CALM/arwiki huggingface dataset:
اعتزلت الفن في أواخر الستينات. وانحسرت الأضواء عنها مع التقدم في السن وضياع الصحة والمال وكانت تعيش في أواخر أيامها في حجرة بأحد الفنادق الشعبية في القاهرة، إلى أن كشفت جريدة الوفد المصرية المعارضة عن حياتها البائسة التي تعيشها ،ثم تدخل الفنان فريد شوقي لدى المسؤولين لعلاجها على نفقة الدولة وتوفير المسكن الملائم لها وتم ذلك بالفعل، فقد حصلت على شقة، إلا أن القدر لم يمهلها لتتمتع بما قدمته لها الدولة، لتموت وحيدة تاركة ورائها ثروة فنية عملاقة تزيد عن 100/ 200 مسرحية و16 فيلمًا سينمائيًا، وحياة عاشتها طولا وعرضًا عاصرت خلالها جيل من عمالقة المسرح ورواد السينما وتوفيت في 23 يناير 1996 الموافق 3 رمضان عام 1416 هـ عن عمر يناهز 87 عامًا.
الألياف الضوئية أو الألياف البصرية ألياف تصنع من زجاج خاصّ نقيّ للغاية، تكون طويلة ورفيعة ولا يتعدى سمكها سمك الشعرة. يجمع العديد من هذه الألياف في حزم داخل الكيبلات الضوئية، وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً.يقوم مبدأها على ظاهرة الانعكاس الكلي ، تتعدد استعمالات الألياف الضوئية إلا أن الربط بالانترنيت أحدثها وأكثرها شيوعا .
تقوم الألياف الضوئية على مبدأ توجيه الضوء باستخدام الانكسار, و قام عالما الفيزياء دانيال كولادون(Daniel Colladon) و جاكيه بابنيه بشرحه في باريس في أوائل الأربعينيات من القرن التاسع عشر، من المعروف علميا بدون أنه خلال مرور الضوء من الهواء إلى الماء فإن الشعاع الساقط سينكسر مقتربًا من العمود المقام على سطح الماء، ثم قام جون تندل بتضمين شرح لهذا المبدأ خلال محاضراته العامة في لندن بعد 12 سنة. و قد كتب جون عن خاصية الانعكاس الكلي الداخلي في كتاب تقديمي عن طبيعة الضوء عام 1870:
أنه خلال مرور الضوء من الهواء إلى الماء فإن الشعاع الساقط سينكسر مقتربًا من العمود المقام على سطح الماء، أما إن انتقل الشعاع الضوئي من الماء إلى الهواء فإنه سينكسر مبتعدًا عن العمود، وفي حالة كانت الزاوية ما بين الشعاع الساقط والعمود المقام أقل من 48 درجة فإن الضوء لن يدخل الهواء إطلاقًا حيث سنعكس بشكل كامل داخل الماء(لن يكون هناك انكسار), و هذه الزاوية تدعى الزاوية المقيِّدة(limiting angle) للوسط، وتكون هذه الزاوية 48 درجة في الماء، و 38 درجة في زجاج الصوَّان، و 23 درجة في الألماس.
علميا قد تبين ان الشعر البشري الغير مصبوغ يعمل كالياف ضوئية وظهره تطبقات مثل الاضاءه الداخليه اثناء طب الاسنان في اواخر قرن ال 20 وقد تم عرض انتقال الصور من خلال انابيب بشكل مستقل وخاصه تم استخدام هذا المبدا للأمور الطبيه الداخليه    اثبتت امتحانات هامريش ان الالياف ضوئيه الحديثه المغلفه بل الالياف الزوجيه ذات الكسوة الشفافة ل تقديم ماشر انعكاس أكثر ملائمه حيث ظهره في وقت لاحق ثم ركزه هذه تنميه على حزم الياف ل نقل الصور وفي كليه امبريال ف لندن (هارود وكوباني) حقق انخفاظ فقدان الضوء من خلال حزمه 75 سم طويله التي ضمت عدت الالاف من الالياف تم نشر مقاله عام 1954 بعنوان فيرسكوب مرن الماسح الضوئي بجامعه لندن حصله باسل هيرشويتز أول براءه اختراع منظار الالياف ضوئيه شبه المرنه في جامعه مشتيقن عام 56 في عمليه تتطوير منظار معده انتجت كرست أول زوجاج مكسوه الالياف حيث كانت الالياف ضوئيه سابقه تعتمد ع الهواء أو الزيوت والشمع مثل ماده الكسوة وهي غير عمليه.
