الألياف الضوئية وتأثيرها على الناس وفي عالم اليوم، لا غنى عن تدفق المعلومات عبر الإنترنت وشبكات التلفزيون والهواتف وما إلى ذلك، وهي تنتشر كل يوم وتلعب الألياف الزجاجية دورًا مهمًا في هذا التدفق ولا يزال كذلك. طور.
توفر العديد من المجالات العلمية العديد من الوظائف، ونعلم جميعًا أن الألياف الزجاجية يمكنها نقل كمية هائلة من المعلومات وأن لها مزايا أكثر مما تعتقد في الأيام القادمة.
ولن نتفاجأ برؤية الكابلات أو الألياف الزجاجية في منازلنا لنقل الإشارة إلى التلفزيون وأجهزة الكمبيوتر، والألياف الزجاجية المتاحة لنا ولأطفالنا، كثير من الناس.
بما في ذلك أولئك الذين لا يستطيعون تجنب المخاطر العديدة للألياف الضوئية.
حول الألياف الضوئية وتأثيراتها على الإنسان
- يعتقد البعض أن هذا ليس خطيرًا لأن الألياف الزجاجية لا تحمل الكهرباء بل فوتونات الضوء، ومن المؤسف أن تحدث حوادث كثيرة بسبب هذا الاعتقاد.
- تتكون الألياف الزجاجية من كابلات رفيعة، وزجاج شفاف أو بوليمر، وتتكون الألياف الزجاجية من أسطوانة محور مختلفة، والتي تشكل شعراً ناعماً في طبقتين.
- ينتقل الضوء (على شكل موجات أو رشقات نارية ثابتة) في ضوء سريع جدًا وبفقد ضئيل للغاية، محاطًا بغلاف.
- واحد أو أكثر من المطاط والمواد الأخرى التي تعمل معًا لحماية الألياف الضوئية من الكسر والخدوش وما إلى ذلك، وللتحرك والتحرك بسهولة.
انظر أيضًا: معلومات عن الألياف الضوئية واستخداماتها
يصف هيكل الألياف الضوئية
- وفقًا لعدد الأطوال الموجية في الألياف، يوجد نوعان رئيسيان من الألياف، يُعرف الأول باسم الألياف أحادية الاتجاه.
- قادر على التعامل مع طول موجي واحد فقط (أو تردد)، هذا النوع من النواة يبلغ طوله من 8 إلى 10 ميكرومتر.
- والآخر هو اليعسوب متعدد الأطياف مع القدرة على المرور عبر عدة أطوال موجية في وقت واحد.
- هذا النوع من اللب هو 50 إلى 625 ميكرومتر على حدة، وللمسافات القشرية تتراوح في المتوسط من 250 إلى 900 ميكرومتر.
الأطوال الموجية للمصادر الضوئية المستخدمة في أنظمة اتصالات الألياف البصرية
هناك نوعان من مصادر الضوء المستخدمة في أنظمة الاتصالات الضوئية، كما هو موضح في الشكل 2:
- 1 LED الذي يستخدم بشكل أقل لأنه ضعيف.
- 2 LASER – إنه الآن الخيار المفضل والمفضل لمزايا الليزر عندما يتعلق الأمر بالاتجاهات العالية والحيادية والنغمة وغيرها.
المصادر الضوئية المستخدمة في أنظمة اتصالات الألياف البصرية
- تتراوح الطاقة الضوئية المجمعة في هذه الأنظمة من 50 نانوثانية إلى 10 ميلي ثانية، وهي منخفضة مقارنة بالأطوال الموجية المستخدمة في هذه الأنظمة.
- تقع في نطاق 800 إلى 1600 نانومتر (1 نانومتر = 1 مليلتر) من الطيف الكهرومغناطيسي (3)، وتعرف هذه الأطوال الموجية بالأشعة تحت الحمراء.
الطيف الكهرومغناطيسي
- على الرغم من أننا لا يجب أن ننظر مباشرة إلى هذا الضوء، إلا أنه قد يتسبب في تلف العين في بعض الأحيان.
- قد نواجه أطوال موجية تبلغ 633 أو 780 نانومتر، لكن الأطوال الموجية الأكثر شيوعًا هي تلك الموضحة في الجدول.
أنظر أيضا: ما هو الضوء الفيزيائي؟
الأطوال الموجية الشائعة المستخدمة في أنظمة اتصالات الألياف البصرية
- الطول الموجي لمصدر الضوء هو نوع من الألياف الضوئية بالنانومتر
- 1300/1330/1520/1550/1625 وضع فردي
- 850/1310 وضع متعدد.
هناك العديد من الأسباب المعقدة لهذه القرارات الخاصة، ولكن السبب الرئيسي هو أن البصريات الثلاثية والامتصاص أقل شأنا في هذه الأطوال الموجية، كما نرى في الرسم البياني الموضح في الشكل 4.
