آشنایی با فیبر نوری

تاریخچه
انسان‌ها در ابتدا نور را در جو زمین منتشر کردند، اما به عوامل مختلف مانند برف، باران، گرد و خاک و … با مشکل مواجه شدند. بعد از آن برای انتشار نور از لوله و کانال استفاده کردند و بوسیله آینه‌ها و عدسی‌ها نور را داخل این لوله‌ها هدایت می‌کردند؛ اما باز هم چون تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها دشوار بود، به مشکل برخوردند. بعد از آن از شیشه استفاده کردند و اما در این مرحله هم چون نور با سرعت ۱۰۰ مگابیت یا بیشتر منتقل می‌شد، با تضعیف زیاد انرژی مواجه شدند تا اینکه یک شرکت آمریکایی (کورنینگ اینکورپریتد) به این هدف دست یافت. در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. فیبرنوری بسیار سبک‌تر و ارزان‌تر از کابل مسی است و ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.
فیبر نوری در ایران
در ایران در اوایل دهه ۶۰، مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران برپا شد و در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. در دیگر شهرهای بزرگ ایران نیز فعالیت استفاده از کابل‌های نوری آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند.
آشنایی با فیبر نوری
فیبر نوری یکی از محیط‌های انتقال داده با سرعت بالا است.
فیبر نوری رشته‌ای از تارهای شیشه‌ای بوده که ضخامت هر یک از تارها برابر تار موی انسان است و از آن‌ها برای انتقال اطلاعات در مسافت‌های طولانی استفاده می‌شود. تارهای فوق در کلاف‌هایی سازمان دهی و کابل‌های نوری را بوجود می‌آورند.
از فیبر نوری به منظور ارسال سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می‌شود.
فیبر نوری در موارد مختلفی مانند شبکه‌های تلفن شهری و بین شهری، اینترنت و شبکه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود.
بخش‌های مختلف فیبر نوری
روکش
هسته
بافر رویه
هسته : این بخش که در مرکز فیبر قرار دارد از جنس یک ماده بی‌نهایت شفاف شیشه‌ای یا پلاستیکی تشکیل شده؛ که پرتوهای نور در آن جریان می‌یابند.
روکش : این بخش نیز از جنس شیشه یا پلاستیک است اما با ضریب شکنندگی متفاوتی با جنس بکار گرفته شده در Core. به این خاطر ضریب شکنندگی آن متفاوت است که پرتوهای موجود در Core از آن خارج نشوند و با برخورد به Cladding دوباره به سمت Core هدایت شوند.
بافر رویه : روکشی رنگی پلاستیکی است که از Core و Cladding در مقابل رطوبت و عوامل خارجی محافظت می‌کند.
صدها و هزاران نمونه از رشته‌های نوری فوق در دسته‌هایی سازمان دهی شده و کابل‌های نوری را بوجود می‌آورند. هر یک از کلاف‌های محافظت می‌گردند.
ارسال نور در فیبر نوری
اگر در یک راهروی بزرگ و مستقیم چراغ قوه‌ای را روشن نماییم، با توجه به عدم وجود خم یا پیچ در راهرو، محدوده مورد نظر روشن می‌شود ولی اگر راهروی فوق دارای خم یا پیچ باشد، در این حالت باید از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده کرد تا باعث انعکاس نور در راهرو گردد؛ و در صورتی‌که راهروی فوق دارای پیچ‌های زیادی باشد، در چنین حالتی بایست از آیینه‌های متعددی استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه از نقطه‌ای به نقطه دیگر حرکت کرده و طول مسیر راهرو را روشن خواهد کرد. عملیات فوق مشابه آن چیزی است که در فیبر نوری انجام می‌گیرد.
نور در کابل فیبر نوری از طریق هسته (نظیر راهروی مثال ارائه شده) و توسط جهش‌های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده (cladding)(مشابه دیوارهای شیشه‌ای مثال ارائه شده) حرکت می‌کند. (مجموع انعکاس داخلی) و چون سطح آبکاری شده، قادر به جذب نور موجود در هسته نمی‌باشد، نور قادر به حرکت در مسافت‌های طولانی می‌باشد.