في عام 1880 اخترعه السكندر جراهام بيل وسومنر تاينتر فوتوفون في مختبر فولتا في واشنطن اخترعه شكل من اشكال الاشارات صوتيه عبر شعاع ضوئي وهو شكل متقدم من اشكال الاتصالاات سلكي ولاسلكي ولكنه يخضع للت تدخلات الجويه ولكنه غير عملي حتى نقل الامان الضوء التي تقدمه الانظمه الضوئيه الضوئيه وبعدها اقترحه العالم الياباني جون اتشي في جامعه توكوهو استخدام الياف ضوئيه لل اتصالات في عام 1963 بينما العالم نيشيزاوا اخترعه تقنيات اخرى ساهامت في تتطوير اتصالات بالياف ضوئيه مثل ك قناه ل نقل الضوء من اشباه الموصلات مثل اشعه اليزر حيث ظهره هاذ النظام من قبل الفيزيائي ألماني مانفريد بورنار في مختبرات تيايفهنكين للبحوث عام 66 للعلم استخدمت وكاله ناسه لل فضاء الامريكيه في ولايه فلوريدا الالياف الضوئيه في كاميرات التلفزيون التي تم ارسالها لل قمر حيث تمه تصنيف هذا الاستخدام في كاميرات السرية كع علم ان الموظفين الذين كانوا يتعاملون مع هذا الكاميرات يشرف عليهم اشخاص بسريه تامه ومنعيهم من ايه معلومات بخوص هذا الموضوع الخطير مع الحصول ع تصريح امني مناسب اما العالم الفيزيائي كاباني كانه يعمل في مصنع الذخائر في ال خمسينيات حيث عمل اختبار باستخدام منشورات من زاويه اليمنى لي ثني الضوء حيث اثبته بنجاح ان الضوء يمكن ان ينقل من خلال الالياف الزوجاجيه حيث اكمله الدكتوره في هذا المجال في كليه امبريال للعلوم في لندن.
في عام 1954 وطورت تطبيقات الالياف ضوئي هلل تنظير خلال الخمسينيات حيث اطلقه عليها مصطلح الالياف الضوئيه يشار إلى ان الشركة بريطانيه القياسيه لل هواتف والكوابل (ستيك) عززت فكره ان التوهين في الياف الضوئيه يمكن ان يقل عن 20 دسبل ل كل كيلو متر مربع مما يجعل الالياف وسيله اتصال العملي واقترحت ان التوهين في الالياف المتاحه في ذلك الوقت كان بسبب الشوائب التي يمكن ازلتها بدلا من اثار الجسديه الاساسيه مثل الانتثار حيث نظمت بشكل صحيح ومنهجي خصائص فقدان الضوء لل الياف الضوئيه وان المواد مناسبه مثل الزجاج سليكه مع نسبه نقاء عاليه حيث اكتسبه هذا الاكتشاف ك أول جاهزه نوبل فل الفيزياء عام 2009 واخيرا تمه تحقيق حد توهين 20 دسبل ل أول مره عام 1970 من قبل فرانك وروبرت الباحثين في صناعه الزوجاج المريكي حيث اظهرت هذه الياف توهين بمقدار 17 دسبل كم من خلال تعقيم زوجاج السيلكا مع تيتانيوم وبعض عددت سنوات انتجوا الياف مع توهين بمقدار 4 دسبل كم فقط بستخدام ثاني اكسيد الجرمانيوم تم استخدام الالياف الضوئيه الحديثه قويه الزوجاج ل كل من نواه والغلاف.
وتم اختراع هذا من قبل جيرهارد برنزي في ألمانيا عام 1973 جاء المهندس كميائي توماس منساه حيث انضم إلى كورنيج عام 1983 في زياده سرعه التصنيع أكثر من 50 متر في ثانيه الذي يجعل الياف ضوئيه ارخص من النحاس
عمله المركزالايطالي لل الياف ضوئيه ابحاث مع كورينج ل تتطوير كوابل الياف ضوئيه العملية وتم نشر أول كيبل في العاصمة تورينو عام 1977 ولكن التهوين الكابلات ضوئيه الحديثه اقل بكثير من كابلات نحاسيه كهربائيه
مما يؤدي الااتصالات طويله المدى الياف بمسافه تتراوح من70الى 150 كيلو متر اما المجال الناشئ من بلورات ضوئيه تطور عام 1991 من الياف ضوئيه كريستال الذي يوجه الضوء انعراج الهيكل وليس من خلال الانعكاس الداخلي الكلي وعندما اصبحت الالياف ضوئيه الاولى متاحا عام 2000 والياف الضوئيه الكريستال يمكن تحمل طاقة اعلى من الالياف تقليديه الذي يمكن العبث بالخصائص التي تعتمد ع طول موجي ل تحسين الاداء.
في الاتصالات.
