فیبر نوری

مقدمه: طی سال¬ها ، تکنولوژی جدیدی در زمینه¬ی ارسال مخابرات از طریق کابل-ها ، به شکل فراینده مورد پذیرش واقع شده¬است. در این¬جا ، سیگنال-ها بر خلاف تکنولوژی کابل¬مسی ، به کمک موجبرهایی موسوم به تارهای-نوری ، به شکل نوری ارسال می¬شوند. این پدیده با دستیابی به اجزای نیمه¬هادی مناسبی نظیر لیزرها ، دیودهای نور گسیل و دیودهای نوری توسعه یافت. همزمان با آن ، به¬منظور تأمین نیاز¬های تکنولوژی تارنوری، در سیستم¬های انتقال¬رقمی موجود نیز پیشرفت حاصل شد. در دو دهه¬ی اخیر ،مخابرات¬نوری از طریق کابل¬های تارنوری، رقیبی عمده برای سیستم¬های گذشته و موجود مخابراتی شده¬است. با توانایی محیط انتقال تارنوری در ارسال اطلاعات با ظرفیت بالا و قدرت فرستنده¬ی کم، این روند در سال¬های آتی ادامه خواهدیافت، به¬نحوی که با گذشت زمان وپیشرفت تکنولوژی ، سیستم مخابرات تارنوری ، جایگاه والاتری در شبکه¬ی مخابراتی آتی خواهد¬داشت. این سیستم در چند سال اخیر وارد شبکه¬ی مخابراتی ایران نیز شده و کاربرد آن در شبکه¬ی بین شهری و همچنین بین مراکز تلفنی به نحو اجتناب ناپذیری در مقایسه با سایر سیستم¬ها افزایش یافته¬است. از جهت تولیدی نیز به همت برخی از مسئولین مخابرات کشور تلاش¬هایی در زمینه¬ی کابلی¬کردن تارنوری و نیز شناخت لوازم سیستم تارنوری ، و در دانشگاه¬ها و مراکز تحقیقاتی نیز آموزش¬وپرورش در این زمینه آغاز شده¬است. این پایان¬نامه شامل 5 فصل است.در فصل¬اول بعد از مطالعه¬ی تاریخچه¬ی مخابرات¬نوری ، به مقایسه¬ی بین فیبرنوری و کابل¬های مسی می¬پردازیم. سپس کاربردهای تارنوری به صورت صوت در خطوط¬تلفن، خطوط¬ارتباطی در نیروگاه¬ها و خطوط¬راه¬آهن و ارتباطات میدان رزم...، به صورت تصویر در پخش تلویزیونی و در بیت¬های مداربسته ، تلویزیون¬کابلی و...، برای انتقال¬داده در سیستم¬های رایانه¬ای، در هواپیما¬ها و کشتی¬ها و...، و در احساس¬کننده¬ها بیان شده¬است. در فصل¬دوم، فیزیک¬نور و قوانین حاکم بر فیزیک نور موردبررسی قرار می¬گیرد. سپس در مورد انتقال نور در فیبرنوری مطالبی بیان می¬شود. فصل¬سوم با بیان چگونگی¬انتقال در رسانه¬های انتقال و اساسأ اجزای مورداستفاده دراین انتقال ، شروع می¬شود. در ادامه به¬بیان عناصر خط انتقال فیبرنوری می¬پردازیم. در فصل¬چهارم، با معرفی کوارتز (دی¬اکسید¬سیلیسیم sic2 ( ، به¬عنوان ماده¬ی اصلی سازنده¬ی شیشه مورد¬استفاده در فیبرنوری، به مطالعه¬ی انواع فیبرنوری از نظر شیوه¬ی انتقال ، حفاظت ، روکش و ماده¬ی سازنده می¬پردازیم. درانتهای¬فصل ، روشهای مختلف ساخت فیبرنوری بیان شده¬است. درفصل¬پنجم، درباره¬ی طراحی یک شبکه¬ی فیبرنوری و چگونگی¬اتصال فیبر-های¬نوری به یکدیگر، صحبت شده¬است. فصل اول آشنایی با فیبر نوری 1-1 تاریخچه¬ی فیبرنوری : مخابرات با استفاده از نور در اوایل دوران پیشرفت بشری، از زمانی که بشر ابتدا با استفاده از علامت دادن با دست پیام خود را ارسال می کرد ، شروع شده¬است. این خود به طور بدیهی یک نوع مخابرات نوری است و در تاریکی قابل اجرا نمی باشد. اطلاعات از فرستنده به گیرنده بر روی پرتو خورشید حمل می گردد. در سال 1880 الکساندرگراهام بل یک سیستم مخابرات نوری به نام فتوفون را اختراع کرد. در این سیستم بل از یک آینه ی نازک که توسط صدا به لرزه در می آید استفاده نمود. نور خورشید منعکس شده از آینه، اطلاعات را حمل می کند. در گیرنده این نور خورشید مدوله شده به سلنیوم هادی نور اصابت می کند و در آن به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. این سیگنال الکتریکی در یک تلفن مجددأ به سیگنال صوتی تبدیل می گردد. ابداع لامپ های ساخت بشر منجر به ساخت سیستم های مخابراتی ساده مثل چراغ های چشمک زن در کشتی و یا بین کشتی و ساحل، چراغ های راهنمای اتومبیل ها و یا چراغ های راهنمایی گردید. در واقع هر نوع چراغ راهنمایی در اصل یک سیستم مخابراتی نوری است. در سال 1960 جزء کلیدی در سیستم های عملی تاری ، یعنی یک تار با کارایی مناسب ، وجود نداشت. هر چند که ثابت شده بود نور می تواند توسط یک تار شیشه ای هدایت شود، تار های شیشه ای موجود بیش از اندازه نور را تضعیف مینمود. در سال 1970 اولین تار نور واقعی با افت کم ساخته شد و مخابرات تار نوری عملی گردید. این موضوع درست 100 سال پس از آزمایش تیندال (John tindall ) فیزیکدان انگلیسی بود که به مجمع سلطنتی نشان داد که نور می تواند در طول یک مسیر منحنی در بخار آب هدایت شود. هدایت نور توسط تار های شیشه ای و توسط بخار آب ، شواهدی بر یک پدیده ی واحد هستند: پدیده انعکاس داخلی کلی (total internal reflection ) 1-2 مزایای تار های نوری 1-2-1 قیمت پایین: ماده ی اصلی برای تار های شیشه ای اکسید سیلیکون است که به وفور یافت می شود. بعضی از تار های نوری از پلاستیک شفاف، که به سهولت در دسترس است ، ساخته می شوند. اکثرأ مهمترین عامل قابل توجه هزینه است. از طرفی اگر یک تار خط تاری به دلیل یک حادثه و یا به دلیل ایجاد تغییراتی در سیستم قطع شود ، بلیستی یا محلهای قطع شده را پیوند داد و یا اتصال دهنده های جدید بسته شوند. این کار ها برای تار ها نیاز به وقت و تخصص بیشتری دارد تا برای سیم ها. در نتیجه ، در طراحی سیستم هایی که احتمال تغییرات زیادی در آن می رود، هزینه ی نگهداری باید مورد توجه قرار گیرد. 1-2-2 استحکام کششی مناسب: اضافه کردن روکش پلاستیکی ، استحکام کششی یک خط انتقال تاری را زیاد میکند. در صورت لزوم ، برای باز هم بیشتر کردن استحکام می توان میله های فلزی در داخل کابل پلاستیکی قرار داد. ماده ی محکم کننده ی دیگر کولار(Kevlar) است که یک تار پلیمری ترکیبی ، با استحکام زیاد می باشد. علیرغم طبیعت آشکار شکنندگی شیشه، کابل های تار نوری بسیار نیرومند و قابل بکارگیری هستند. 1-2-3 پهنای باند وسیع: یکی از مزایای تار نوری ، توانایی آنها در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد ، چه به شکل دیجیتال و چه به شکل آنالوگ ، می باشد. به عنوان مثال ، یک تار واحد از نوع ساخته شده برای خدمات تلفنی می تواند داده ها را با میزان T3 یعنی 4407 مگا بیت بر ثانیه ، هدایت کند. این تار 672 کانال صوتی را ارسال می کند. تار های با ظرفیت حتی بیش از این هم در دسترس می باشند. 1-2-4 محافظت در مقابل تداخل و ترویج: تار های نوری، شیشه یا پلاستیک ، عایق هستند. جریان الکتریکی در اثر سیگنال ارسالی و یا در اثر تشعشعات خارجی که به تار برخورد می کنند ، از آن نمی گذرد. به علاوه، موج نوری در داخل تار محبوس است، بنابراین هیچ تعدادی از موج نوری به بیرون نشت نمی کند که با سیگنال های موجود در سایر تار ها تداخل نماید. بر عکس،نور نمی تواند از کنار تار به داخل آن تزویج شود. نتیجه می گیریم که یک تار از تداخل و تزویج با سایر کانال های ارتباطی ، خواه نوری و خواه الکتریکی ، به خوبی محافظت شده باشد. 1-2-5 ایزو لاسیون کامل الکتریکی: تار های الکتریکی به دلیل عایق بودن ، پالس های الکترو مغناطیسی (EMP ) حاصل از انفجار های هسته ای را(که می تواند میلیون ها ولت در یک خط انتقال هادی القاء کنند) نمی گیرند و یا منتشر نمی کنند. پالس ولتاژ می تواند چندین مایل در طول سیم حرکت کند و بالاخره (به دلیل توانی که دارد) ابزار های الکتریکی موجود در انتهای مسیر را خراب کند. در محیط هایی که در آنها خطوط ولتاژ بالا وجود دارند، یک خط ارتباطی سیمس احتمالأ می تواند با افتادن روی این خطوط آنها را اتصال کوتاه کند و خسارت های قابل توجهی به بار آورد. این مسئله با وجود تار ها منتفی است. مزیت دیگر این است که تزویج نوری نیاز به زمین مشترک بین فرستنده ی تار نوری و گیرنده را منتفی می کند. به علاوه، امکان تعمیر تار در حالی که سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدار الکتریکی فرستنده و یا گیرنده باشد، وجود دارد. این مشکل ممکن است در موقع تعمیر یک کابل فلزی رخ دهد. 1-2-6 امنیت: تارها درجه ای از امنیت و پنهان بودن را عرضه می کنند. چون تار ها انرژی تشعشع نمی کنند، برای یک مزاحم ، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است. برای دسترسی به سیگنال ، تار می بایستی به طور فیزیکی شکسته شود. قطع تار، یا اتصال یک تار جدید به تار ارسال کننده ، دسترسی به پرتو را ممکن می سازد. در خلال چنین اصلاحاتی روی خط ، قدرت رسیده به گیرنده افت می کند. یک گیرنده ی حساس می تواند این تضعیف را اندازه بگیرد و وجود مزاحم را خبر دهد. برای بهبود دادن موفقیت در آشکار سازی ، مزاحمت سیستم به طور مداوم باید تحت نظر باشد. 1-2-7 مصونیت در مقابل خوردگی : خوردگی به دلیل آب یا مواد شیمیایی ، برای شیشه ای که جایگزین مس شده است به مراتب بی اهمیت تر است. به هر حال آب نبایستی به