اما گاهی به دلیل خالص نبودن شیشه، برخی از سیگنال‌های نوری دچار نوعی تضعیف در طول هسته می‌شوند که این تضعیف به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی بستگی دارد. (مثلا اگر طول موج ۱۳۰۰ نانومتر باشد، بین ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر کیلومتر تضعیف می‌شود و موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بیش از ۵۰ درصد در هر کیلومتر تضعیف می‌شود)
سیستم رله فیبر نوری
برای روشن شدن موضوع فرض می‌کنیم دو ناوگان دریایی بر روی سطح دریا می‌خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از ناوها می‌خواهد پیامی را برای دیگری ارسال کند؛ بنابراین کاپیتان ناو فوق پیام را برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است، ارسال می‌کند. ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه‌ای از کدهای مورس (نقطه و فاصله) ترجمه می‌نماید و با استفاده از یک نورافکن آن را برای ناو دیگر ارسال می‌نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم، کدهای مورس را مشاهده می‌نماید و آن‌ها را به یک زبان خاص (مثلا انگلیسی) تبدیل می‌کند و برای کاپیتان ناو ارسال می‌کند.
حال اگر فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد (هزاران مایل) باشد، برای برقراری ارتباط بین آن‌ها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده می‌شود.
سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده‌است:
فرستنده:مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.
بازتاب نوری:به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می‌گردد.
دریافت‌کننده نوری:سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می‌نماید.
فرستنده
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می‌نماید.
فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد.
متداول‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری ،۸۵۰ نانومتر، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است.
بازتاب (تقویت‌کننده) نوری
برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند «تقویت‌کننده نوری» استفاده می‌گردد.
تقویت‌کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص تشکیل می‌گردند.
بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می‌گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می‌رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می‌گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند.
مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود. (تقویت‌کننده لیزری)
دریافت‌کننده نوری
وظیفه دریافت‌کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت‌کننده پیام است.
دستگاه فوق سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده‌کنندگان (کامپیوتر، تلفن و …)ارسال می‌نماید.
دریافت‌کننده به منظور تشخیص نور از یک «فتوسل» یا «فتودیود» استفاده می‌کند
مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی
قیمت ارزان‌تر : هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.
اندازه نازک‌تر : قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم‌های مسی است.
ظرفیت بالا : پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است؛ لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.
ارتقا آسان: با پیشرفت تکنولوژی در آینده می‌توان فقط لوازم الکترونیکی را ارتقا داد و کابل فیبر نوی سر جای خود بماند.
تضعیف ناچیز : تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.
عدم تداخل : برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تاثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترو مغناطیسی نخواهیم داشت.
مصرف برق پایین : با توجه به این که سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الکتریکی (که از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده کرد.
اشتعال‌زا نبودن : با توجه به عدم وجود الکتریسته در فیبر نوری، امکان بروز آتش‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.
وزن سبک : وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم‌رده‌آن است و این عامل در کار کردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.
انعطاف‌پذیر بودن : با توجه به انعطاف‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و… استفاده می‌گردد.
فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد (اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر). شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LANها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد و کابل‌های فلزی توانایی برقراری این ارتباط را نداشتند.
پایداری : در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تاثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند. بطورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانال‌های ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده می‌باشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانس‌های رادیویی(RFI) و تداخل الکترومغناطیسی(EMI) عدم پذیرش عالی دارند.
سرعت : فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌وچه به شکل آنالوگ دارند.
ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری و گیرنده را منتفی می‌کند.
امکان تعمیر فیبر : (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده ویا در گیرنده باشد، وجود دارد.
امنیت : فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت وپنهانی بودن را عرضه می‌کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکارسازی سیگنال ارسالی مشکل است.
پهنای باند بالا : این پهنای باند اکنون به ۱۷۰ گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد از پهنای باند ۴۰ گیگابایتی برخوردار است.
عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط : از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت می‌شود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.
عدم برقراری انشعاب غیرمجاز : از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود؛ و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی می‌تواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.
عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر : به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد داشت.
محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری
ضرورت دقت کامل در هنگام کابلکشی
امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین (زاویه خمش ۱۰برابر اندازه قطر خارجی کابل)
محدود بودن میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف
محافظت کامل در برابر ضربه، برای فیبرهایی که از درون حوضچه می‌گذرند.
روش اندازه‌گیری قطر فیبر
قطر فیبر به صورت عددی اعشاری شبیه ۶۰/۱۳۰ میکرون نمایش داده می‌شود که ۶۰ نمایانگر قطر core است و ۱۳۰ نمایانگر قطر Cladding. بافر در اندازه‌گیری به حساب نمی‌آید.