يمكن ان تستخدم الألياف الضوئية كوسيلة للاتصالات السلكية ولربط شبكات الحاسوب لانها مرنة ويمكن ان تُجمع كاسلاك. وهي مفيدة بشكل خاص للاتصالات بعيدة المدى، لان الضوء ينتشر من خلال الياف رقيقة بدلا من الاسلاك الكهربائية. مما يسمح للاتصالات بعيدة المدى ان يتم اجراؤها تم تشكيل إشارات ضوئية لكل قناة تنتشر في الألياف بمعدلات تصل إلى 111 جيجابت في الثانية, على الرغم من أن 10 أو 40 جيجابت في الثانية هو اعتيادي في الأنظمة المنتشرة. . أظهر الباحثون في حزيران 2013 انتقال 400 جيجابت في الثانية عبر قناة واحدة باستخدام تعدد الزخم الزاوي المداري.
يمكن لكل ليف أن يحمل العديد من القنوات المستقلة، وكلٍ باسخدام طول موجي ضوئي مختلف (مضاعفة تقسيم الطول الموجي). معدل نقل البيانات (معدل نقل البيانات دون البايتات العامة) لكل ليف هو معدل البيانات لكل كل قناة الذي يتم تقليله بواسطة تقنية تصليح الأخطاء (FEC)، مضروبا في عدد القنوات (عادة ما يصل إلى ثمانين في أنظمة الكثافة التجارية (WDM) اعتبارا من عام 2008). اعتبارا من عام 2011 سُجل الرقم القياسي للنطاق الترددي على أحادي النواة وهو 101 تيرابيت في الثانية (370 قناة وتحتوي كل قناة على 273 جيجابيت في الثانية).
سجلت للألياف متعددة النوى اعتبارا من يناير 2013 ، رقما قياسيا وهو 1.05 بيتابيتس في الثانية الواحدة. في عام 2009، كسرت مختبرات بيل حاجز ال100 (بيتاب في الثانية) × كيلو متر (15.5 تيرابايت في الثانية على ليف واحد بطول 7000 كم
اما بالنسبة للاتصالات قصيرة المدى، مثل شبكة في مبنى مكاتب (انظر FFTO)، يمكن لوصل الألياف الضوئية توفير مساحة في الانبوب. وذلك لأن الليف الواحد يمكن أن يحمل بيانات أكثر بكثير من الكابلات الكهربائية مثل الكابلات فئة 5 إيثرنت القياسية (standard category 5 Ethernet cabling)، والتي عادة ما تعمل بسرعة 100 ميجابيت في الثانية أو 1 جيجابيت في الثانية. كما أن الألياف منيعة من التشويش الإلكتروني. ليس هناك قطع للحديث بين الإشارات في الاسلاك المختلفة، ولا التقاط للضوضاء الخارجية. كابلات الألياف غير المدعمة غير موصلة للكهرباء، مما يجعل الألياف حل جيد لحماية معدات الاتصالات في البيئات عالية الجهد الكهربائي (البيئات عالية الفلولتية)، مثل مرافق توليد الطاقة، أو هياكل الاتصالات المعدنية التي هي عرضة لضربات البرق. ويمكن أيضا أن يتم استخدامهم في البيئات التي توجد فيها غازات متفجرة، دون خطر الاشتعال. التنصت (في هذه الحالة، ألياف التنصت) هو أكثر صعوبة بالمقارنة مع الموصلات الكهربائية، وهناك ألياف ثنائية النواة التي يقال أنها واقية للتنصت.
وغالبا ما تستخدم الألياف للاتصالات قصيرة المدى بين الأجهزة. فعلى سبيل المثال، توفر معظم أجهزة التلفزيون عالية الجودة اتصال ضوئي صوتي رقمي. وهذا يسمح تدفق الصوت عبر الضوء، وذلك باستخدام بروتوكول TOSLINK.
ميزتها على أسلاك النحاس.
مزايا الاتصالات عن طريق الألياف الضوئية فيما يتعلق بأنظمة الأسلاك النحاسية:
عرض النطاق الترددي الواسع
يمكن لليف الضوئي الواحد أن يحمل أكثر من 3,000,000 المكالمات الصوتية المزدوجة أو 90,000 قناة تلفزيونية.
الحصانة للتداخل الكهرومغناطيسي
لا يتأثر الضوء اللذي يتم نقله من خلال الألياف الضوئية بأية إشعاع كهرومغناطيسي قريب اخر. الألياف الضوئية غير موصلة كهربائيا، لذلك لا تعمل كهوائي لالتقاط الإشارات الكهرومغناطيسية. إن المعلومات التي تنتقل داخل الألياف الضوئية منيعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، حتى أن النبضات الكهرومغناطيسية تنتج عن طريق الأجهزة النووية.
خسارة القليل من الضوء للمسافات الطويلة
ويمكن أن تكون خسارة الضوء منخفضة بمقدار 0.2 ديسيبل لكل كيلوميتر في كابلات الألياف الضوئية، مما يسمح الإرسال عبر مسافات طويلة دون الحاجة إلى أجهزة تكرار الإشارة (الريبيترز).