شیشه نفوذ کند. برای کاربرد های زیر دریایی ، تارها در داخل کابل هایی قرار می گیرند که آنها را در مقابل آب محافظت می کنند. 1-2-8 غیر قابل اشتعال بودن: تار های شیشه ای ، خودشان می توانند درجه حرارت های شدیدی را بدون آنکه خراب شوند ، تحمل نمایند. درجه حرارت هایی نزدیک به 800 درجه ی سانتی گراد ، اثری روی تار شیشه ای نمی گذارد. همچنین ، چون الکتریسیته از فیبر های نوری عبور نمی کند ، بنابراین امکان بروز آتش سوزی پایین است. 1-2-9 وزن کم و قطر کوچک: مزیت دیگر فیبر های نوری ، کوچک بودن قطر آنهاست که باعث میشود فضای کمتری اشغال کنند. این ویژگی در هواپیما ها و سفینه های فضایی اهمییت بسزایی دارد. فیبر های نوری با توجه به قطر کم دارای وزن بسیار کمی نیز می باشند که این دو مسئله باعث میگردد طول بسیار زیادی از فیبر ها روی یک قرقره بسته شده و به سادگی حمل شوند. یک مقایسه بین فیبر نوری و کابل مسی نشان می دهد که 40 کیلومتر فیبر نوری دارای وزنی حدود 1 کیلوگرم است. در صورتی که 5/1 کیلومتر سیم مسی با قطر 32% میلی متر دارای وزن 1 کیلو گرم می باشد. 1-2-10 اتلاف پایین: اتلاف در فیبر های نوری نسبت به کابل های مسی بسیار کم بوده و به همین دلیل ، در هر 30 تا 120 کیلو متر به تکرار کننده نییاز داریم ، در حالی که در سیم های مسی در هر 5 کیلو متر یک تکرار کننده استفاده می شود. اتلاف فیبر هایی که هم اکنون به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرند ، در حدود 0/2 Db/km می باشد. این میزان اتلاف در طول موج های مختلف متفاوت بوده و به چندین عامل بستگی دارد. 1-2-11 نصب و نگهداری آسان تر: با توجه به طول زیاد (چندین کیلومتر) وتضعیف کم در سیستم های فیبر نوری ، فاصله ی تکرار کننده ها در این سیستم ها نسبت به سیستم های کابل مسی بیشتر است. در نتیجه تعمیرات این کابل ها ساده تر و با هزینه ی کمتری انجام می گیرد و از آنجایی که تعداد مفصل ها نسبت به کابل های مسی کمتر است و هر مفصل مقدار کمی اتلاف در سیستم ایجاد می کند ، در نتیجه خرابی کمتر بوده و نصب و نگهداری آسان تر می باشد. 1-2-12 فرستنده هایی با قیمت کمتر: سیگنال در فیبر های نوری کمتر دچار اتلاف می شوند بنا بر این فرستنده هایی با قدرت کمتر می توانند به جای فرستنده های الکتریکی با ولتاژ بالا که برای سیم های مسی استفاده می شوند ، به کار روند و این باعث صرفه جویی در قیمت میگردد. 1-2-13 انعطاف پذیری: تارها و کابل های نوری نشان داده اند که به طور تعجب آوری محکم و انعطاف پذیر هستند. بعضی تار ها آنقدر نرم هستند که وقتی به دور منحنی با شعاع فقط چند سانتی متر پیچیده شوند ، قطع نمی شوند. تار ها غالبأ در موقع نگهداری و حمل به دور قرقره هایی که چنین شعاع انحنای کوچکی دارند ، محکم پیچیده می شوند. قابلیت انعطاف تار ها در مواردی از نصب که در طول مسیر انتقال پیچ های زیادی وجود دارد ، جالب توجه است. برای خمش های با شعاع انحنای زیاد ، تار ها ، نور را با تضعیف قابل اغماضی هدایت میکنند. این انعطاف پذیری باعث می شود که در بسیاری از دوربین های دیجیتالی انعطاف پذیر ، برای اهداف زیر مورد استفاده قرار گیرد: الف- تصاویر پزشکی : مانند استفاده در دستگاه های آندوسکوپی ، برونکسکوپی و لاپاراسکوپی ب- تصاویر مکانیکی : بازرسی نقاط جوش مکانیکی در لوله ها و موتور های هواپیما ها ، راکت ها ، فضاپیما¬ها و ماشین¬ها که امکان دسترسی به آنها مقدور نمی باشد. ج- لوله کشی خانه ها : برای دیدن راه های فاضلاب. همان طور که گفته شد سیستم های فیبر نوری دارای مزایای بسیار زیاد بوده و در مقابل ، محدودیت ها و معایب بسیار کمی دارند که تعدادی از آنها عبارتند از: 1- زاویه ی انحنای رشته های فیبر نوری نباید از حد معینی بیشتر شود (مثلأ قطر انحنای آن از 30 سانتی متر کمتر شود) که در غیر این صورت ممکن است شکسته شوند. 2- کابل کشی فیبر های نوری و نصب کانکتور های آنها باید با دقت بسیار زیادی انجام شود ، در غیر این صورت اتلاف بسیار زیادی در سیستم ایجاد می گردد. 3- میزان کشش در فیبر های نوری نباید از حد معینی بیشتر شود. 1-3 کاربرد های مخابرات تار نوری: در مقایسه با زمانی که نوآوری های مهندسی برای پذیرفته شدن نییاز دارند ، معرفی و ارائه ی تارها به سیستم های در حال کار به طور سریع پیشرفت نمود. اولین مورد استفاده در مقیاس بزرگ ، خطوط تلفن بودند. فشار ها و فعالیت های زیاد برای توسعه ی خدمات ، و مناسب بودن تار ها برای مخابرات صوتی ، دست به دست هم دادند تا طراحی و آزمایش تجهیزات تلفنی عملی را شتاب دهند. تجربه ی تلفن ، قابلیت اطمینان و عملی بودن و مخابرات تاری را نشان داد. این تجربه همچنین روش های طراحی سیستم و ابزاری را فراهم نمود که در سایر کاربرد ها می توانند مورد استفاده قرار گیرند. اندازه ی کوچک و ظرفیت بالای حمل اطلاعات تار های نوری آن ها را در سیستم های تلفنی به عنوان جانشین کابل های مسی با جفت سیم های تابیده شده ی متداول ، جالب توجه می کند. به علت تضعیف کم ، فاصله ی بین تکرار کننده ها در یک سیم تاری می تواند بیش از فاصله ی متناظر در یک خط کابلی هم محور باشد. هنگامی که فاصله ی زیاد بین تکرار کننده ها مقدور است ، صرفه جویی قابل ملاحظه ای در هزینه نصب و نگهداری به دست می آید. نظر به این که در سیستم های تاری تکرار کننده ها می توانند خیلی دور از یکدیگر قرار گیرند ، خطوط ارتباطی می توانند طراحی گردند که اقیانوس ها را به یکدیگر مرتبط می کند. وزن کم کابل های تاری ، در مقایسه با خطوط هم محور ، به آنها مزیت ممتازی برای کاربرد های کابل زیرآبی به دلیل سهولت نسبی در حمل و نصب تار ها می دهد. ((شهر سیم کشی شده)) به جامعه ای اطلاق می شود که در آن هر خانه ای دسترسی الکترونیکی به تعداد زیادی خدمات اطلاعاتی داشته باشد. وقتی ارتباطات نوری هستند ، عبارت ((شهر تار کشی شده)) دقیق تر است. چنین جامعه ای در ژاپن تحت برنامه های آزمایشی Hi- OVIS (سیستم اطلاعات تصویری نوری هیگاشی ایکوما)( Higash-IKoma Optical Visual Information system ) ایجاد شده است. اختصار Hi-OVIS همچنین بیان گر عبارت ((سیستم اطلاعات تصویری نوری خیلی فعال)) می باشد. این سیستم شامل یک مرکز اصلی، مرکز فرعی ، و پایانه های خانگی است که توسط خطوط انتقال نوری به هم متصل شده اند. سیستم Hi-OVIS در دو زمینه پیشگام شد : یکی ساده و عملی کردن چندین نوع از سیستم های مخابراتی تاری صوتی وتصویری ، و دیگر گسترش خدمات بسیار توسعه یافته ای که از منازل قابل دستیابی باشند. خطوط مخابراتی فلزی که در طول مسیر های قطار های برقی نصب می شوند ، متحمل تداخل الکترو مغناطیسی ناشی از برقی هستند که انرژی وسیله ی نقلیه را تأمین می کند. به دلیل ممانعت تار از پذیرش تداخل الکترومغناطیسی کیفیت سیگنال هایی که از تار نصب شده در مسیر عبور می کنند ، نزول نمی یابند. کاربرد هایی که اساسأ تصویری هستند ، مثل انتشار تلویزیونی ، تلویزیون کابلی (CATV ) ، مأموریت نظارتی و مراقبت از راه دور می باشند. صنعت انتشار تلویزیونی ، انتقال تاری را برای خطوط ارتباطی کوتاه ، مورد استفاده قرار می دهد. به عنوان مثال ، استودیو به فرستنده ، یا از محل واقعه زنده به ماشین حاوی تجهیزات ، یا مستقیمأ از محل یک واقعه زنده به استودیو. سیستم های تلویزیونی کابلی ، تعداد زیادی کانال تلویزیونی رنگی را می گیرد و یا توزیع می کند. فواصل تحت پوشش از چند متر تا چندین متر می باشد. برای CATV ، استفاده از تصاویری که مدوله فرکانس شده اند (FM) و عرض باندی برابر 20 مگا هرتز را اشغال می کنند ، متداول است. در ارسال تصاویر برای سیستم های نظارتی و سیستم های مراقبت از راه دور ، تار نوری با کابل هم محور به طور موفقیت آمیزی رقابت می کند. ممانعت از EMI و قابلیت پذیرش پایین در مقابل خسارت ناشی از رعد و برق در این کاربرد ها مهم هستند. مثال های خاص عبارتند از نظارت بر نیروگاه ها ، نظارت بر نقاط کنترل بحرانی در طول یک خط آهن ، توقف گاه ها ، و نظارت بر اطراف تأسیسات نظامی. سیستم های تاری مخصوصأ برای انتقال داده های دیجیتال ، به شکل داده هایی که توسط کامپیوتر تولید می شوند ، مناسب هستند. ارتباطات داخلی بین واحد پردازش مرکزی (CPU) و واحد های جانبی ، بین CPU و حافظه ، و بین CPU ها می توانند برقرار شوند. یک مثال خوب ، اتصال چند صد پایانه لامپ اشعه کاتدی (CRT) ، که در سر تا سر یک ساختمان چند طبقه قرار دارند ، به یک پردازشگر که در یک طبقه واقع شده است ، می باشد. وزن کم ، اندازه ی کوچک و ایمنی ناشی از عدم تشعشع خط انتقال ، تارها را برای انتقال داده ها به هر فاصله ای جالب توجه می¬کند. کاربرد های نظامی تار نوری زیاد است. این کاربرد ها شامل خطوط ارتباطی مخابراتی ، فرمان