فیبرهای نوری به سه دسته تقسیم می‌شوند
Step Index Multi Mode Fiber :در این نوع فیبرها ضریب شکنندگی Cladding با هسته به‌طور محسوسی تفاوت دارد، در نتیجه ضریب شکست در زمان برخورد با cladding به‌طور ناگهانی تغییر می‌کند. این نوع کابل‌ها به دلیل بوجود آورن مشکل پهن شدگی پالسها در زمان، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
Graded Multi Mode Fiber :در این نوع فیبرها ضریب شکنندگی به آرامی صورت می‌گیرد و هنگام برخورد پرتوها به Cladding در مرز ۵۰ تا ۶۲ میکرون ضریب شکنندگی به حداقل خود می‌رسد؛ و این مورد تا حدودی پهن شدگی پالسها را به کنترل خود درمی‌آورد؛ اما در مسافتهای زیاد با کاهش سرعت روبرو است.
Single Mode Fiber :در این نوع فیبرها که گسترده‌ترین استفاده را در مسافتهای طولانی دارند؛ تنها یک پرتو به درون آن‌ها تابیده می‌شود و این پرتو حداقل برخورد با Cladding را دارد.
روکش‌های فیبر نوری و اینکه چه چیزی را مشخص می‌کنند
با توجه به رنگ روکش‌های فیبر نوری می‌توانیم بفهمیم با چه نوع فیبری سروکار داریم. مثلا اگر روکش فیبر زرد بود، فیبر single mode است و اگر نارنجی بود، فیبر multimode است .
Lucent technologies رنگ روکش جدیدی را به نام aqua برای فیبرهای نوری 10gb/s laser- optimized 50-micron توسعه داد. این فیبر در حال حاضر برای کابل کشی ۵۰ میکرون استفاده می‌شود که با استانداردهای TIA در کارایی و مسافت، متفاوت است.
با توجه به استاندارد TIA-598-C روکش‌های رنگی برای کابل کشی داخلی استفاده می‌شوند و اغلب کابل‌هایی که برای محیط‌های بیرونی استفاده می‌شوند دارای کربن سیاه در روکش خود هستند که از فیبر در برابر تشعشعات خورشید و دیگر عناصر ناملایم محافظت می‌کنند.
کاربردهای فیبر نوری
در سیستم‌های مخابرات نوری جهت انتقال POTS
در سازمان‌های محلی برای انتقال سرویس فوق در بین بخش‌های مختلف
در کارخانجات بینالمللی
در شرکت‌های تلویزیون کابلی
در سیستم‌های نقل و انتقال هوشمند
در صنعت پزشکی
در صنایع نظامی
در سیستم‌های پر سرعت نظیر GigaBit Ethernet, FDDI, MultiMedia, ATM, SONET, Fiber Channel
در بخش فضایی، حمل و نقل و صنعت
تجهیزات فیبر نوری
پچ پنل فیبر نوری
محفظه‌ای است قابل نصب در رک که اتصالات فیبر نوری را نگهداری می‌کند.
پچ کورد فیبر نوری
برای اتصال بین پچ پنل فیبر نوری و سوئیچ شبکه از پچ کورد استفاده می‌کنیم. این پچ کوردها بایستی متناسب با فیبر نوری انتخاب شوند. مثلا پچ کورد سینگل مود برای فیبر سینگل مود و پچ کورد مالتی مود برای فیبر مالتی مود. پچ کوردها دارای کانکتورهای مختلفی هستند که در کارخانه بر روی آن‌ها نصب شده‌است.
مانند MT – Rj و LC و SC و ST و. VF – ۴۵ بر حسب کاربرد در برخی پچ کوردها کانکتورهای یک سر پچ کورد با سر دیگر متفاوت است، برای مصارف گوناگون مثلا پچ کورد SC به LC و … پچ کوردها معمولا دارای قابلیت انعطاف بسیار بالایی هستند و براحتی نمی‌شکنند. طول این پچ کوردها معمولا ۱، ۲، ۳، ۵، ۱۰ متر می‌باشد.
پچ کوردها می‌توانند هر دو سر یک نوع کانکتور داشته باشند، یا دو کانکتور مختلف؛ که در آنصورت پچ کوردهایی مانند FC-LC یا FC-SC را تشکیل می‌دهند. در ایران برای بخاطر سپاری راحت‌تر، این کانکتورها را فرهاد (FC)، سارا (SC) و لیلا (LC) می‌نامند.