العازل الكهربائي
الألياف الضوئية غير موصلة للكهرباء، وتمنع المشاكل مع مما يسمى بالحلقات الأرضية وتوصيل البرق. الألياف الضوئية يمكن أن تُعلق على أقطاب بجانب كوابل ذوات فولتية عالية.
التكلفة المادية والوقاية من السرقة
تستخدم أنظمة الكابلات التقليدية كميات كبيرة من النحاس. شهدت أسعار النحاس العالمية طفرة في بداية ال2000، والنحاس كان هدفا لسرقة المعادن.
أمن المعلومات المنقولة خلال الكابل
يمكن التنصت على النحاس بفرص كشف ضئيلة جدا.
في المستشعرات.
الألياف لها العديد من الاستخدامات في الاستشعار عن بعد. في بعض التطبيقات، أجهزة الاستشعار هي في حد ذاتها ألياف ضوئية. في حالات أخرى، يتم استخدام الألياف لتوصيل جهاز استشعار الغير ليف ضوئي إلى نظام القياس. اعتمادا على التطبيق، يمكن استخدام الألياف بسبب صغر حجمها، أو حقيقة أنها ليست بحاجة إلى الطاقة الكهربائية في المكان البعيد، أو لأن العديد من أجهزة الاستشعار يمكن أن تكون مضاعفة على طول الألياف باستخدام أطوال موجية مختلفة من الضوء لكل جهاز استشعار، أو عن طريق الاستشعار عن التأخير في الوقت عندما يمر الضوء مع الألياف من خلال كل جهاز استشعار. ويمكن تحديد وقت التأخير باستخدام جهاز مثل مقياس انعكاس المجال الضوئي (ريفلكتوميتير).
ويمكن استخدام الألياف الضوئية كمجسات لقياس الإجهاد ودرجة الحرارة والضغط والكميات الأخرى عن طريق تعديل الألياف بحيث تعدل خاصية القياس الكثافة والطور والاستقطاب والطول الموجي وزمن العبور للضوء في الألياف. أجهزة الاستشعار هي الاقل تعقيدا، كونها لا تحتاج سوى مصدر بسيط وكاشف. ومن السمات المفيدة بوجه خاص لمثل هذه المجسات الضوئية أنها تستطيع إذا لزم الأمر توفير الاستشعار الموزع على مسافات تصل إلى متر واحد. في المقابل، يمكن توفير قياسات محلية عالية من خلال دمج عناصر اجهزة الاستشعار المصغرة مع غيض من الألياف. هذه يمكن تنفيذها من قبل مختلف التقنيات الدقيقة ونانوفابريكاتيون، بحيث لا تتجاوز الحدود المجهرية من طرف الألياف، مما يسمح مثل هذه التطبيقات بإدراج الدموية في الأوعية الدموية عن طريق إبرة تحت الجلد.
تستخدم أجهزة استشعار الألياف الضوئية الخارجية كابل الألياف الضوئية، وهو عادة نمط متعدد الأوضاع، لنقل الضوء المتضمن من إما عن طريق جهاز استشعار ضوئي أو عن طريق جهاز استشعار إلكتروني متصل بمرسل ضوئي. وهناك فائدة كبيرة من أجهزة الاستشعار الخارجية هي قدرتها على الوصول إلى الأماكن التي لا يمكن الوصول إليها. ومن الأمثلة على ذلك قياس درجة الحرارة داخل محركات الطائرات النفاثة باستخدام الألياف لنقل الإشعاع إلى بايرومتر إشعاعي خارج المحرك. ويمكن استخدام أجهزة الاستشعار الخارجية بنفس الطريقة لقياس درجة الحرارة الداخلية للمحولات الكهربائية، حيث المجالات الكهرومغناطيسية المتطرفة تجعل تقنيات القياس الأخرى مستحيلة. أجهزة الاستشعار الخارجية قياس الاهتزاز، والتناوب، والتشريد، والسرعة، والتسارع، وعزم الدوران، والتواء. وقد تم تطوير نسخة الحالة الصلبة من جيروسكوب، وذلك باستخدام تداخل الضوء. جيروسكوب الألياف الضوئية (FOG) لا يحتوي على أجزاء متحركة، ويستغل تأثير Sagnac للكشف عن التناوب الميكانيكي.
وتشمل الاستخدامات الشائعة لأجهزة استشعار الألياف الضوئية أنظمة أمنية متقدمة للكشف عن حالات الاختراق. ينتقل الضوء على طول كابل استشعار الألياف الضوئية وضعت على سياج، خط أنابيب أو كابلات الاتصالات، ويتم رصد الإشارة العائدة وتحليلها للكشف عن الاضطرابات. وتتم معالجة هذه الإشارة رقميا للكشف عن الاضطرابات حيث تقوم بارسال إنذار إذا حدث اختراق.