و کنترل در کشتی ها و هواپیما ها ، خطوط ارتباطی داده ها برای ایستگاه های زمینی ماهواره ، و خطوط انتقال برای ارتباطات ایستگاه فرمان رزمی می باشند. مشخصات مهم تارها عبارتند از : وزن کم ، اندازه ی کوچک ، ممانعت از EMI ، و عدم تشعشع سیگنال. در هواپیما ها و کشتی ها ، کم کردن خطرات برق گرفتگی ، آتش سوزی و جرقه ، دستاورد های قابل توجهی هستند. مقاومت زیاد در مقابل خوردگی استفاده از تارها را در دریا ، در داخل کشتی و یا در اقیانوس را توجیح می کند. در کاربرد های جبهه ای تارهای سبک وزن ، کابل کشی را سرعت می بخشند. یک کاربرد جالب موشک هدایت شده توسط تار است. در حالی که موشک در پرواز است ، تار از حلقه ای باز شده و با آن کشیده می شود. احساس کننده (Sensor) روی موشک از طریق تار اطلاعات تصویری را به ایستگاه کنترل زمینی متحرک ارسال می کند. باز هم از طریق تار ، فرامین از ایستگاه کنترل زمینی به موشک منتقل می گردند. احساس کننده های نوری بیان کننده ی کاربرد های مهمی از تار های نوری هستند ، هر چند که این احساس کننده ها صرفأ شبکه های مخابراتی نیستند. احساس کننده های تاری برای اندازه گیری درجه حرارت ، فشار ، میزان حرکت دورانی – خطی ، و سطوح مایعات مورد استفاده قرار گرفته اند. به عنوان مثال ، صوت سنج زیر آبی برای اندازه گیری اغتشاشات صوتی داخل آب مورد استفاده قرار می گیرد. یک طرح ساده مفهومی در شکل(1-1) نشان داده شده است. تار پیوسته نیست ، بلکه در آن یک قطعی وجود دارد. در محل قطع ، یکی از تار ها ثابت بوده و دیگری به یک دیافراگم بلندگو متصل است. موج صوتی دیافراگم را مرتعش و تار قابل حرکت را جا به جا می کند. بهره تزویج بر حسب دامنه و فرکانس جابجایی تغییر میکند. به این ترتیب ، توان رسیده به گیرنده مقیاسی از فرکانس و دامنه موج صوتی می باشد. در این سیستم ، تار به عنوان حس کننده و نیز به عنوان کانال انتقال برای اطلاعات عمل می کند. شکل 1-1 صوت سنج زیر دریایی . وقتی یک موج صوتی وجود داشته باشد ، تار سمت چپ جابجا می شود و مقدار نوری که از طریق شکاف تزویج میشود ، تغییر می نماید. تغییر شدت نور توسط گیرنده اندازه گیری میشود. جدول(1-1) فهرست کاربرد هایی از تار را که شرح دادیم ، نشان می دهد. چهار معقوله صوت ، تصویر ، داده و احساس کننده ها به بخش های فرعی تقسیم می شوند. جدول 1-1 کاربرد های تار نوری 1- صوت 1-1 خطوط تلفن : 1- بین اداری 2- بین شهری 3- زیر دریایی 2-1 خدمات مشترکین : 1- شهر تار کشی شده 3-1 خدمات عرض باند وسیع 1- خطوط ارتباطی نزدیک نیرو گاه ها 2- خطوط ارتباطی در خطوط فشار قوی 3- خطوط ارتباطی در طول راه آهن های برقی 4- ارتباطات میدان رزم 2- تصویر 1-2 انتشار تلویزیون 1- وقایع زنده 2- دوربین های کوچک TV 2-2 CATV 1- خطوط اصلی از منبع تا محل توزیع مرکزی 2- توزیع 3- انشعابات مشترکین 3-2 نظارت 1- گوشیاری از راه دور 2- موشک های هدایت شونده با تار 3- شهر تار کشی شده 3- داده ها 1-3 کامپیوتر ها 1- cpu به سیستم های اطراف 2- cpu به cpu 2-3 خطوط ارتباطی بین اداری 3-3 شبکه های ناحیه ای محلی 4-3 سیم کشی هواپیما 5-3 سیم کشی کشتی 6-3 ایستگا ه های زمینی ماهواره ای 5- احساس کننده ها 1-5 گردش سنج 2-5 صوت سنج زیر دریایی 3-5 وضعیت 4- 5 درجه حرارت فصل دوم: فیزیک موجبر های نوری 2- 1 طبیعت نور : تا اوایل قرن هفدهم این تصور می شد که نور جریانی از ذرات بسیار ریز است که توسط یک منبع تابش می شود واین ذرات در خط مستقیم حرکت می کنند و فرض شده بود که قادرند از مواد شفاف عبور کنند و در مقابل مواد تیره متوقف شوند. این تئوری نور هندسی ، بسیاری از پدیده های نور نظیر انعکاس و انکسار را توجیه می کرد ولی در مقابل پدیده هایی هستند تداخل و تجزیه نور ناتوان بود. در سال 1815 ، آگوستین فرسنل (Fersnel) ، نشان داد که اگر حرکت مستقیم نور با تقریبی با حرکت موجی توضیح داده شود ، می توان تجزیه ی نور را تشریح کرد. ماکسول در سال 1864 نظریه ای مبنی بر این که طبیعت موج نوری باید الکترومغناطیسی باشد را ارائه داد و با استفاده از نحوه ی پلاریزاسیون نوریا قطبی شدن ثابت کرد که نور از گروه امواجی است که در بحث انتشار ، مؤلفه ای ندارد و از انواع موج صفحه ای است. توضیح این که بر اساس اصل فیزیک نور ، امواج الکترومغناطیسی که از یک منبع کوچک ساطع می شوند ، می توانند به صورت کره هایی پشت سر هم که منبع نور در مرکز آنها است انتشار یابند ، که آن را نمایش موج کروی می نامیم. امواج الکترومغناطیسی به صورت صفحه ای نیز می توانند منتشر شوند. این دو انتشار موج را می توان در شکل های زیر مشاهده نمود. در شکل (2-1) ، خطوط کروی ، نقاط هم فاز را نشان می دهند و شعاع های نور که به صورت فلش نشان داده شده اند ، درست نظیر امواج سینوسی ترسیم می شوند. خطوط کروی با یکدیگر به اندازه یک طول موج فاصله دارند و وقتی طول موج نور خیلی کوچکتر از فاصله ای باشد که طی میکند ، شعاع های نوری به صورت نواری در می آیند و موج نوری به صورت یک صفحه ای در می آید و شعاع های نور عمود بر، نقاط هم فاز خواهند بود. به طور کلی ماکسول ثابت کرد که سرعت انتشار امواج الکترو مغناطیس3*10 m/s است که با سرعت نور برابر می باشد و این تئوری که نور یک موج الکترومغناطیس با طول موج خیلی کوتاه است را ارائه کرد. پانزده سال بعد از ارائه تئوری ماکسول ، هنریش هرتز(Hertz) ، با استفاده از یک مولد نوسان ساز موفق به تولید امواج الکترو مغناطیس با طول موج کوتاه (امواج مایکروویو) شد و نشان داد که این امواج کلیه ی خواص امواج نورانی را دارا هستند ، یعنی می توانند شکسته شوند ، منعکس شوند و همچنین در کانون عدسی جمع گردند. شکل 2-1 نمایش موج کروی، صفحه ای و شعاع های نوری 2-1-1 تعاریف و قوانین نور 2-1-1-1 ضریب شکست: ضریب شکست یکی از پارامتر های مهم نوری اجسام است. سرعت سیر نور در فضا برابر با299792 کیلومتر در ثانیه می باشد که تقریبأ آن را برابر با 3*10 m/s در نظر میگیرند که این سرعت به دو عامل (f) و طول موج (λ) بستگی دارد که بین آنها روابط زیر برقرار است. =c / ƒ λ یا C= f.λ هنگامی که نور به یک محیط عایق و غیر هادی مانند شیشه وارد می شود سرعت آن از سرعت نور در فضا کمتر و برابر مقدار V می شود. نسبت سرعت سیر در فضا به سرعت نور در محیط جدید ، برابر ضریب شکست آن محیط است و اگر ضریب شکست را با n نشان دهیم ، خواهیم داشت: n=c / v مقدارn برای محیط های مختلف فرق می کند ومی توان آن را از رابطه n=√εr به دست آورد که r ε میزان ممانعت از عبور میدان الکتریکی است که به ضریب نفوذ پذیری الکتریکی (permitivity) معروف می باشد. مقدارn برای بعضی از اجسام ، در جدول (2-1) نشان داده شده است. جدول 2-1 ضریب شکست اجسام اجسام ضریب شکست (n) هوا تقریبأ = 1 آب 1.33 الکل اتیلیک 1.36 کوارتز 1.46 شیشه 1.5 الماس 2.42 سرعت نور در هر محیطی به ضریب شکست آن محیط بستگی دارد و هر چه ضریب شکست محیط کمتر باشد سرعت نور و همچنین طول موج در آن محیط بیشتر می شود. 2-1-1-2 پدیده های تابش ، انعکاس وانکسار : حال با در نظر گرفتن شعاع های نوری که به صورت امواج صفحه ای در محیط های عایق حرکت می کنند ، پدیده های تابش (ncidence) ، انعکاس (reflection) ، انکسار(refrection) را بررسی می کنیم. زمانی که یک شعاع نور را به سطح جدایی دو محیط می تابانیم (تابش) ، قسمتی از آن به داخل محیط اول بازمی گردد (انعکاس) و بقیه ی این شعاع نورانی شکسته شده و به محیط دوم وارد می شود (انکسار) ، میزان انکسار نور در سطح جدایی دو محیط بستگی به اختلاف سرعت نور در دو محیط دارد. پدیده های تابش ، انعکاس و انکسار با فرض این که n2‹n1 باشد ، در شکل (2-2) نشان داده شده¬اند. شکل 2-2 پدیده های تابش ، انعکاس و انکسار 2-1-1-3 قوانین اسنل : رابطه ضریب شکست ، زاویه ی شکست و تابش که به عنوان قوانین اسنل شناخته می شوند ، به صورت زیر بیان می گردد : 1-زاویه ی انعکاس و زاویه ی تابش برای هر نوع محیط با هم برابرند. 1 θٰ =1 θ یا 1 ٰ1 = φ φ 2- شعاع های تابش ، منعکس ، شکست و خط عمود بر فصل مشترک دو محیط در یک صفحه قرار دارند که این صفحه بر صفحه جدایی دو محیط عمود است. 3- برای دو محیط مشخص ، نسبت سینوس زاویه ی تابش به سینوس زاویه ی شکست مقدار ثابتی است. Sinφ1 = n2 n1 sin φ1 = n2 sinφ2 2 n1φ طبق اصل بازگشت نور اگر جهت تابش را عوض کنیم مسیر حرکت نور عوض نمی شود یعنی اگر در امتداد شعاع شکست ، نوری را از n2 به محل قبلی بتابانیم ، شعاع شکست جدید بر شعاع تابش قبلی منطبق خواهد بود و نور از همان مسیر قبلی عبور می کند. 2-1-1-4 حالت های مختلف تابش نور در دو محیط مختلف(n1›n2): 1- اگر نوری از محیط n1 به طور عمودی بر فصل مشترک دو محیط بتابد ، بدون شکست وارد محیط n2 شده و از آن خارج می شود (شکلa-3-2) 2- اگر شعاع تابش به صورت عمودی نباشد و زاویه ی تابش1φو زاویه ی شکست 2φ باشد ، همواره2φ 1‹φ خواهد بود.