کانکتورهای فیبر نوری
کانکتور فیبر نوری بر روی فیبر نوری توسط ابزارهای خاص نصب می‌شود و امکان انتقال داده را به ما می‌دهد. برخی از انواع این کانکتورها عبارتند از MT – Rj و LC و SC و ST که به دو گروه مالتی مود و سینگل مود نیز تقسیم می‌شوند.
آداپتور فیبر نوری
آداپتور فیبر نوری واسط بین فیبر نوری که کانکتور بر روی آن نصب شده و پچ کورد فیبر نوری می‌باشد. این آداپتور عموما داخل پچ پنل مخصوص فیبر قرار می‌گیرد؛ و انواع مختلف آن متناسب با نوع کانکتور به صورت ۲ پورت Duplex یا تک پورت Simplex وجود دارد.
Media convertor
مبدل فیبر نوری یک دستگاه ساده شبکه می‌باشد که وظیفه آن تبدیل دو نوع مدیا به هم می‌باشد (تبدیل پالس‌های نوری به سیگنال) مبدل فیبر نوری پروتکل‌های ارسال داده مختلفی را ساپورت می‌کند از جمله Ethernet,fast ethernet,gigabit Ethernet ,T1/E1/J۱ و DS3/E۳و همچنین انواع کابل‌ها همانند Coax,Twisted pairو فیبرهای Single mode و Multi mode.
کیف ابزار فیبر نوری
کیف ابزار فیبر نوری مخصوص نصب کانکتورهای فیبر است.
وسایل داخل کیف:
کاترهای متفاوت جهت برش فیبر
الکل جهت تمیز نمودن فیبر
لیزر
دستمال مخصوص جهت تمیز نمودن فیبر
فیوژن
دستگاه فیوژن برای اتصال فیبرنوری بکارمی رود.
تولیدکننده‌های معروف دستگاه فیوژن:
د کرنینگ Corning
-فایتلFitel
- سومیتومو Sumitomo
- فوجیکورا Fujikura
دستگاه فیوژن فیبر نوری قابل حمل به این دلیل که می‌توان آن‌ها را به هر نقطه‌ای حمل کرد کارایی بیشتر خود را نشان داده‌اند و جایگزین دستگاه فیوژن ثابت گشته‌اند. دستگاه‌های فیوژن نیاز به یک اپراتور مجرب، آموزش دیده و دقیق دارند زیرا هر گونه خطایی در زمان فیوژن باعث تضعیف و خرابی فیوژن می‌گردد.
کابل‌های فیبر نوری که دارای تعداد کرهای مشخصی می‌باشند به صورت End to End متصل می‌گردند. حاصل این اتصال برقرای ارتباط فیبر نوری با سرعت بسیار بالا و با توانایی انتقال دامنه گسترده‌ای از اطلاعات می‌با شد.
دستگاه فیوژن از منبع گرمایی جهت ذوب شدن تارها یا دو تار نوری در محل جوش بهره می‌گیرند در گذشته و اولین دستگاه فیوژن از گاز برای این کار استفاده شد، هم اکنون انتقال این گرما از طریق پرتو افشانی لیزر یا قوص الکتریکی در محل جوش صورت می‌پذیرد.
فیلم آموزشی کامل فیوژن زدن فیبر نوری در منبع این مطلب موجود است.
شرکت کرنینگ یکی از اولین شرکت‌هایی بود که دستگاه فیوژن تولید می‌کرد اما در حال حاضر شرکت‌های سومیتومو و فوجیکورا جایگزین آن شدند.
انواع فیبر نوری
از لحاظ کلی دو نوع فیبر وجود دارد:
تک حالتی single-mode
چند حالتی multi-mode
فیبر تک حالتی یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد. (نظیر تلفن)
فیبر چند حالتی می‌تواند صدها حالت نور را به‌طور هم‌زمان انتقال بدهد. (نظیر شبکه‌های کامپیوتری)
فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک (تقریبا ۹ میکرون قطر) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز (طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) می‌باشند.
فیبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر (تقریبا ۶۲٫۵ میکرون قطر) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طریق LED می‌باشند.