الأطوال الموجية الشائعة المستخدمة في أنظمة اتصالات الألياف البصرية
ملامح الألياف الضوئية
تتعدد مزايا التزجيج بالألياف الزجاجية، مما أدى إلى انتشار استخدام الألياف الزجاجية وحتى استبدال الكابلات والأسلاك النحاسية بالألياف الزجاجية ؛
1- العزل الكهربائي
- توفر الألياف الضوئية عزلًا كهربائيًا من نقطة الإرسال إلى نقطة الاستقبال لأن الطاقة المنقولة عبرها هي طاقة ضوئية (فوتونات) وليست طاقة كهربائية (إلكترونات) مما يسهل التعامل معها.
- والعمل في مجال تركيب الألياف الضوئية لا يحتاج إلى متخصص، لأن استخدامه آمن ويمكن استخدامه في الأماكن العامة.
- وفي المناطق المكشوفة المعرضة للهواء المكشوف والمطر والثلوج حيث لا يوجد خطر حدوث شرارة عند قطعها أو خدشها.
2- العزل الحراري
- يمكن استخدام الألياف الزجاجية لنقل الضوء دون التسبب في ضرر، ولا ترفع درجة الحرارة المحيطة.
- وهذا يؤدي إلى الحاجة إلى نظام تبريد، فضلاً عن القدرة على العمل في درجات حرارة عالية غير قابلة للاشتعال.
3- تقليل الصيانة
- بعد التثبيت الأول، لن تتطلب أسلاك وكابلات الألياف الضوئية صيانة دورية.
- وهذا يمنحها ميزة استخدامها في الأماكن التي يصعب فيها استخدام الكابلات التقليدية: الأسقف العالية وتحت الماء وتحت الأرض.
4- الاستغلال الاقتصادي
- يمكن للألياف الزجاجية إرسال الضوء من مصدر ضوء واحد إلى عدة نقاط أخرى.
- هذا يعني أننا نستخدم مصدر إضاءة واحدًا فقط لإبراز نقاط متعددة، مما يحافظ على انخفاض التكاليف.
- وزيادة الوزن، إلى جانب كابلات الألياف الزجاجية حيث يمكن استبدال الأسلاك النحاسية، هي 945 كجم من الألياف الزجاجية.
الفرق بين الكابلات النحاسية وكابلات الألياف البصرية من حيث الحجم
- هذا يقلل من انتقال الكابلات، خاصة عند استخدام الألياف الضوئية في الطائرات أو المركبات الفضائية.
- على الرغم من أنه أقل أهمية لعمليات النشر الأرضية، إلا أنه من المهم حمل الكثير من الكابلات إذا كنت تريد توفير الوزن.
- هناك تكاليف وفوائد أخرى للألياف الزجاجية لا تتأثر بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية، مما يجعلها متعارضة بشدة.
- وأن المتطفلين لا يستطيعون نقل المعلومات المنقولة من خلالها لضمان أمن نقل المعلومات.
- وأهم مادة هي الألياف الزجاجية وهي أرخص من رمل النحاس المستخدم في الأنظمة الكهربائية.
استخدام الألياف الضوئية
يعتقد معظم الناس أنه يستخدم فقط في الاتصالات لأن العديد من شركات الهاتف والتلفزيون مهتمة باستبدال الكابلات النحاسية بكابلات الألياف البصرية، ليس فقط لنقل الصوت والفيديو، ولكن لكليهما ؛
1- الإضاءة
- والألياف الزجاجية تجلب الضوء فقط إلى مكان مضاء، ومصدر للضوء والكهرباء.
- الذي ربما يقع على بعد أمتار قليلة من هذا المكان، حيث على سبيل المثال
- يمكن أن يكون المنزل أو غرفة الاجتماعات أو المسبح أو النافورة أو أي نظام إضاءة آخر بمثابة ضوء آمن لا يسخن الألياف الزجاجية.
- حتى نتمكن من الحصول على ضوء بدون حرارة، حتى نتمكن من تجنب التلف الناتج عن الحرارة وأحيانًا حرق الشعيرات التي تنتجها المصابيح.
2- في الطب
- ويمكن إلقاء نظرة خاطفة على الألياف الزجاجية من الداخل لمعرفة ما لا يمكن تحقيقه بدونها، وما هو ذو قيمة خاصة في الطب، حيث ينظر الأطباء داخل جسم الإنسان من خلال النظارات البصرية.
- في الممارسة العملية، يستخدمون أيضًا أنابيب الضوء المصنوعة من الألياف الزجاجية، كما هو موضح في الشكل 6.
- ولتركيز الضوء على الميزات الصغيرة التي يصعب الوصول إليها والتي يمكنها نقل الألياف الضوئية وإشعاع الليزر.
أنظر أيضا: مقدمة للضوء الهندسي
أخيرًا، مجال الألياف الضوئية ليس آمنًا، لكن معظم أشعة الليزر المستخدمة في اتصالات الألياف الضوئية هي مصادر ضوئية ضعيفة تستخدم في هذه الأنظمة.
إنها أصغر وأصغر من الليزر المستخدم في معالجة المواد والمعالجة، ولكن علينا دائمًا توخي الحذر الشديد.