(شکل b-3-2) 3- اگر زاویه ی تابش 1φ را بزرگتر کنیم ، زاویه ی شکست 2φ نیز افزایش می یابد ، اگر زاویه ی تابش را آنقدر زیاد کنیم که زاویه ی شکست مساوی 90 درجه بشود (2φ( 90= ، در این حالت انکسار نور وجود ندارد و انعکاس کلی رخ می دهد و زاویه ی تابش برابر cφ یعنی زاویه بحرانی می شود.(شکلc-3-2) 4- اگر زاویه ی تابش از زاویه ی بحرانی بیشتر شود (1›φcφ) انعکاس کلی رخ می دهد و شعاع تابش به محیط اول باز می گردد و از سطح مشترک دو محیط نوری به خارج ساطع نمی شود که این وضعیت ایدهآلی است که در فیبر های نوری جهت انتقال نور بدان نیازمندیم. در عمل مقداری انرژی نور از سطح شیشه نفوذ می کند و این همان چیزی است که به وسیله ی تئوری امواج الکترومغناطیس قابل توضیح است. (شکلd-3-2) شکل 3-2 نمایش زوایای تابش و شکست در حالت های گوناگون 2-2 انتقال نور در فیبر نوری : نور در کابل فیبر نوری از دو قسمت مغزی و پوشش (غلاف) عبور می کند که هر کدام ضریب شکست های متفاوتی دارند. ضریب شکست مغزیn1 و ضریب شکست پوشش n2 می باشد ، به نحوی که n1 بزرگتر از n2 می باشد . هنگامی که نور داخل مغزی می شود عینأ مانند حالتی است که نور از محیط غلیظ به محیط رقیق تابیده می شود. پس از برخورد نور به فصل مشترک دو محیط (مغزی و پوشش) ، منعکس شده و به محیط اول که همان مغزی فیبر نوری است ، باز می گردد و به همین ترتیب پس از بار ها انعکاس در طول مسیر به انتهای فیبر می رسد. باید توجه داشت که زاویه ی φ در این حالت بزرگتر از زاویه ی cφ (زاویه ی بحرانی) می باشد و اگر φ از cφ کمتر باشد ، نور تابیده شده از مرز بین مغزی وپوشش عبور کرده و در فیبر منتقل نمی گردد. بنابراین شرط انتقال نور در فیبر نوری را می توان به صورت cφ ‹φ نوشت. با توجه به قانون اسنل می توان نوشت : n1 sin φc = N2 sin φc = N2 N1 2-2-1 طیف الکترومغناطیسی : بیش از صد سال است که مزیت امواج الکترومغناطیس برای ارسال اطلاعات ، به اثبات رسیده است. بدان خاطر که مطلقأ ضرورتی ندارد از رسانای فلزی به عنوان وسیله ای برای انتشار آن ها استفاده شود. از طرفی، این امواج قادرند در محیط خلاء یا عایق یعنی نارسانای الکتریکی نیست با سرعت زیاد انتشار یابد. شمایی از طیف امواج الکترومغناطیس و کاربرد آن ها را در شکل (4-1) نشان داده ایم. نور قابل رویت فقط ناحیه باریکی را از 380 (بنفش) تا780 (قرمز) نانومتر اشغال می کند. این ناحیه در طول موجهای پایین به تشعشع فرا بنفش و در طول موجهای بالا به فرو سرخ محدود می شود. شکل2-4 طیف الکترومغناطیسی در ارتباطات راه دور با موجهای نوری ، ردیف طول موج نزدیک فرو سرخ برابر nm 1600-800 با طول موج های برتر nm1550 ،1300 ، 850، مورد استفاده قرار می گیرد. امواج الکترومغناطیس در خلاء با سرعت نور منتشر می شوند : 299792/456 C0 = موج الکترومغناطیس و بنابر این موج نوری در محیط بدون اتلاف و نا محدود به شکل مقطعی است و میدان الکتریکی و مغناطیسی آن در جهت عمود بر انتشار ، نوسان می کند.با نوسان میدان الکتریکی یا مغناطیسی در یک صفحه ، نوک بردار آن ها خط راستی را طی می کند و لذا به چنین موجی ، یک موج قطبی شده ی خطی می گویند. چنان چه نوک بردار ، یک دایره یا یک شکل کلی تر بیضی را ترسیم کند، در این صورت می گویند موج دارای قطبش دایره ای یا بیضوی است. شکل(4-2) انواع مختلف قطبش موج نوری منتشره در جهت z را نشان می دهد. شکل 2-5 انواع قطبش 2-2-2 زاویه ی پذیرش : زاویه ای است که نور بایست در محدوده ی آن به فیبر تابیده شود ، به عبارت دیگر ، زاویه ای است که نور تابیده شده به به فیبر باید با محور طولی ایجاد کند به طوری که پس از ورود به فیبر در مرز مغزی و پوشش خارجی بشکند و تمامأ به داخل فیبر منعکس شود. 2-2-3 انتشار نور با استفاده از شعاع نوری (نور هندسی) : روشی که برای مطالعه تئوریک مشخصات انتشار نور در یک فیبر نوری وجود دارد ، نور هندسی یا نمایش نور به صورت شعاع های نوری است ، این روش هنگامی که شعاع فیبر نوری در مقایسه با طول موج نور خیلی بزرگ و یا به عبارت دیگر وقتی که طول موج خیلی کوچک است ، ارائه می شود. از این روش برای فیبر های چند مدی که شعاع آنها نسبت به طول موج بزرگ است ، استفاده می گردد. مزیت شعاع نوری نسبت به آنالیز امواج الکترومغناطیسی (روش مدی) این است که آثار مستقیم فیزیکی بیشتری از مشخصات انتشار نور در فیبر نوری ارائه می دهد. علیرغم مفید بودن روش نور هندسی (شعاع نوری) ،محدودیتهایی در آن وجود دارد که یکی از مهمترین این محدودیت ها ، تجزیه و تحلیل فیبر تک مدی و یا فیبر های چند مدی است که باید با استفاده از تئوری الکترومغناطیسی (روش مدی) تشریح شود. همچنین مسائلی که تک رنگ بودن و یا تداخل را شامل شود نیز باید از روش الکترومغناطیس حل شوند. به علاوه زمانی که اطلاعاتی در مورد توزیع میدان هر یک از مد ها مود نیاز باشد لازم است از آنالیز مدی استفاده شود. اختلاف دیگری که بین روش شعاع نوری و آنالیز مدی وجود دارد این است که اگر یک فیبر نوری به طور یکنواخت و با یک شعاع ثابت خم شده باشد ، موج نوری در محل انحنا برای هر یک از مد ها ی خود مقداری تلفات تشعشع خواهد داشت در صورتی که در روش شعاع نوری ملاحظه می شود که بعضی از شعاع های نوری ، بدون تضعیف انعکاس کلی پیدا می کنند و به صورت هدایت شده در فیبر باقی می مانند. 2-2-4 انتشار نور با استفاده از آنالیز مدی (نور موجی) : برای شرح برخی از خواص فیبر لازم است از فرض موجی نور کمک گرفت. در تئوری شعاع نوری تنها شعاع هایی مجاز به انتشار در فیبر هستند که در آنها زاویه cφ ‹φ باشد و در تئوری موجی نور هنگامی که به فاز امواج صفحه ای مرتبط با شعاع های نوری توجه کنیم و آن را به حساب می آوریم آنهایی که زاویه هایشان بیشتر یا مساوی cφ است ، قابل انتشار در فیبر نوری می باشند. 2-2-5 تئوری مد در فیبر نوری : یکی از خواص عمده امواج نوری تداخل آنها می باشد. در صورتی که دو موج هم فاز باشند با یکدیگر جمع و در غیر این صورت یکدیگر را تضعیف می کنند ، بنابراین امواج نوری نمی توانند تحت هر زاویه ای در داخل موج بر (فیبر) منتشر شوند بلکه فقط در جهاتی که یکدیگر را تضعیف نمی کنند امکان انتشار وجود دارد. امواج مجاز و قابل انتشار را اصطلاحأ مد های فیبر می نامند. فصل سوم چگونگی انتقال 3-1 چگونگی انتقال : دیاگرام بلوکی کاملا کلی از یک سیستم مخابراتی در شکل(3-1) ، دیده می شود. توضیح مختصری از هر بلوک این شکل درک روشنی از اجزای یک سیستم مخابراتی به ما می دهد. خیلی از توضیحاتی که در این بخش به طور مختصر و فشرده داده شده است ، در قسمت های بعدی شرح داده خواهند شد. شکل 3-1 جزئیات یک سیستم مخابراتی 3-1-1 منشاء پیام : منشاء پیام میتواند اشکال فیزیکی متفاوتی داشته باشد. در اغلب اوقات منشاء پیام یک مبدل است که پیام غیر الکتریکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. نمونه های متداول شامل میکروفن ها برای تبدیل امواج صوتی به جریان های الکتریکی و دوربین های تلویزیونی برای تبدیل تصویر به جریان های الکتریکی می باشند. در هر حال ، چه در مخابرات نوری و چه در مخابرات الکتریکی ، اطلاعات قبل از ارسال ، باید به شکل الکتریکی باشد. 3-1-2 مدولاتور : مدولاتور دو کار اصلی انجام می دهد : اول ، پیام الکتریکی را به شکل مناسبی تبدیل می کند. دوم ، این پیام الکتریکی را بر روی یک موج تولید شده توسط منبع حاصل تأثیر می دهد. دو نوع مدولاسیون وجود دارد : آنالوگ و دیجیتال. سیگنال آنالوگ پیوسته است و فرم پیام اصلی را به طور دقیق بازسازی می کند. به عنوان مثال ، فرض کنید یک موج صوتی تک فرکانسی می خواهد ارسال شود ، اگر این موج به یک میکروفن وارد شود ، جریان الکتریکی وارد شده از آن ، همان شکل موج صوت ورودی را خواهد داشت. در این حالت مدولاتور نیازی به تغییر شکل دادن سیگنال ندارد. ممکن است نیاز باشد سیگنال تقویت شود به طوری که به طور کافی قدرت داشته باشد تا بتواند منبع حامل را متأثر کند. مدولاسیون دیجیتال مربوط به ارسال اطلاعاتی است که به شکل گسسته هستند. سیگنال دیجیتال یا روشن و یا روشن است. حالت روشن معرف یک و حالت خاموش معرف صفر است. این حالت ها رقم های باینری (یا بیت های) سیستم دیجیتال هستند. میزان یا سرعت داده تعداد بیتی است که در هر ثانیه ارسال می گردد (bps). ممکن است که این رشته پالس های روشن و خاموش ، فرم رمز شده یک پیام آنالوگ باشد. یک مبدل آنالوگ به دیجیتال پیام آنالوگ را به یک رشته ی دیجیتال تبدیل می کند. عکس این پردازش در گیرنده انجام می گردد که در آن رشته