الألياف الضوئية وتطبيقاتها تحتوي الألياف الضوئية على العديد من التطبيقات حيث يتم استخدامها في الاتصالات وتستخدم أيضًا لتوصيل الكمبيوتر في شبكات المنطقة المحلية حيث تعمل على نقل الإشارات من نقطة إلى أخرى. من خلال هذا المقال سوف نتعلم: تفاصيل حول الألياف الضوئية وتطبيقاتها.
ما هي الألياف الضوئية؟
- الألياف الضوئية عبارة عن ألياف صغيرة وشفافة للغاية مصنوعة من البلاستيك أو السيليكون.
- يتم استخدامه لنقل الضوء بين نهايات الألياف وله العديد من التطبيقات، بما في ذلك الاتصالات.
- يساعد على السفر لمسافات طويلة ويستخدم بدلا من الاسلاك
- لأن الإشارات التي تنتقل عبر هذه الألياف أسهل وأسرع، دون خسائر كبيرة.
- الألياف الطبيعية لها خاصية تمنع التداخل الكهرومغناطيسي.
- تحتوي كابلات الألياف الضوئية على حزمة من خيوط زجاجية أو بلاستيكية، ويكون حجمها أقل من عُشر حجم شعرة الإنسان. إنه شفاف وصغير جدًا، لكن يمكنه استقبال 25000 مكالمة هاتفية.
- تستخدم الألياف في التصوير الفوتوغرافي والإضاءة.
أنظر أيضا: الألياف الضوئية وتأثيراتها على البشر
أنواع الألياف الضوئية
هناك نوعان من الألياف الضوئية ولكل منهما استخدامات مختلفة وهي كالآتي:
الألياف الضوئية أحادية الوضع
- تحتوي كل حزمة ضوئية على مجموعة من الألياف، كل ليف فردي يحمل إشارة بصرية واحدة فقط، لأن الألياف الضوئية تستخدم للتعامل مع الوضع الأحادي لكابل الهاتف والتلفزيون.
- يتميز هذا النوع من الألياف بنصف قطر صغير من اللب الزجاجي، وحجمه 9 ميكرون، تنبعث منه أشعة الليزر تحت الحمراء.
الألياف الضوئية متعددة الأوضاع
- في هذا النوع من الألياف متعددة الأوضاع، تنقل إشارات ضوئية متعددة في ألياف ضوئية واحدة، وهي ألياف ضوئية مناسبة للاستخدام في شبكات الكمبيوتر.
- هذا النوع من الألياف له نصف قطر أكبر يبلغ 26.5 ميكرومتر، ينقل الأشعة تحت الحمراء عبر ألياف بصرية متعددة.
ما هي مكونات نظام الألياف البصرية؟
وتتكون من ثلاثة أجزاء من نظام الألياف الضوئية وهي كالتالي:
مرسل
- الباعث هو مصدر الضوء الرئيسي الذي يساعد في تكوين ليزر أو ثنائي ضوئي.
- إنه الشخص الذي ينتج ويشفر الإشارة الضوئية، على سبيل المثال، إذا أرسلنا إشارة تلفزيونية.
- وذلك بتحويل الإشارة الضوئية حسب ما يتم إرساله سواء كانت إشارة.
- أو المعلومات، يتم تحديدها من خلال شدة أو نقصان الإشارة الضوئية.
الألياف البصرية
- تستخدم الألياف الضوئية لنقل الإشارات الضوئية لمسافات طويلة.
المستقبل
- وهو من يستقبل الإشارة الضوئية ويفك شفرتها لتحويلها إلى إشارة كهربائية ترسل إلى التلفاز أو الهاتف.
ما هي مميزات الألياف الضوئية؟
- تتمتع الألياف الضوئية بقدرة كبيرة على تحمل درجات الحرارة العالية.
- حجمها صغير جدًا لأن الألياف الضوئية هي بحجم الشعرة.
- يسهل حملها وهذا بسبب وزنها الخفيف الذي يمكن التعامل معه بسهولة.
- يعتبر عمر الألياف الضوئية طويلاً عند مقارنتها بالأنظمة الأخرى التي يمكن استخدامها لنقل المعلومات والبيانات.
- سعر الألياف الضوئية منخفض، وذلك لأنها مصنوعة من المواد الموصلة الموجودة في الرمل، لذا فهي بسيطة وسهلة ورخيصة التصنيع.
- ضد الكهرومغناطيسية التي تنتجها الأجهزة الكهربائية.
- إنه غير قابل للاشتعال ويجب تشغيل المولدات. يتم استخدامه في العديد من المجالات ويمكن استخدامه في التصوير الطبي.
مكونات الألياف الضوئية
تتكون الألياف الضوئية من أسطوانتين مركزيتين، إحداهما هي اللب، وهي محاطة بأسطوانة عبارة عن كسوة، ثم غلاف خارجي واقي، ثم غلاف خارجي. فيما يلي هذه المكونات بالتفصيل وهي كالتالي: يتبع.