وتستخدم الألياف الضوئية على نطاق واسع كمكونات من أجهزة الاستشعار الكيميائية الضوئية وأجهزة الاستشعار البيولوجية.
يمكن استخدام الألياف الضوئية لنقل الطاقة باستخدام خلية كهروضوئية لتحويل الضوء إلى كهرباء. في حين أن هذه الطريقة لنقل الطاقة ليست فعالة مثل الطرق التقليدية، لكنها مفيدة بشكل خاص في الحالات التي يكون فيها من المستحسن عدم وجود موصل معدني كما هو الحال في حالة استخدامه بالقرب من أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، والتي تنتج مجالات مغناطيسية قوية. . ومن الأمثلة الأخرى تشغيل الإلكترونيات في عناصر الهوائيات عالية الطاقة وأجهزة القياس المستخدمة في معدات الإرسال ذات الجهد العالي.
مكونات الليف الضوئي.
الألياف الضوئية تتكون من اسطوانتين متحدتي المركز تسمى الأولى بالقلب Core محاطة باسطوانة أخرى تسمى الغلاف Cladding ثم الغطاء الواقي Buffer Coating والغلاف الخارجي للكابل (jacket) 4
مئات أو الآلاف من هذه الألياف الضوئية تصطف معا في حزمة لتكون الحبل الضوئي الذي يحمى بغطاء خارجي يسمى جاكيت.
تقسيمات الألياف الضوئية.
ليف ذي نمط واحد.
تنتقل من خلالها اشارات ضوئية على نمط موحد في كل ليف ضوئي من ألياف الحزمة وهي تستخدم في شبكات الهاتف وكوابل التلفزيون. هذا النوع من الألياف يتميز بصغر نصف قطر القلب الزجاجي حيث يصل إلى حوالي micron 9 وتمر من خلاله أشعة الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي 1.3-1.55 nm.
ليف متعدد الأنماط.
و 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 وتنتقل من خلاله الأشعة تحت الحمراء.
الألياف ذات الأغراض الخاصة.
هي الالياف التي تستخدم في اغراض ليست شائعة.
مميزات الألياف الضوئية.
لقد أحدثت الألياف الضوئية ثورة في عالم الاتصالات لتميزها على أسلاك التوصيل العادية فهي
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.
هناك أنواع حديثة للألياف الضوئية اكتشفت مؤخراً وتسمى الألياف البلورية الفوتونية، لإنها تصنع من البلورات الفوتونية التي تتميز بنقل الضوء فيها باقل خسارة..
الالياف الضوئية هي عبارة عن عازل اسطواني الشكل تنقل الضوء على طول محورها، من خلال عملية الانعكاس الداخلي الكلي.
الالياف تتكون من نواة تحيط بها طبقة مغطاة، كلاهما مصنوع من المواد العازلة.
للحد من الإشارة الضوئية في النواة، يجب ان يكون معامل الانكسار في النواة أكبر من معامل الانكسار في المادة العازلة .
الحد بين النواة الاساسية في الالياف والطبقة العازلة إما أن تكون مفاجئة في مؤشر الخطوة، أو أن تكون على شكل تدريجي في المؤشر التدريجي.
مؤشر الانكسار(أو ما يسمى بمعامل الانكسار) هو طريقة لقياس سرعة الضوء في المادة.
الضوء ينتقل بشكل اسرع في الهواء، مثلا في الفضاء الخارجي.
سرعة الضوء في الفراغ تفوق 300.000 كيلومتر (186.000 ميل) في الثانية .
يتم حساب معامل الانكسار في المادة عن طريق تقسيم سرعة الضوء في الفراغ عن طريق سرعة الضوء في الفراغ.وبالتالي فإن سرعة معامل الانكسار في الفراغ هو 1.
الالياف المثالية المفردة تستخدم للاتصالات التي لديها الطبقة العازلة مصنوعة من السيليكا النقية، مع مؤشر من 1.444 في 1.500 نانو متر، والنواة من السيليكا مع مؤشر حوالي 1.4475.
كلما زاد مؤشر الإنكسار يسير الضوء بشكل أبطئ في تلك المادة.من هذه المعلومات، نستنتج قاعدة بسيطة قاعدة الإبهام تعني ان الإشارة باستخدام الالياف الضوئية للاتصالات سوف تنقل حوالي 200.000 كيلومتر في الثانية الواحدة.بعبارة اخرى، الإشارة سوف تستغرق 5 ميلي ثانية لتنتقل إلى 1 كيلومتر في الالياف.