ی دیجیتالی به پیام آنالوگ تبدیل می شود. برای تأثیر دادن سیگنال دیجیتال روی یک موج حامل فقط کافی است که مدولاتور در مواقع مناسب ، منبع تولید موج حامل را روشن و یا خاموش کند. 3-1-3 منبع موج حامل : منبع حامل ، موجی را که اطلاعات بر روی آن ارسال می گردد تولید می کند. این موج حامل نامیده می شود. در مخابرات رادیویی ، حامل توسط یک نوسان ساز الکتریکی تولید می شود. برای سیستم های تار نوری ، دیود لیزری (LD) و یا دیود نور گسیل (LED) به عنوان منبع حامل به کار می روند. این ابزار را می توان نوسان ساز های نوری نامید. در حالت ایده آل ، این منابع نوری، امواجی پایدار ، تک فرکانس و با توان کافی برای پیمودن مسافت های دور ، تولید می کنند. 3-1-4 تزویج کننده های کانال(ورودی) : تزویج کننده ها اطلاعات را به داخل کانال اطلاعات وارد می کنند. این وسیله در یک سیستم انتشار رادیویی و یا تلویزیونی ، آنتن است. آنتن علائم را از فرستنده به کانال اطلاعات که در این حالت جو است ، انتقال می دهد. در سیستم های هدایت شده ای که سیم به کار می برند ، مثل خطوط تلفن ، تزویج کننده فقط اتصال دهنده ی ساده ای است به منظور وصل کردن فرستنده به خط انتقالی که به عنوان کانال انتقال اطلاعات به کار می رود. در سیستم نوری جوی ، تزویج کننده ی کانال یک عدسی است که برای همسو کردن نور منتشره از منبع و جهت دادن این نور به طرف گیرنده از آن استفاده می شود. در سیستم تاری مورد نظر ما ، تزویج دهنده باید به طور مؤثری پرتو نور مدوله شده را از منبع به تار نوری منتقل کند. 3-1-5 کانال ارتباطی : کانال ارتباطی عبارت است از مسیر بین فرستنده و گیرنده. در مخابرات تار نوری ، کانال یک تار شیشه ای یا پلاستیکی است. مشخصات مورد علاقه برای یک کانال اطلاعات شامل تضعیف کم و زاویه ی مخروطی پذیرش نور بزرگ است. تضعیف کم و گردآوری کارآمد و مؤثر نور از خصوصیات لازم برای انتقال ، برای مسیر های طولانی هستند. خاصیت مهم دیگر کانال اطلاعات زمان انتشار نور سیر کننده در آن است. در حالت کلی ، زمان سیر به فرکانس نور و مسیری که پرتو نور دارد ، بستگی دارد. وابستگی سرعت انتشار به فرکانس و به مسیر ، چه در مدولاسیون آنالوگ و چه در مدولاسیون دیجیتال منجر به محدود شدن میزان اطلاعات می گردد. 3-1-6 تزویج کننده کانال (خروجی) : در یک سیستم مخابراتی الکترونیکی جوی ، یک سیگنال را از کانال می گیرد و آن را به سایر قسمت های گیرنده منتقل می کند. در یک سیستم نوری ، تزویج کننده خروجی ، نور خارج شده از تار را به آشکار ساز نور هدایت می کند. 3-1-7 آشکار ساز : در این مرحله اطلاعات ارسالی باید از موج حاصل استخراج گردد. در یک سیستم الکترونیکی ، این مرحله ی فرآیند دمولاسیون می باشد که توسط یک مدار الکترونیکی مناسب انجام می شود. در سیستم تاری ، موج نوری توسط یک آشکار ساز نور به یک جریان الکتریکی تبدیل می شود. دیود های نوری نیمه هادی با طراحی های متنوع به طور بسیار متداول مورد استفاده قرار می گیرند. جریان تولید شده توسط این آشکار سازها متناسب با توان موجود در نور تابیده شده به آنهاست. چون اطلاعات در تغییرات نور جا دارد ، جریان خروجی از آشکار ساز ، اطلاعات را در بر خواهد داشت. این جریان دقیقا به شکل جریانی است که برای مدوله کردن منبع نور در فرستنده به کار گرفته شده است. خواص مهم آشکار سازهای نوری شامل اندازه ی کوچک ، اقتصادی بودن ، طول عمر زیاد ، کم بودن مصرف انرژی ، حساسیت بالا به سیگنال های نوری و پاسخ سریع به تغییرات تند در قدرت نوری است. خوشبختانه آشکار سازهای نوری که دارای این مشخصات باشند در حال حاضر در دسترس می باشند. 3-1-8 پردازشگر سیگنال : برای انتقال آنالوگ ، پردازش سیگنال شامل تقویت کنندگی و فیلتر کردن سیگنال است. علاوه بر فیلتر کردن سیگنال برای حذف مقدار ثابت جریان ، از انتقال بیشتر هر گونه فرکانس ناخواسته دیگر هم بایستی جلوگیری کرد. یک فیلتر ایده آل تمام فرکانس های موجود در اطلاعات ارسالی را از خود عبور داده و بقیه را حذف می کند. این عمل به وضوح اطلاعات ارسالی مورد نظر را بهبود می بخشد. فیلتر کردن مناسب ، نسبت توان سیگنال به توان چیز های ناخواسته را حداکثر می کند. نوسانات تصادفی در سیگنال دریافتی نویز نامیده می شوند. برای یک سیستم دیجیتالی ، پردازشگر علاوه بر تقویت کننده ها و فیلتر ها ممکن است شامل مدار های تصمیم باشد. در هر بازه زمانی مربوط به یک بیت ، مدار تصمیم ، تصمیم می گیرد که آیا در خلال این زمان یک و یا صفر دریافت شده است. اگر پیام اصلی به صورت آنالوگ بوده است ، پردازشگر دیجیتالی سیگنال علاوه بر این باید رشته صفر ها و یک های رسیده را کشف رمز نماید. این کار توسط یک مبدل دیجیتال به آنالوگ انجام می گیرد که شکل الکتریکی اطلاعات اصلی را دوباره به وجود می آورد. اگر ارتباط بین ماشین ها باشد ، ممکن است بدون تبدیل دیجیتال به آنالوگ ، شکل دیجیتالی برای استفاده مناسب باشد. 3-1-9 پیام خروجی : در این جا با دو حالت مواجه هستیم. در یک حالت ، پیام به یک شخص عرضه می شود که اطلاعات را می شنود و یا می بیند. برای دستیابی به این امر ، سیگنال الکتریکی باید به موج صوتی و یا تصویر قابل رویت تبدیل گردد. مدل های مناسب برای به انجام رساندن این تبدیل عبارتند از: بلندگو برای پیام های صوتی و لامپ های اشعه ی کاتدی ، شبیه آنچه در تلویزیون به کار می رود ، برای پیام های تصویری. در حالت دوم ، اشکال الکتریکی پیام که از پردازشگر سیگنال خارج می شود مستقیما قابل استفاده است. این وضعیت موقعی پیش می آید که به عنوان مثال کامپیوتر ها و یا سایر ماشین ها از طریق یکسیستم تاری به هم متصل باشند. همچنین موقعی که یک سیستم تاری فقط یک قسمت از یک شبکه ی بزرگ است ، مثل یک خط تاری بین مراکز تلفن یا یک خط اصلی تاری حامل چند برنامه ی تلویزیونی ، این حالت اتفاق می افتد. در این دو سیستم اخیر ، پردازش شامل توزیع سیگنال های الکتریکی به مقاصد مناسب نیز می باشد. وسیله ی خروجی خبر به طور ساده یک رابط الکتریکی از پردازشگر سیگنال به سیستم بعدی است. 3-2 عناصر خط انتقال فیبر نوری : قسمت های کلیدی خط انتقال فیبر نوری عبارتند از : فرستنده که شامل منبع نوری و مدار تحرک همراه آن است ، کابل که همراه آن است ، کابل که برای حفاظت مکانیکی و محیطی فیبر نوری داخل آن به کار می رود ، گیرنده که شامل آشکار ساز نوری به اضافه ی مدارات تقویت و بهبود سیگنال است و همچنین کانکتورهای کابل فیبر نوری که برای اتصال کابل به منابع مختلف استفاده می گردد. کابل فیبر نوری یکی از مهمترین عناصر خط انتقال می باشد. این کابل ، علاوه بر محافظت تارهای شیشه ای فیبر نوری در زمان نصب و سرویس ، ممکن است حاوی سیم های مسی برای تغذیه ی تکرار کننده ها مورد لزوم باشد که در فواصل معین برای تقویت و بازسازی متناوب سیگنال به کار می روند. درون کابل فیبر نوری معمولا چندین تار شیشه ای استوانه ای به نازکی مو ، وجود دارد که هر کدام از آنها یک کانال مستقل ارتباطی است. کابل فیبر نوری همانند کابل های مسی ، در هوا ، در کانال های زیرزمینی ، زیر دریا و یا در زیرزمین ، قابل نصب است. به دلیل محدودیت ساخت و یا نصب ، کابل های تکی معمولا به طول چند صد متر تا چند کیلومتر برای کاربرد های فواصل دور ساخته می شوند. طول حقیقی یک کابل ، با ملاحظات عملی مختلف از قبیل ، اندازه ی پیچش و وزن آن تعیین می گردد. از کابل های کوتاه تر معمولا در کانال های زیرزمینی استفاده می شود. کابل های بلندتر ، به صورت هوایی یا به شکل دفن مستقیم در زمین به کار می روند. خط کامل انتقال در فواصل دور ، با پیوند کابل های مختلف تکی به یکدیگر شکل می گیرد. یکی از مشخصه های اصلی فیبر نوری ، میزان تضعیف آن به عنوان تابعی از طول موج است. در تکنولوژی اولیه ، منحصرا از باند طول موج nm800-900 استفاده می شد ، زیرا در این ناحیه ، تار های ساخته شده در آن زمان حداقل تضعیف را در منحنی تضعیف کلی نشان می دادند و منابع وآشکار های نوری مناسب جهت کار در این طول موج ها در دسترس بودند. با کاهش غلظت یون های هیدروکسیل و ناخالصی های یون فلزی در ماده ی تار ، سازندگان بالاخره موفق به ساخت موج برهای نوری با تلفات بسیار پایین در ناحیه ی 1100-1600 nm شدند. پهنای باند این طیف را معمولا ناحیه ی با طول موج بلند می گویند. به دلیل این که تارهای سیلیکای خالص دارای حداقل اعوجاج سیگنال در طول موج 1300nm هستند ، بنابراین میزان علاقه به استفاده از این طول موج افزایش یافت. موقعی که سیگنال نوری ، مسافت معینی در تار نوری طی می کند ، ممکن است میزان تضعیف و اعوجاج سیگنال به درجه ای برسد که برای تقویت و بازسازی آن داخل خط انتقال ، به تکرار کننده های میانی نیاز باشد. تکرار