مشخصات انواع فیبر
فیبر چند مدی با ضریب شکست پله‌ای
ضریب شکست هسته: ۱٫۴۸۰ =n۱
ضریب شکست غلاف: ۱٫۴۵۶ =n۲
قطر هسته: ۵۰ الی ۴۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۱۲۵ الی ۵۰۰ میکرون
قطر روکش: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۱db/km الی ۵۰db/km
پهنای باند: ۶MHZ.km الی ۲۵MHZ.km
روزنه عددی: ۰٫۱۶الی ۰٫۵
فیبر تک مدی با ضریب شکست پله‌ای
ضریب شکست هسته: ۱٫۴۶۰ = n۱
ضریب شکست غلاف: ۱٫۴۵۶ = n۲
قطر هسته: ۳ الی ۱۲ میکرون
قطر غلاف: ۵۰ الی ۱۲۵ میکرون
قطر روکش محافظ: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۲db/km الی ۵db/km
پهنای باند: ۵۰۰MHZ.km و تا حدود ۲۰۰GHZ.km
روزنه عددی: ۰۸/۰ الی ۱۵/۰ (معمولا حدود ۱/۰)
فیبر چند مدی با ضریب شکست مرحله‌ای
ضریب شکست هسته: ۱٫۴۸۰ = n۱
ضریب شکست غلاف: ۱٫۴۶۰ = n۲
قطر هسته: ۸ الی ۶۰ میکرون (تک مد ۸ میکرون و مولتی مد ۵۲٫۵ الی ۶۰ میکرون)
قطر غلاف: ۱۲۵ میکرومتر
قطر روکش محافظ: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: حدود 25db/km
پهنای باند: ۱۵۰MHZ.km الی 80GHZ.km
روزنه عددی: ۲/۰ الی ۳/۰
فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی
فیبرهای چند مدی پله‌ای و مرحله‌ای که هسته آن از جنس سیلیس ولی غلاف آن از جنس «پلاستیک» باشد نیز ساخته می‌شوند. این نوع فیبر ”PCS“ نامیده می‌شود.
مشخصات این نوع فیبر عبارتند از: (مشخصات ضریب شکست در هر نوع پله‌ای و مرحله‌ای یکسان است)
ضریب شکست هسته: ۱٫۴۶۰= n۱
ضریب شکست غلاف: ۱٫۳۹۰= n۲
فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست پله‌ای
قطر هسته: ۱۰۰ الی ۵۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۳۰۰ الی ۸۰۰ میکرون
قطر روکش محافظ: ۵۰۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۵db/km الی ۵۰db/km
پهنای باند: ۵MHZ.km الی ۲۵MHZ.km
روزنه عددی: ۲/۰ الی ۲/۰
فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست مرحله‌ای
قطر هسته: ۵۰ الی ۱۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۱۲۵ الی ۱۵۰ میکرون
قطر روکش محافظ: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۴db/km الی ۱۵db/km
پهنای باند: ۲۰۰MHZ.km الی ۴۰۰MHZ.km
روزنه عددی: ۲/۰ الی ۳/۰
فیبرهای چند مدی تمام پلاستیک
هسته و غلاف این نوع فیبرها از جنس پلاستیک می‌باشند که معمولا از نوع با ضریب شکست پله‌ای ساخته می‌شوند. این نوع فیبرها به دلیل داشتن هسته و غلاف پلاستیکی، فاقد روکش محافظ بوده و کاربردی در مخابرات نیز ندارند. این نوع فیبرها، دارای روزنه عددی بزرگی می‌باشند و دارای مشخصات زیر هستند:
ضریب شکست هسته: ۱٫۵= n۱
ضریب شکست غلاف: ۱٫۴= n۲
قطر هسته: ۲۰۰ الی ۶۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۴۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۱۵۰db/km الی ۱۰۰۰db/km
پهنای باند: فوق‌العاده کم
روزنه عددی: ۵/۰ الی ۶/۰
مزایا و معایب فیبرها در مقایسه با هم
مزایای فیبرهای چند مدی در مقایسه با فیبرهای تک مدی
بزرگتر بودن قطر هسته
ساده‌تر بودن تزریق انرژی نور به داخل فیبر
امکانات بهتر برای اتصال فیبرها به یکدیگر
امکان استفاده از هر دو منبع نور LD و LED (در صورتی‌که فیبر تک مدی با نور لیزری ”LD“ بهتر کار می‌کند)
معایب فیبر چند مدی در مقایسه با فیبر تک مدی
فیبر چند مدی دارای اعوجاج بین مدی می‌باشد.