وهكذا فإن المكالمة الهاتفية التي تحملها الالياف بين سيدني ونيويورك على سبيل المثال، مسافة 1.600 كيلومتر، تعني أن هناك تأخير كحد ادنى 80 ميلي ثانية (حوالي 1/12في الثانية) عندما يتحدث أحد المتصلين ويسمع الاخر. الالياف في هذه الحالة ومن المحتمل ان تنتقل عبر مسارا أطول، وسوف يكون هناك تأخير اضافي ناتج عن معدات التبديل، وعملية ترميز وفك الصوت في الالياف.
الانعكاس الكلي.
عندما يرد شعاع من الضوء بزاوية formula_1 على الجدار بين القلب والغلاف فإن جزء منه ينعكس بنفس الزاوية، إذا ما حسبنا الزاويتين انطلاقا من المستقيم العمودي على الجدار في نقطة الورود، والجزء الآخر ينكسر بزاوية formula_2 بالانتقال إلى الغلاف ذي معامل الانكسار formula_3 قادما من القلب ذي معامل الانكسار formula_4 حسب قانون سنيل ديكارت formula_5، تظهر هذه العلاقة أنه إذا كان للقلب معامل انكسار أكبر من معامل الغلاف فإننا قد نجد مجالا من قيم formula_1 حيث لايوجد انكسار فقط الانعكاس وبالتالي عدم ضياع الشعاع وهي كالتالي formula_7 حيث formula_8 تسمى الزاوية الحرجة (في الصورة).
عندما ينتقل الضوء في وسط كثيف ضوئيا يضرب الحدود عند زاوية حادة اكبرمن الزاوية الحرجة للحدود، وينعكس الضوء تماما.هذا ما يطلق عليه الانعكاس الداخلي الكامل.
هذا التأثير يستخدم في الالياف الضوئية للحد من انتشار الضوء في النواة.
الضوء ينتقل من خلال نواة الالياف، من خلال الارتداد ذهابا وايابا بين حدود النواة والمادة العازلة.لأن الضوء يجب ان يضرب الحدود مع زاوية أكبر من الزاوية الحرجة، فقط الضوء الذي يدخل الالياف ضمن مجال الزاوية الحرجة يستطيع التنقل اسفل الالياف دون ان يتسرب.
هذا المجال للزوايا يسمى مخروط القبول من الالياف.حجم هذا المخروط هو وظيفة الانكسار للتفريق بين النواة والمادة العازلة للالياف.
وبعبارات ابسط، هناك الحد الاقصى للزاوية من محور الالياف عندها قد يدخل الضوء في الالياف بحيث سوف ينتشر أو ينتقل في نواة الالياف.
جيب هذه الزاوية القصوى هي البؤرة العددية (NA) من الالياف.الالياف مع عدد كبير من البؤر العددية تحتاج لدقة اقل للصق والعمل مع الالياف ذات العدد القليل من البؤر العددية.
الالياف احادية النمط لها عدد قليل من البؤر العددية.
ألياف متعددة النمط.
ألياف متعددة النمط يكون النوى كبير (حوالي 2.5 ×-3 ^10بوصة أو 62.5 ميكرو في القطر) وتنقل ضوء الأشعة تحت الحمراء (الطول الموجي = 850 إلى 1300 نانومتر) من الثنائيات الباعثة للضوء (1).(LEDs)
وفي مؤشر متعدد الالياف يتم توجيه اشعة الضوء على طول الالياف الاساسية من خلال انعكاس داخلي كامل .
الاشعة التي تجمع بين حدود المنطقة العازلة عند زاوية عالية (تقاس نسبة إلى خط طبيعي إلى الحدود ) أكبر من الزاوية الحلرجة لهذه الحدود تنعكس تماما .
تنقسم الالياف متعددة النمط إلى :
ألياف متعددة النمط وبمعامل انكسار عتبي:
وفي هذا النوع يكون معامل إنكسار القلب ثابت ويهبط بشكل حاد إلى معامل إنكسار الغلاف عند الحد الفاصل بينهما أي أن الأشعة تنعكس عند هذا الحد، ويمتاز هذا النوع بسهولة تصنيعه وسهولة وصل الألياف ببعضها البعض وقدرته على جمع كمية كبيرة من ضوء المصدر ولكن سيئته أنه يسمح بانتشار عدة مئات من الأنماط خلاله والتي تعمل على تقليل عرض نطاقة إلى أقل من مائة ميغاهيرتز للكيلومتر الواحد. ولذلك ينحصر استخدام هذا النوع في أنظمة الاتصالات ذات المسافات القصيرة
ألياف متعددة النمط وبمعامل انكسار متدرج:
وفي هذا النوع يأخذ معامل إنكسار القلب أعلى قيمة عند مركزه ثم يقل بشكل تدريجي إلى أن يصل إلى معامل إنكسار الغلاف عند الحد الفاصل بينهما أي أن الأشعة تنعكس تدريجيا داخل الغلاف وليس عند الحد الفاصل بين القلب والغلاف، وعلى الرغم من أن هذا النوع يسمح بانتشار عدة مئات من الأنماط خلاله كما في النوع الأول إلا أن التدرج في معامل انكسار القلب يجعل سرعات انتشار الأنماط المختلفة أكثر تقاربا منها في النوع الأول وعليه فان عرض نطاقة قد يصل إلى ألف ميغاهيرتز للكيلومتر الواحد.