کننده ی نوری مجموعه ای از یک گیرنده و یک فرستنده است که پهلو به پهلوی هم قرار گرفته اند. قسمت گیرنده ، سیگنال نوری را آشکار و تبدیل به سیگنال الکتریکی کرده و پس از تقویت و بازسازی ، به ورودی الکتریکی قسمت فرستنده ارسال می کند. قسمت فرستنده ، سیگنال الکتریکی را مجددا تبدیل به سیگنال نوری می کند و سپس به موجبر فیبر نوری می فرستد. البته با توجه به این که معمولا شبکه های کامپیوتری خیلی طولانی نیستند در آنها کمتر از تکرار کننده ها استفاده می شود. بیشتر کاربرد تکرار کننده ها در سیستم های مخابراتی است که در مسافت های طولانی از فیبر استفاده می کنند. 3-2-1 رابطه ی توزیع کننده ی داده ها در شبکه ی فیبر نوری(FDDI) : استاندارد FDDI توسط کمیته ی استاندارد ANSI X3T9.5 در سال 1980 وضع شد و سپس به ISO ارائه گردید. مؤسسه ی ISO نگارش جدیدی از استاندارد FDDI تعریف کرد که با استاندارد کنونی ANSI سازگار است. FDDI یک شبکه ی محلی با سرعت بالا است که از توپولوژی حلقوی با سرعت Mbps100 برای مبادله ی اطلاعات استفاده می کند _FDDI از دو حلقه استفاده می کند ، بنابراین توپولوژی حلقوی دوگانه (Dual Ring) نامیده می شود. این روش FDDI مشابه با استاندارد IEEE 802.5 درTOKen Ring می باشد. یکی از مهمترین خصوصیاتFDDI استفاده از رسانه ی انتقال فیبر نوری برای مبادله ی داده ها می باشد. مزیت مهم فیبر نوری نسبت به سیم مسی حفاظت و امنیت بالای آن می باشد ، زیرا در این رسانه سیگنال الکتریکی وجود ندارد که بتوان آن را شنود کرد ضمن آن که نویز بر آن تأثیر نمی گذارد. همان طوری که گفته شد ، FDDI از دو حلقه استفاده می کند که عبارتند از : حلقه ی اولیه (Primary Ring) و حلقه ی ثانویه (Secondary Ring). داده ها در حلقه ها در دو جهت مخالف انتقال می یابند. حلقه ی اولیه برای ارسال داده ها مورد استفاده قرار می گیرد و حلقه ی ثانویه برای مواقعی که حلقه ی اولیه از کار بیفتد به عنوان پشتیبان (Backup) حلقه به کار می رود. FDDI اجازه ی اتصال 1000 ایستگاه را به حلقه می دهد ضمن این که می تواند حداکثر تا 200 کیلومتر گسترش یابد. 3-2-2 شبکه ی نوری سنکرون (SONET) : SONET شبکه ای با سرعت بالا است که از کابل فیبر نوری به عنوان رسانه ی انتقال استفاده می کند. واژه ی SONET در آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می گیرد و عبارت است از استانداردی که توسط مؤسسه ی ANSI وضع شده است. اتحادیه ی ITN استانداردی برای SONET وضع نمود و آن را SDH نامید که در اروپا مورد استفاده قرار می گیرد. معماری نوری SONET بر اساس چهار رشته فیبر نوری و حلقه ای در دو جهت طراحی می گردد تا سرویس هایی با حداکثر اطمینان را ارائه نماید. نرم افزار های کاربردی جدید مثلCAD CAM و Media Images به پهنای باند وسیع تری نسبت به دیگر نرم افزار های کاربردی نیاز دارند وSONET دارای پهنای باند و سرعت ارسال بالایی می باشد. شکل 3-2 حلقه ی SONET های شبکه 3-2-2-1 مشخصات SONET : از برجسته ترین مشخصات SONET می توان موارد زیر را نام برد: 1- برای کلیه ی سطوح از روش مالتی پلکس کردن بایت استفاده می کند. 2- یک فن آوری با سرعت بالاست و دارای ویژگی اصلاح خودکار مسیر می باشد. 3- از روش های ملتی پلکس و دی مالتی پلکس استفاده می کند. 4- سیگنال الکتریکی پایه برای SONET سیگنال های حامل سنکرون سطح یک می باشد. 5- با سرعت 8000 فریم در ثانیه SONET را ارسال می کند. 6- سیگنال های کند تر می توانند بر روی سیگنال های سریع تر مستقیما مالتی پلکس شوند. 3-2-3 فرستنده های نوری : به دستگاه هایی که وظیفه ی تبدیل سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری را انجام می دهند ، منابع نور یا فرستنده های نوری می گویند که به طور کلی به دو دسته ی دیودهای منتشرکننده ی نور و دیودهای لیزری تقسیم می شوند که جهت مصارف خاص در انواع مختلف ساخته شده اند. 3-2-3-1 ویژگی های منابع نور مورد استفاده در سیستم های نوری : منابع نوری که در سیستم های نوری به عنوان فرستنده به کار گرفته می شوند باید دارای خواص زیر باشند: 1- طول موج : طول موج منبع نور باید به اندازه ای باشد که فیبر تلفات بسیار کمی داشته باشد و در عین حال پاشندگی آن نیز حداقل باشد. سیستم های اولیه از آلیاژ GaAs و در طول موج حوالی 0.8.5µm طراحی شده بودند. در سیستم های جدید طول موج در حوالی µm 1.3 و یا 1.55 µm طراحی می شود و بلورهای نیمه هادی که در این محدوده از طول موج به کار گرفته می شوند ترکیب InGaAsP و InGaAs و InGaAsb می باشند. 2- قابلیت اطمینان : عمر مفید طولانی ، بدون شک برای منبع نور مورد استفاده در سیستم های نوری از ضروریات است و به همین دلیل شرکت های سازنده در پی آن هستند که عمر چنین منابعی به حدود 106 ساعت (بیش از یک صد سال) برسد. 3- توان خروجی : منبع نور باید قادر باشد به آن اندازه توان به سیستم نوری تحویل دهد که جوابگوی تلفات بوده و حداقل توان دریافتی را به آشکارساز برساند ، در غیر این صورت اطلاعات آغشته به نویز شده و در آن محو می شوند و مخابره ی اطلاعت غیر ممکن می گردد. در حال حاضر توان در حدود (10-1) میلی وات بسیار معمول است. 4- راندمان توان : بهره یا راندمان در شبکه های فیبر نوری باید بیشتر از 10% باشد. 5- پهنای طیف : پهنای طیف منبع نور اثر شدیدی بر پهنای باند سیستم نوری دارد. در سیستم های پر ظرفیت که از فیبر تک مدی استفاده می شود ، به هر مقدار که پهنای باند بیشتری برای سیستم در نظر گرفته شود ، لازم است به همان مقدار پهنای طیف منبع کوچک تر گردد. 6- همگرایی : منبع نور باید از کیفیت خوبی برخوردار باشد به نحوی که بتوان آن را کاملا متمرکز کرد. این تمرکز هنگام تحویل توان از طرف منبع به داخل فیبر نوری از اهمیت فراوانی برخوردار است. 7- مدولاسیون : در سیستم های مخابرات نوری از نور به عنوان حامل (power out) ، استفاده می شود و اطلاعات سوار بر آن شده و ارسال می گردند ، لذا این مسئله که تا چه حد و با چه بازدهی بتوان نور را به وسیله ی سیگنال الکتریکی مدوله کرد از اهمیت شایانی برخوردار است. مدولاسیون در مخابرات نوری به دو روش امکان پذیر است ، یکی مدولاسیون مستقیم که در آن نور خروجی مستقیما مدوله می شود و دیگری روشی است که در آن نور خروجی پس از خروج از منبع نور به وسیله ی مدولاتور ، مدوله می گردد که آن را مدولاسیون خارجی می نامند. چگونگی انجام مدولاسیون مستقیم به این ترتیب است که با تغییرات جریان تزریقی به دیود منتشر کننده نور یا دیود لیزری ، می توان نور را مستقیما مدوله کرد. مدولاسیون مستقیم دارای محاسنی مانند : سادگی ، ارزانی ، کم بودن ولتاژ و توان است. در این روش با ولتاژ اعمال شده ای در حدود 2 الی 3 ولت و با توانی کم می توان مدولاسیون را انجام داد. از سوی دیگر در مدولاسیون خارجی انواع مختلف مدولاسیون امکان پذیر و مدولاسیون با سرعت های بسیار زیاد قابل دستیابی است. 8- شکل، وزن و اندازه : منبع نور باید از نظر شکل ، وزن و اندازه ، متناسب با سایر اجزاء سیستم نوری باشد. 3-2-3-2 تفاوت نور لیزر و نور معمولی : فوتون لامپ نئون (نور معمولی) به وسیله ی تشعشع خود به خودی به وجود می آیند و فوتون های نور لیزر به وسیله ی تشعشع برانگیخته می شوند و این فرق اساسی لیزر و نور معمولی است. فوتون های نور معمولی چون به طور دلخواه و خود به خودی و با تأخیر زمانی از مدار بالا تر به مدار پایین تر می آیند و در جهات مختلف انتشار پیدا می کنند ، هم فاز نیستند ولی فوتون های نور لیزر ، هم فاز می باشند زیرا ناشی از الکترون هایی هستند که از مدار مشخصی به مدار مشخص دیگر روانه می شوند ، لذا انرژی فوتون ها یکسان و در نتیجه فرکانس آنها مشخص و در یک خط مشخص طیف نوری قرار دارد. هم فاز و یک رنگ بودن نور لیزر باعث شده است که این نور دارای انرژی فوق العاده ای باشد. نور لیزر را می توان تا فاصله های دور فرستاد بدون آنکه واگرا (باز) شود ، همچنین می توان آن را در قطر بسیار کوچکی متمرکز نمود. لیزر در انواع مختلف ، مانند لیزر جامد ، لیزر گازی و ... ساخته شده است ، اما منابع نور مورد استفاده در شبکه های فیبر نوری از نوع لیزر جامد نیمه هادی ها می باشند. 