القلب
- وهي عبارة عن أسطوانة زجاجية صغيرة يمر الضوء من خلالها، ويتكون قلبها من السيليكون والجرمانيوم الذي يدخل فيها.
التغطية
- هي النواة أو الأسطوانة الزجاجية المحيطة بالقلب والتي تساعد في الحفاظ على الضوء وحماية مركزه.
- مصنوع من السيليكون بحيث يكون معامل الانكسار لللب أكبر من معامل انكسار الغلاف حتى تحدث عملية الانعكاس.
- مع تكرار عملية الانعكاس، ينتشر الضوء داخل اللب ثم يصل إلى الألياف الضوئية.
طلاء واقي
- هو طلاء بلاستيكي يحمي الألياف الضوئية من العوامل الجوية الخارجية، بما في ذلك الرطوبة، ويساعد على حمايتها من الانكسار.
- الغلاف الخارجي، المسمى الغلاف، يحمي الكبل البصري، الذي يتكون من صفيف أو حزمة من الألياف الضوئية.
أنظر أيضا: الألياف الضوئية وتأثيراتها على البشر
تطبيقات الألياف الضوئية
فيما يلي أهم تطبيقات الألياف الضوئية وهي:
استخدام الألياف الضوئية في الاتصال
- تستخدم الألياف الضوئية في مجال الاتصالات الهاتفية والعديد من الشركات الخاصة تستخدمها في مجال الاتصالات.
- كما أن له تطبيق آخر في مجال الاتصال التليفزيوني حيث يعرض قنوات وفيديوهات متعددة من خلال كابل تليفزيوني وهذا الكبل عبارة عن حزمة من الألياف الضوئية.
- كما أنها تستخدم في محطات توليد الطاقة لأنها تساعد في نقل المعلومات.
- وله استخدام آخر في الطائرات والسفن وذلك لخفة وزنه وسهولة نقله وتخزينه.
الاستخدام الطبي للألياف الضوئية
- هناك استخدامات أخرى مهمة للألياف الضوئية، بما في ذلك تلك المستخدمة في المناظير المستخدمة في العمليات الجراحية.
- يساعد المنظار على الانحناء لأن حجم الألياف الضوئية يتراوح بين 200 و 400 ميكرون ولا يتعدى 1000 ميكرون.
- كما تستخدم التطبيقات الجراحية باستخدام الألياف الضوئية لإزالة البروستاتا الحميدة.
- كما أنها تستخدم لتفتيت حصوات الكلى وإزالة أنسجة الرئة السرطانية.
- يتم استخدامه أيضًا في بعض جراحات الأبواب المغلقة التي تهدف إلى إرسال الضوء إلى عضو داخلي لرؤية وإرسال بيانات الصورة من خلال حزم من الألياف.
- هنا، يتم استخدام العديد من الألياف المرنة والصلبة لتصور الأعضاء الداخلية من خلال فتحة عن طريق الجلد.
- كما أنه يرسل طاقة الليزر عبر هذه الألياف لتوفير الإضاءة للتصوير الملون، وله استخدامات أخرى في الطب، مثل التحليل الطيفي عن بعد.
استخدام الألياف الضوئية في الأجهزة الطبية
- الألياف الضوئية هي الألياف الأكثر استخدامًا في الطب لأنها تساعد في تصور الأماكن داخل الجسم أو توفر الإضاءة بالمنظار.
- تطبيقات الألياف الضوئية، بما في ذلك المناظير الداخلية، التي يستخدمها الأطباء لتشخيص أعراض الغثيان وآلام البطن ووصف العلاج المناسب.
- أجهزة الاستشارات الطبية هي تطبيقات الألياف البصرية التي تقيس مجموعة متنوعة من الخصائص الفسيولوجية. تستخدم مستشعرات الألياف الضوئية لقياس معدل ضربات القلب ودرجة حرارة الجسم والعضلات.
فكرة عمل الألياف البصرية
- أساس الفكرة هو أن الضوء ينتقل في خط مستقيم وطويل، وذلك لأن الضوء ينتقل في خطوط مستقيمة ويمر عبر الألياف بسهولة، لأنه إذا كانت الألياف منحنية، فإن الضوء لا ينتقل.
- حتى إذا كان هناك منحدر يعكس الضوء هنا، يتم استخدام مرآة خاصة لنقل الضوء من خلال عملية انعكاس الجدار التي تعمل على تسطيح قلب الزجاج.
- هذا الجدار لا يمتص الضوء، بل يخلق انعكاسًا، لذلك يمكن للضوء أن ينتقل لمسافات طويلة.
أنظر أيضا: استخدام الألياف الضوئية في الاتصال
في نهاية المقال، استنتجنا الألياف الضوئية وتطبيقاتها أن الألياف الضوئية مهمة في مجال الاتصالات والطب لأنها تساعد على نقل الضوء بسهولة وسرعة.