ألياف أحادية النمط.
النوى الصغيرة (حوالي 3.5 × -4^10 بوصة أو 9 ميكرون في القطر) ونقل ضوء الليزر تحت الحمراء (الطول الموجي = 1300 إلى 1550 نانو متر) (2)
ولذلك فهو لا يسمح إلا لنمط ضوئي واحد للانتشار خلاله. ويمتاز هذا النوع بقدرته على نقل كميات ضخمة من المعلومات فقد يصل عرض نطاقة إلى ألف جيغاهيرتز للكيلومتر الواحد وإن الميزة الرئسية لليف أحادى النمط هو عدم وجود التشبيك الباطنى وذلك لوجود نمط واحد فقط وبتالى لا يوجد أى تاخير أو فورقات زمنية بين الأنماط والتى هي السبب المباشرة لظهور التشبيك، لذلك فان الألياف أحادية النمط هي الأفضل على الإطلاق من حيث الخصائص والموصفات العملية ولكن سيئته أنه يحتاج لتقنيات متقدمة لتصنيعه ولوصل الألياف ببعضها البعض وهذا يدل على صعوبة تصنيعها وارتفاع تكاليفها وكذلك إنخفاض كمية الضوء التي يجمعها الليف من مصدر الضوء.
فان النمط الأحادي ينتشير عبر الليف بحالتين من الأستقطاب:
الحالة الأفقية ويرمز لها ب(س) و أخرى عمودية ويرمزلهاب(ص) لكن لا يمكن الحصول على هذه الحالة (انتشار نمط واحد فقط) إلا إذا كانت القيمة الحدية (2.405) التي تضمن ظهور نمط واحد فقط بقيمة القطع
الألياف الضوئية للاغرض الخاصة.
يتم إنشاء بعض الألياف الضوئية للاغرض الخاصة مع نواة أو غلاف غير اسطوانية، وعادة مع مقطع بيضاوي الشكل أو مستطيل، وتشمل هذه الألياف ليف ضوئي حافظ للاستقطاب والألياف المصممة لقمع انتشار نمط معرض لتشويش.
الليف الضوئي الحافظ للاستقطاب: هو نوع فريد من الألياف التي يشيع استخدامها في أجهزة الاستشعار الألياف الضوئية نظرا لقدرته الحفاظ على الاستقطاب داخليا بأن تُحدِث انكسار مزدوجا داخلها، الذي يتم عبره التحكم بقسمي الضوء المستقطب بحيث يسيران داخل الليف بسرعات طور محددة
الألياف الضوئية الكريستال :هو فئة جديدة من الألياف الضوئية على أساس خصائص البلورات الضوئية بسبب قدرته على قصر الضوء في النوى المجوفة أو مع خصائص الحبس غير ممكن في الألياف الضوئية التقليدية.
. خصائص الألياف يمكن أن تكون مصممة لمجموعة واسعة من التطبيقات
طرق التشويش.
التشويش في الياف الضوئية يعرف ايضا بانه الخسارة في اثناء عملية النقل، هو تقليل من كثافة شعاع الضوئي (الإشارة) التي تنتقل خلال الوسط الناقل.معامل التشويش في الياف الضوئية يقاس بوحدة (الديسبال/كم) خلال الوسط بسبب الجودة العالية نسبيا لشفافية وسائل الإرسال الضوئية الحديثة. .الوسط المادي هو بالعادة الياف من زجاج السيليكا التي تحتجز الشعاع الضوئي داخلها
التشويش عامل مهم يحدد عملية نقل الاشارات الرقمية لمسافات طويلة .لذلك، معظم الابحاث تدور حول تقليل التشويش ورفع تضخيم الإشارة الضوئية.اظهرت الابحاث التجريبية ان التشويش في الياف الضوئية سببه هوالتشتت والامتصاص .
SMF-28 يمكن تصنيع ليف ضوئي احادي النمط قليل الخسارة.اليف الضوئي كورينج الذي يعتبر المرجع لطول الموجي الاتصالات، نسبة الخسارة فيه 0.17ديسبل/كم خلال 1550 نانومتر.
على سبيل المثال عند استخدام 8 كم من اليف الضوئي ينقل 75% من الضوء خلال مسافة 1550 نانومتر.وقد لوحظ انه لو كانت مياه المحيط نقية كالياف الضوئية، لتمكنا من رؤية طول الطريق إلى أسفل حتى من خندق ماريانا في المحيط الهادئ، وعمق 36,000 قدم .