3-2-3-3 خصوصیات دیود منتشر کننده ی نور : دیود منتشر کننده ی نور مورد استفاده در یک سیستم نوری دارای ویژگی هایی از قبیل درخشش زیاد ، توان خروجی و بازدهی بالا در هنگام اتصال به فیبر می باشد. 3-2-3-4 خصوصیات دیود لیزری : مشخصات لیزر عبارتند از : پهنای طیف باریک ، بهره کوپلینگ زیاد ، پهنای باند خوب ، تلفات کوپلینگ کم ، توان خروجی خوب ، سرعت مدولاسیون زیاد ، خطی بودن ضعیف ، حساس نسبت به حرارت. شکل (3-3) را ملاحظه فرمایید. شکل 3-3 دیود های لیزری 3-2-4 آشکارساز های نوری (Optical Detector) : در سیستم های فیبر نوری نوعی آشکارساز نوری در طرف گیرنده ی نور مورد نیاز است تا نور مدوله شده را که در طول فیبر منتشر شده ، آشکار کند. به عبارت دیگر سیگنال های نوری را به سیگنال های الکتریکی تبدیل نماید. این آشکارسازها از نوع فتو دیود های نیمه هادی هستند که به راحتی به فیبر ها کوپله می شود. یک آشکارساز ایده آل باید دارای ویژگی های زیر باشد : • حساسیت زیاد به نور (در طول موج منبع نور) • پهنای باند خوب • زمان سریع پاسخ به نور • نویز کم • پایداری مشخصات در صورت تغییرات شرایط خارجی • قابلیت اطمینان • عدم نیاز به ولتاژ های زیاد • اندازه ی کوچک • قیمت کم دو نوع اصلی ، فتو دیود نیمه هادی (pin Diode) ، و دیود نوری بهمنی( Photo Diode Avalanche) APD دارای شرایط فوق می باشند. شکل 3-4 فتو دیود نیمه هادی فصل چهارم ساختمان فیبر نوری 4- ساختمان فیبر نوری : تار نوری از دو بخش اصلی تشکیل می شود : هسته و پوشش ساخته شده از یک ماده ی شفاف نوری (مثلا شیشه سیلیکای گداخته) ، و روکش. هسته در مرکز تار نوری قرار دارد و برای هدایت نور به کار می رود. هدایت موج فقط در داخل هسته امکان پذیر است ، زیرا ضریب شکست هسته n1 از ضریب شکست پوشش n2 بزرگ تر است. مد ها با انعکاس کلی مداوم در حد فاصل هسته و پوشش ، درون هسته باقی می مانند. روکش در حقیقت لایه ای است که ضمن تولید ، سطح پوشش را مستقیما در بر می گیرد. برای تزویج نور به داخل یا خارج تار و یا اتصال تار ها به یکدیگر ، بایستی بتوان روکش را از آن جدا کرد. روکش ضمن این که می تواند از چندین لایه ی پلاستیکی تشکیل شود ، می بایست تمام طول تار را بدون هیچ گونه لختی یا تغییراتی در ضخامت آن ، به شکل یکنواخت بپوشاند. روکش ممکن است دارای نمای رنگی و در صورت لزوم نشانه های حلقوی باشد. ضریب شکست روکش ، از ضریب شکست پوشش بیشتر است ، و بنابراین نور وارد شده ناخواسته به داخل پوشش پس از طی چندین متر در داخل پلاستیک آن جذب می شود. نمونه هایی از ضرایب شکست تار نوری : هسته 48/1 ، پوشش 46/1 ، روکش 52/1 روکش از نظر مکانیکی باید تار نوری را در مقابل آثار خارجی و نیرو های جذبی بر شیء که ممکن است آن را در حد میکرو متری خم کرده و سبب تضعیف اضافی شوند ، محافظت کند. 4-1 شیمی موجبر های نوری 4-1-1 شیشه سیلیکای گداخته : یک دوم وزن قشر جامد بیرونی زمین را اکسیژن و یک چهارم آن را سیلیسیم تشکیل می دهد. در جدول تناوبی عناصر ، اکسیژن عنصر 8 و سیلیسیم عنصر 14 است. فراوانی این دو عنصر به دلیل آن است که قشر زمین اساسا از کوارتز ترکیبات آن با اکسید های فلزی یعنی سیلیکات ها تشکیل شده است. کوارتز که از نظر ترکیب شیمیایی به آن دی اکسید سیلیسیم SiO2 می گویند ، بیشتر به شکل کوارتزیت ظاهر می شود و یکی از اجزای شن یا ماسه است. قرار گرفتن صخره ی آتش فشانی به ویژه سنگ خارا در معرض هوا ، موجب پدید آمدن شن در دوره ی تاریخی زمین شده است. کوارتز بلوری در خالص ترین شکل آن یعنی صخره بلوری که مانند آب شفاف است ، یافت می شود. مشخصات نوری و مکانیکی آن ، غیر یک روند است یعنی در جهت محور های منفرد بلور متفاوت است. امروزه کوارتز را به واسطه ی کاربرد های گوناگونش در تکنولوژی مثلا به عنوان تشدید کننده کوارتزی و عنصر فعال از نظر نوری ، و یا در پیزو الکتریسیته ، با تحرک رشد بلور در اطراف هسته ، به شکل مصنوعی تولید می کنند. شیشه سیلیکای گداخته بر خلاف کوارتز ، بی شکل یا غیر بلوری و ذوب شیشه ای جامد شده ای از دی اکسید سیلیسیم است که فقط به خاطر چسبندگی و غلظت زیاد آن ، جامد به نظر می رسد. این شیشه نقطه ی ذوب ندارد و در عوض ، در درجه حرارت های بالا تر فقط به شکل فزاینده ای نرم می شود و مستقیما از این حالت بدون عبور از حالت مایع ، به شکل پودر در می آید. چسبندگی ، خاصیت اصلی برای فرایند تولید و تغییر شکل شیشه است. اصطکاک داخلی در شیشه سیلیکای گداخته را با این پارامتر تعریف می کنند. این پارامتر را با ŋ نشان می دهند و واحد آن دسی پاسکال ثانیه است. یک دسی پاسکال ثانیه (dpa.s) = 1g / cm.s چسبندگی در شیشه سیلیکای گداخته ، با افزایش درجه حرارت T به شکل یکنواخت کاهش می یابد. (شکل 4-3) شکل 4-1 چسبندگی شیشه سیلیکای گداخته نظر به این که منحنی چسبندگی بر حسب درجه حرارت فاقد نقاط برجسته است ، لذا برای مقاصد عملی ، چندین درجه حرارت مهم را به کمک لگاریتم چسبندگی تعریف کرده اند (جدول 4-1). نقاط بالایی و پایینی تاباندن در مرزهای ناحیه ی تبدیل سیلیکای گداخته یعنی در نقاط گذار از حالت روان کششی به حالت شکنندگی آن قرار دارند. شکل بدنه ی شیشه سیلیکای گداخته در ناحیه ی نرم شدن ، به دلیل وزنش تغییر می کند. جدول 4-1 تعریف چندین مقدار درجه حرارت برای شیشه سیلیکای گداخته با Log η چسبندگی Log η تعریف درجه ی حرارت در شیشه سیلیکای گداخته (C°) 6/7 نقطه ی نرم شدن 1730 13 نقطه ی تابانیدن 1180 5/14 نقطه ی کشش 1075 4-1-2 تولید شیشه سیلیکای گداخته : شیشه سیلیکای گداخته کاملا خالص را معمولا از رسوبSiO2 به حالت بخار حاصل از ترکیب تتراکلرورسیلیسیم بسیار فرار با اکسیژن و تصاعد گاز کلر تهیه می کنند. انتخاب ترکیب SiCl4 به این سبب است که بر خلاف SiO2 ، می توان آن را به شکل بسیار خالص با روش تقطیر به دست آورد. معادله ی واکنش مطابق زیر است : Sio2 + 2cl2 : 1700c° SiCL4 + O2 امروزه موجبر های نوری مصرفی در ارتباطات نوری را مطابق فرآیند فوق تهیه می کنند. همان طور که می دانیم ، ضریب شکست شیشه عامل مهمی برای انتشار نور در داخل موجبر نوری است. این عامل را می توان با تغلیظ مناسب یا افزایش اندازه های دقیقی از اکسید ها در مدت زمان فرآیند رسوب بخار تنظیم کرد. مثلا حسب مورد در شیشه هسته ی تار نوری ، با اضافه کردن فلوئور (F) یا تریاکسید بور (B2O3) ضریب شکست کمتر ، و با افزایش دی اکسید ژرمانیوم (GeO2) یا پنتا اکسید فسفر (P2O3) ، ضریب شکست بیشتری به دست می آید. به هر حال ، تفاوت های ضریب شکست که به این صورت در شیشه سیلیکای گداخته حاصل می شود ، نسبتا محدود است. ضریب شکست n شیشه سیلیکای گداخته ی تغلیظ شده به عنوان تابعی از غلظت تغلیظ کنندگی این مواد ، در شکل (4-4) ترسیم شده است. شکل 4-2 ضریب شکستSiO2 با مواد تغلیظ کننده مختلف افزایش این اکسید ها در دی اکسید سیلیسیم نهایت خالص ، نه فقط ضریب شکست را تغییر می دهد بلکه روی سایر عوامل نیز تأثیر می گذارد. بنابراین ، مشخصات انبساط خطی به واسطه ی تغییرات درجه حرارت در شیشه های سیلیکای گداخته ی تغلیظ شده و تغلیظ نشده با یکدیگر متفاوت است. این مسئله نیز دارای اهمیت بسیار است که با ترکیب مولکول های خارجی ، پراکندگی نور و در نتیجه تضعیف نور منتشره افزایش می یابد. دلیل دیگر تضعیف در هنگام عبور نور از میان شیشه سیلیکای گداخته ، جذب به وسیله ی انتقالی نظیر Feو Cu وCo وCr وNi وMn و جذب به وسیله ی آب به شکل یون های OH است. در آلودگی های بسیار ناچیز شیشه به خاطر وجود این فلزات و یون های OH ، تفاوت های نوری زیادی به وجود می آید. غلظت این ناخالصی ها را بر حسب PPm (قسمت در هر میلیون ) یا ppb (قسمت در هر بیلیون) یعنی یک قسمت آلودگی در هر میلیون یا بیلیون قسمت ماده ی اصلی ، می سنجند. هنگامی که برای تهیه ی موجبر های نوری ، به جای اکسید سیلیسیم کاملا خالص از شیشه ی مرکب مانند شیشه ی قلیلیی سیلیکات سرب یا شیشه بورو سیلیکات سدیم به عنوان ماده ی خام استفاده می شود ، تضعیف بیشتری به سبب ناخالصی ها به دست می آید. شیشه ی معمولی مانند شیشه های پنجره یا نوشابه ضمن دارا بودن مزایای مکانیکی وتولیدی ، حاوی اکسید های اضافی است و لذا از شفافیت کمتری برخوردار است. 4-1-3 خصوصیات ماده : شیشه سیلیکای گداخته ، محیطی یک روند است یعنی این که خواص فیزیکی آن در تمام جهات برابر است. رفتار آن با تغییر سریع درجه حرارت ، کاملا روشن است. به واسطه ی دارا بودن ضریب انبساط حرارتی خطی و بی نهایت کوچک (در جدول 4-2) ، در مقابل تغییرات درجه حرارت ، به نحو فوق العاده ای مقاوم است. جدول 4-2 مشخصات شیشه سیلیکای گداخته مشخصه واحد مقدار چگالی Y g / cm2 2/2 ضریب یانگ E N / mm2 72500 تنش برشی G N / mm2 30000 ضریب انبساط حرارتی - K 1 -7 10 * 5/5 4-3 انواع فیبر نوری : اولین کابل فیبر نوری طی سال های 1970 تا اواخر سال 1980 ساخته شد که اتلاف تقریبا پایینی داشت. سال بعد ، کابل فیبر نوری تک مدی با اتلاف پایین تر و پهنای باند بالا ساخته شد. به طور کلی ، کابل فیبر نوری را می توان از چند جهت دسته بندی نمود که عبارتند از: 1- انواع کابل فیبر نوری از نظر شیوه ی انتقال 2- انواع کابل فیبر نوری از نظر محافظت 3- انواع کابل فیبر نوری از نظر روکش به طور کلی در شبکه های فیبر نوری ، معمولا از سه نوع کابل فیبر نوری استفاده می شود که عبارتند از : کابل فیبر نوری پلاستیکی (Plastic Cable Optical) ، کابل فیبر نوری شیشه ای ( Optical Fiber Glass) و کابل فیبر نوری با پوشش پلیمر سخت ( Hard- Polimer Fiber). 