پهنای باند فیبرهای چند مدی، کمتر از فیبر تک مدی می‌باشد.
تلفات یا تضعیف در فیبرهای چند مدی بیشتر است.
امکان ساخت فیبرهای چند مدی طولانی (با طول بلند) کمتر است.
فناوری ساخت فیبرهای نوری
برای تولید فیبر نوری، نخست ساختار آن در یک میله شیشه‌ای موسوم به پیش‌سازه از جنس سیلیکا ایجاد می‌گردد و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبر می‌شود. از سال ۱۹۷۰ روش‌های متعددی برای ساخت انواع پیش‌سازه‌ها به کار رفته‌است که اغلب آن‌ها بر مبنای رسوب‌دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.
روش‌های ساخت پیش‌سازه روش‌های فرایند فاز بخار برای ساخت پیش‌سازه فیبر نوری را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:
رسوب‌دهی داخلی در فاز بخار
رسوب‌دهی بیرونی در فاز بخار
رسوب‌دهی محوری در فاز بخار
موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
تتراکلرید سیلیکون : این ماده برای تامین لایه‌های شیشه‌ای در فرایند مورد نیاز است.
تتراکلرید ژرمانیوم : این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش‌سازه استفاده می‌شود.
اکسی کلرید فسفریل : برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش‌سازه، این مواد وارد واکنش می‌شود.
گاز فلوئور : برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف استفاده می‌شود.
گاز هلیم : برای نفوذ حرارتی و حباب‌زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گاز کلر : برای آب‌زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی مورد نیاز است.
مراحل ساخت
مراحل صیقل گرمایشی: پس از نصب لوله با عبور گازهای کلر و اکسیژن، در دمای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسیوس لوله صیقل داده می‌شود تا بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج شود.
مرحله اچینگ: در این مرحله با عبور گازهای کلر، اکسیژن و فرئون لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده می‌شود تا ناهمواری‌ها و ترک‌های سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
لایه‌نشانی ناحیه غلاف: در مرحله لایه‌نشانی غلاف، ماده تتراکلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای هلیم وارد لوله شیشه‌ای می‌شوند و در حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر در دقیقه در طول لوله حرکت می‌کند و دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می‌کند، واکنش‌های شیمیایی زیر به دست می‌آیند.
ذرات شیشه‌ای حاصل از واکنش‌های فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب می‌کنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آن‌ها اعمال می‌شود به‌طوری‌که تمامی ذرات رسوبی شفاف می‌گردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت می‌شوند. بدین ترتیب لایه‌های شیشه‌ای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد می‌گردند و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل می‌دهند.
فیبر نوری برای کاربران خانگی در ایران
شرکت مخابرات ایران در ابتدای سال جاری خبر از اجرای پروژه اتصال فیبرنوری به منازل (fiber to home) در دو استان بوشهر و مازندران به صورت آزمایشی داده و اعلام داشته که هنوز اجرای عمومی این طرح در کل کشور مقرون به صرفه نیست.
به‌کارگیری کابل‌های فیبرنوری به جای کابل‌های مسی سال‌ها است که در اکثر کشورهای پیشرفته دنیا همچون آمریکا، انگلستان، ژاپن و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این فناوری به سرعت در جهان رو به گسترش است زیرا برتری‌هایی نسبت به فناوری‌های کنونی دارد که امکان اتصال پرسرعت‌تر و ظرفیت برد بیشتر نسبت به زوج‌های تاب‌خورده رسانا و خطوط DSL از جمله آن‌ها است.
جایگزینی فیبر نوری به جای کابل مسی زمانی مقرون به صرفه است که محتوای دیجیتالی بسیار زیادی روی شبکه تعریف شود و کاربران نیز با محدودیت سرعت اینترنتی، مواجه نباشند.
سرعت اینترنت در نسل دوم پروژه فیبرنوری
بر اساس گزارش‌های منتشر شده سرعت اینترنت در نسل دوم پروژه اتصال فیبرنوری به منازل حدود ۵ تا ۲/۵ گیگابیت بر ثانیه خواهد بود.
با وجود این میزان سرعت، هر کاربری قادر خواهد بود یک کتاب را از یک کتابخانه معروف دنیا فقط در عرض چند صدم ثانیه دانلود کند یا به تمام بازارهای دنیا دسترسی داشته باشد