تشتت الضوء.
انتشار الضوء خلال اليف الضوئي يعتمد على مجموع الانعكاس الداخلي لشعاع الضوئي .السطوح الخشنة والغير منتظمة، حتى على مستوى جزئي، يمكن ان تسبب بانعكاس الاشعة باتجاهات عشوائية .وهذا ما نسميه الانتشار المنعكس أو التشتت، ويمكن تميزه بمجموعة واسعة من زوايا الانعكاس .
تشتت الضوء يعتمد على الطول الموجي لشعاع الضوء المنتثر، لذلك، تنشأ حدود للمناطق المكانية للرؤية، تبعا لتردد الموجة الضوئية الحادة والبعد المادي (أو النطاق المكاني) لمركز الانتثار الذي يكون عادة في شكل سمات هيكلية صغيرة محددة. وبما أن الضوء المرئي له طول موجي لترتيب ميكرومتر واحد (مليون من المتر) فإن مراكز الانتثار لها أبعاد على مقياس مكاني مماثل.
التشويش ينتج من تشتت الضوء في السطح الخارجي والاسطح الداخلية . في المواد البلورية كالمعادن والسيراميك بالإضافة إلى المسام، معظم الأسطح الداخلية أو الاسطح الخارجية على شكل حدود التي تفصل مناطق صغيرة من النظام البلوري. وقد تبين مؤخرا أنه عندما ينخفض حجم مركز الانتشار (أو حدود ) إلى ما دون حجم الطول الموجي للضوء المنتشر، فإن الانتثار لم يعد يحدث إلى حد كبير. وقد أدت هذه الظاهرة إلى إنتاج مواد خزفية شفافة.
ايضا، فإن تشتت الضوء في الألياف الضوئية هو بسبب عدم انتظام الجزيئات (التقلبات التركيبية) في الهيكل الزجاجي. في الواقع، واحدة من المدارس الناشئة من الفكر هو أن الزجاج هو ببساطة الحد من حالة الصلبة الكريستالات. وفي هذا الإطار، تصبح "المجالات" التي تظهر درجات مختلفة من النظام القصير المدى اللبنات الأساسية لكل من المعادن والسبائك، فضلا عن النظارات والسيراميك. موزعة بين وداخل هذه المجالات هي العيوب الهيكلية الصغيرة التي توفر المواقع الأكثر مثالية لانتثار الضوء. وتعتبر هذه الظاهرة نفسها واحدة من العوامل التي تحد من شفافية الأشعة تحت الحمراء.
التشت يمكن أيضا أن يكون ناتج عن عمليات ضوئية غير الخطية في الألياف.
الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء.
بالإضافة لتشتت الضوء، التشويش أو الخسارة في الموجة، أيضا بسبب امتصاص انتقائي لأطوال موجية محددة، بطريقة مماثلة لتلك المسؤولة عن ظهور اللون. المواد الأولية تشمل كلا من الإلكترونات والجزيئات على النحو التالي: على المستوى الإلكتروني، يعتمد ذلك على ما إذا كانت المدارات الإلكترونية متباعدة أو ( «كمية») بحيث يمكنها امتصاص كمية من الضوء أو( الفوتون) لطول موجي معين أو تردد في الأشعة فوق البنفسجية أو نطاقات مرئية. هذا هو ما يثير اللون.
على المستوى الذري أو الجزيئي، يعتمد ذلك على ترددات الذبذبات الذرية أو الجزيئية أو الروابط الكيميائية، ومدى قرب ذراتها أو جزيئاتها، وعما إذا كانت الذرات أو الجزيئات تظهر امدا طويل المدى ام لا. هذه العوامل سوف تحدد قدرة المواد التي تنقل اطوال موجية أطول في الأشعة تحت الحمراء، الأشعة تحت الحمراء البعيدة، والإذاعة وموجات الميكروويف.
ويتطلب تصميم أي جهاز شفاف ضوئيا اختيار المواد استنادا إلى معرفة خصائصها وقيودها. خصائص امتصاص شعرية لوحظ في مناطق التردد المنخفض (منتصف الأشعة تحت الحمراء إلى نطاق الطول الموجي الأشعة تحت الحمراء البعيدة) تحديد الحد شفافية طويلة الطول الموجي من المواد. وهي نتيجة لتفاعل بين الاهتزازات التي يسببها حراريا من ذرات المكونة وجزيئات شعرية الصلبة والإشعاع موجة الضوء الحادث. وبالتالي، فإن جميع المواد تحدها مناطق الحد من امتصاص الناجمة عن الاهتزازات الذرية والجزيئية في الأشعة تحت الحمراء البعيدة (&gt; 10 ميكرون).