرایی و اعوجاج را کاهش دهند.
• فیبرهای پلاستیکی ساخته شده از مواد ارزان قیمت برای بهبود اقتصاد شبکه نوری.
• حسگرهای فیبر نوری در ساختارهایی مانند پل ها و هواپیماها تعبیه شده اند تا داده های نظارتی را در زمان واقعی ارائه دهند.
• پروتکل‌های رمزنگاری کوانتومی که از اثرات درهم‌تنیدگی کوانتومی در فیبر نوری برای برقراری ارتباط فوق‌العاده امن استفاده می‌کنند.
• بهینه سازی پارامترهای شبکه نوری برای شبکه های خود پیکربندی هوشمند به کمک AI/ML.

تعمیر و نگهداری و عیب یابی کابل های فیبر نوری

تعمیر و نگهداری معمول به حفظ حداکثر عملکرد و شناسایی عیوب احتمالی کمک می کند:

• بازرسی بصری کابل ها، اتصالات و انتهای کابل ها برای آسیب یا آلودگی.
• تمیز کردن اتصالات، آداپتورها و اتصالات برای حذف گرد و غبار و باقی مانده ها.
• تست تلفات برق (تضعیف) با برق سنج نوری و منبع نور.
• نظارت بر نرخ و کیفیت داده ها با تست کننده های نرخ خطای بیت (BERTs) برای یافتن کاهش سیگنال.
• مکان یابی نقاط تلفات زیاد در امتداد پیوند با استفاده از بازتاب سنج دامنه زمان نوری (OTDR).
• جداسازی عیوب مانند خمیدگی زیاد، اتصالات بد یا اجزای معیوب بر اساس اندازه‌گیری‌ها.
• تعویض بخش های آسیب دیده کابل یا قطعات برای بازیابی عملکرد پیوند.

تحولات آینده در ارتباطات فیبر نوری

بسیاری از نوآوری های هیجان انگیز در ارتباطات فیبر نوری در افق هستند:

• قالب های مدولاسیون جدید مانند شکل دهی احتمالی برای نزدیک شدن به محدودیت های ظرفیت فیبر پیش بینی شده توسط نظریه اطلاعات.
• انتقال منسجم به دسترسی های کوتاه تر مانند مترو و شبکه های دسترسی گسترش یافته است.
• محاسبات نوری که عملکردهای پردازشی را مستقیماً در فیبر بدون تبدیل نوری – الکتریکی – نوری انجام می دهد.
• فوتونیک یکپارچه با ترکیب چندین مؤلفه نوری روی یک تراشه فوتونی.
• اتوماسیون و خود بهینه سازی شبکه های نوری با استفاده از هوش مصنوعی و الگوریتم های یادگیری ماشین.
• ارتباطات نور مرئی (VLC) با تعدیل سیستم های روشنایی LED، اتصال بی سیم را فراهم می کند.
• ایستگاه‌های سکوی ارتفاع بالا (HAPS) و ماهواره‌های مدار پایین زمین فرصت‌های جدیدی را برای ارتباطات فیبر جهانی باز می‌کنند.

آینده برای این فناوری ارتباطات حیاتی روشن است زیرا نوآوری های جدید به پیشرفت آنچه با نور و فیبر نوری امکان پذیر است ادامه می دهند!

نتیجه تاریخچه کابل فیبر نوری

در طول پنج دهه گذشته، فناوری ارتباطات فیبر نوری از آزمایش‌های اولیه آزمایشگاهی بسیار پیشرفت کرده و به ستون فقرات زیرساخت‌های مخابراتی جهانی تبدیل شده است. فیبر نوری سرعت، پهنای باند و قابلیت اطمینان بی‌نظیری را برای انتقال مقادیر بسیار زیاد داده در فواصل بسیار طولانی ارائه می‌دهد. در حالی که فیبر نوری شیشه سیلیکا همچنان غالب است، جهت‌های تحقیقاتی نویدبخش قابلیت‌های جدیدی را از طریق انواع فیبر جدید، اجزاء، معماری‌های شبکه و تکنیک‌های بهینه‌سازی سیستم باز می‌کنند. با پیشرفت مداوم فناوری، ما احتمالاً شاهد ادامه دادن فیبر نوری به تقویت پیوندهای با ظرفیت بالاتر برای پشتیبانی از نیازهای ارتباطی آینده خواهیم بود. تاریخچه کابل فیبر نوری واقعاً برای جامعه تحول‌آفرین بوده است و فصل‌های بعدی آن نوید می‌دهند که به همان اندازه هیجان‌انگیز باشد که مهندسان راه‌های جدیدی را برای فرافکنی از محدودیت‌های انتقال داده مبتنی بر نور پیدا می‌کنند. این بود تاریخچه کابل فیبر نوری‌‌‌.

سوالات متداول تاریخچه کابل فیبر نوری

1. تاریخچه کابل فیبر نوری چیست؟

تاریخچه فناوری فیبر نوری به قرن نوزدهم و با پیشرفت های قابل توجه در اواسط قرن بیستم باز می گردد. این شامل انتقال نور از طریق الیاف شیشه یا پلاستیک برای اهداف ارتباطی است.

2. فیبرهای نوری بر اساس پرتوهای عبوری از آنها چگونه طبقه بندی می شوند؟

فیبرهای نوری بر اساس مسیرهایی که پرتوهای نور طی می کنند به دو دسته استپ و شاخص درجه بندی می شوند. ضریب شکست دارای ضریب شکست ثابت است، در حالی که ضریب شکست دارای ضریب شکست متغیر است.

3. انواع مختلف کابل های فیبر نوری داخلی چیست؟

کابل‌های فیبر نوری داخلی شامل طرح‌های بافری محکم و شل لوله‌ای هستند که نیازهای خاص نصب داخلی را برآورده می‌کنند. این کابل ها مقاومت در برابر شعله، انعطاف پذیری و سهولت نصب را در اولویت قرار می دهند.

4. پیشرفت های کلیدی در فناوری فیبر نوری چیست؟

پیشرفت ها شامل تقسیم طول موج چندگانه (WDM) برای افزایش ظرفیت داده، گریتینگ فیبر براگ برای کنترل دقیق سیگنال، و تحقیقات مداوم در ارتباطات کوانتومی و فناوری های نوظهور مانند 5G و IoT است.

5. تعمیر و نگهداری و عیب یابی کابل های فیبر نوری چگونه انجام می شود؟

بازرسی، تمیز کردن و آزمایش منظم برای نگهداری شبکه فیبر نوری ضروری است. عیب یابی شامل استفاده از تجهیزات تخصصی برای مکان یابی و رفع عیوب، حصول اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه است.