4-3-1 انواع کابل فیبر نوری از نظر شیوه ی انتقال : از نظر شیوه ی انتقال نور دو نوع فیبر نوری وجود دارد که عبارتند از : فیبر های چند حالته (Multi Mode Fiber or MMF) ، و فیبر های تک حالته (Single Mode Fiber) ، که در ادامه در مورد انواع و ویژگی های هر کدام ، توضیح داده می شود. 4-3-1-1 فیبر چند حالته : نوعی کابل فیبر نوری با مغزی شیشه ای است که قطر متداول آن بین 50 تا 100 میکرون می باشد. (متداول ترین قطر 5/62 میکرون است) فیبر چند حالته پهنای باند بالایی در سرعت های زیاد و در فواصل متوسط (حداکثر تا مسافت 2 کیلومتر) در اختیار ما قرار می دهد. در این نوع فیبر همان گونه که در شکل های (4-5) و (4-6) نیز پیدا است موج های نورانی در مسیر های متعدد و با طول موج بین 850 تا 1300 نانومتر پراکنده می شوند. این نوع فیبر برای مسیر های طولانی استفاده نمی شود زیرا تقسیم شدن نور در مسیر های متعدد در فواصل دور ممکن است باعث تغییر سیگنال در دریافت نهایی شود و در نتیجه داده ی انتقالی نامعلوم و یا نا کامل باشد. 4-3-1-1-1 انواع فیبر های چند حالته : 1- فیبر چند حالته با ضریب شکست پله ای : یک مغزی بزرگ با قطر بالا تر از 100 میکرون دارد. ضریب شکست مغزی در همه جای آن یکنواخت و ثابت است. ممکن است تعدادی از اشعه های نوری در یک مسیر مستقیم و بقیه به صورت زیگزاگ در آن انتقال می یابند ، که پوشش فیبر آن ها را به داخل بر می گرداند. شکل 4-3 فیبر چند حالته با ضریب شکست پله ای 2- فیبر چند حالته با ضریب شکست تدریجی : از یک مغزی با ضریب شکست تدریجی ساخته شده است که تغییرات ضریب شکست مغزی آن از محور فیبر تا فصل مشترک مغزی و پوشش آن به تدریج کم می شود. یعنی ضریب شکست مغزی به صورت تابعی از شعاع آن تغییر می کند ولی ضریب شکست غلاف همان مقدار ثابت ¬¬n2 باقی می ماند. نحوه ی انتشار در این نوع فیبر در شکل (4-6) نشان داده شده است. شکل 4-4 فیبر چند حالته با ضریب شکست تدریجی 4-3-1-2 فیبر تک حالته : فیبری با مغزی شیشه ای و با قطر 3/8 تا 10 میکرون می باشد. فیبر تک حالته به دلیل قطر کمی که دارد فقط یک روش انتقال (به صورت مستقیم) در آن وجود دارد. پهنای باند آن از فیبر چند مدی بالا تر است اما نیاز به یک منبع نور با پهنای طیفی باریک دارد. فیبر تک حالته سرعت انتقال بالا تری نسبت به چند حالته داشته و بیش از 50 برابر فاصله فیبر چند حالته را در اختیار ما قرار می دهد. به همین دلیل هزینه اش نیز بیشتر است. قطر کوچک مغزی در این نوع فیبر هر تغییر ناشی از روی هم افتادگی پالس های نورانی را از بین برده و کمترین تضعیف و بیشترین سرعت انتقال را برای هر نوع انتقال داده ای فراهم می آورد. فیبر تک حالته قادر است طول موج های بین nm1300 تا nm1320 را انتقال دهد. پس از فیبر های تک حالته ی معمولی دو نوع فیبر دیگر برای بالا بردن کارایی این فیبر ها ، عرضه شد. نوع اول ، Premium SMF ، فیبر نوری تک حالته ای است که میزان اتلاف آن نسبت به فیبر تک حالته ی معمولی کمتر است و نوع دوم یعنی فیبر تک حالته Dispersion shifted SMF فیبری است که هم میزان اتلاف و هم میزان پراکندگی آن نسبت به فیبر تک حالته ی معمولی کمتر می باشد. شکل 4-5 فیبر تک حالته 4-3-2 انواع کابل فیبر نوری از نظر حفاظت : از نقطه نظر حفاظت فیبر از نیرو های خارجی ، کابل های فیبر نوری به دو نوع Loss Buffer و Tight Buffer تقسیم می شوند. 4-3-2-1 Loss Buffer : در ساخت Loss Buffer ، فیبر داخل یک لوله ی پلاستیکی که قطر درونی آن به طور قابل ملاحظه ای بزرگ تر از خود فیبر است ، قرار می گیرد. درون لوله ی پلاستیکی و اطراف فیبر معمولا با یک ماده ی ژلی پر می شود که فیبر داخل این ژل آزاد است. Loss Buffer تا حدودی فیبر را در برابر نیرو های مکانیکی خارجی محافظت می کند و همچنین به دلیل وجود ژل در اطراف فیبر ، در برابر گرما ، سرما و در نتیجه انبساط و انقباض به طور قابل ملاحظه ای ایمن است. Loss Buffer معمولا برای نصب در محیط های بیرونی ، کاربرد های هوایی ، کانالی و در زیر خاک استفاده می شود. 4-3-2-2 Tight Buffer : در این نوع کابل همان گونه که در شکل (4-8) نیز دیده می شود ، یک روکش پلاستیکی چسبیده به فیبر وجود دارد و مانع از آزاد بودن فیبر می شود. این نوع روکش برای اتصال به اجزای شبکه بسیار مناسب است زیرا این روکش از شکستن فیبر جلوگیری می کند. فیبر های Tight Buffer اغلب برای کاربرد های داخل ساختمان ، منابع تغذیه ساختمان های مرکزی و کاربرد های عمومی به کار برده می شوند. شکل 4-6 Tight Buffer و Loss Buffer 4-3-3 انواع کابل فیبر نوری از نظر روکش : تقسیم بندی دیگری نیز از نظر روکش فیبر در نظر گرفته شده است که عبارت است از : In Door ، Out Door ، Out Door - In Door . 4-3-3-1 In Door: یک پوشش پلاستیکی نازک دارد و این سبب ایجاد قابلیت انعطاف برای آن می شود اما در برابر فشار های محیطی استقامت و پایداری کمی دارد به همین دلیل برای کار های داخل ساختمانی از آن استفاده می شود. Patch Cable نمونه ای از این روکش را دارد. دو نمونه از این نوع کابل را در شکل (4-9) میتوانید مشاهده نمایید. شکل 4-7 دو نمونه از کابل های In Door 4-3-3-2 out Door: دارای پوشش ضخیمی است که به نسبت کاربرد ، جنس روکش آن تغییر می کند. به دلیل داشتن این پوشش ضخیم کابل انعطاف کمی دارد و برای کابل کشی در محیط های بیرونی و مسیر های طولانی از آن استفاده می شود. انواع کابل های خاکی ، زیر آبی ، هوایی و ... از این نوع هستند. در شکل (4-10) می توانید دو نمونه از انواع Out Door را برای آشنایی بیشتر ببینید. شکل 4-8 دو نمونه از کابل های Out Door 4-3-3-3 In Door ، Out Door : دارای شرایطی ما بین کابل های In Door وOut Doorمی باشد ، که نمونه ای از آن کابل های فیبر نوری کانالی هستند. در شکل (4-11) ، چند نمونه از انواع Tight Buffer را می توانید مشاهده نمایید. شکل 4-9 چهار نمونه از کابل های In Door ، Out Door 4-3-4 انواع کابل فیبر نوری از نظر ماده ی سازنده : در شبکه های فیبر نوری ، بیشتر از سه نوع کابل فیبر نوری استفاده می شود که عبارتند از : کابل فیبر نوری پلاستیکی (plastic Clad Optical) ، کابل فیبر نوری شیشه ای (Glass Optical) ، و کابل فیبر نوری با پلیمر سخت (Hard – Polimer Clad Fiber). 4-3-4-1 کابل فیبر نوری شیشه ای : فیبر نوری شیشه ای رشته ی بسیار نازکی است شامل یک استوانه ی جامد و عایق به نام هسته با شعاع a و ضریب شکست n1 که مغزی فیبر نیز نامیده می شود و توسط یک لایه ی خارجی جامد و عایق به نام پوشش با قطر n2 و ظریب شکست d احاطه شده است ، به طوری که (n2) می باشد ، این پوشش را غلاف فیبر نیز می گویند. غلاف باعث کاهش اتلاف پراکندگی ناشی از ناپیوستگی های سطح مغزی می شود و قدرت تحمل مکانیکی فیبر را نیز افزایش می دهد ، همچنین از ورود و جذب عوامل خارجی به سطح مغزی جلوگیری می کند. فیبر ها را در یک محفظه ی پلاستیکی به نام روکش محافظ (n2› n1) قرار می دهند تا مقاومت فیبر نوری در برابر تنش های مکانیکی افزایش یابد. این روکش مانع تغییر شکل فیبر و خراشیدگی سطح آن می شود. جنس مغزی و پوشش این فیبر ها از شیشه است. شیشه ای که در این فیبر ها به کار رفته بسیار خالص و شفاف و از جنس دی اکسید سیلیکون یا کوارتز است. این فیبر ها کمترین اتلاف و بیشترین قیمت را در بین فیبر های نوری دارند و دارای پهنای باند بیشتر می باشند. فیبر های شیشه ای در شبکه های محلی ، شهری و مخابراتی استفاده می شوند و بهترین طول موج برای ارسال داده ها در آن ها 1300 نانو متر است. شکل (4-12) این نوع فیبر را به همراه لایه های داخلی آنها نشان می دهد. شکل 4-10 اجزاء فیبر نوری شیشه ای 4-3-4-2 کابل فیبر نوری پلاستیکی : مغزی و پوشش این کابل ها از جنس پلاستیک است ، پلاستیک مغزی معمولا از جنس PMMA (Poly Methy1 Methacrylate) ، می باشد که با یک لایه فلوروپلیمر پوشیده شده است. فیبر های پلاستیکی ضخامت بسیار بیشتری نسبت به دیگر فیبر ها دارند ، ضخامت اغلب این فیبر ها 1000 میکرومتر و اندازه ی هسته یا مغزی آنها 980 میکرو متر می باشد. با وجود این ضخامت زیاد ، حتی اگر انتهای فیبر اندکی کثیف شده ، یا آسیب دیده باشد و یا اگر محور نور اندکی خارج از مرکز باشد ، همچنان ارسال اطلاعات امکان پذیر می باشد و به همین دلیل کار نصب این نوع فیبر ها بسیار آسان است. در فیبر های با ضخامت زیاد ، مانند فیبر های نوری پلاستیکی ارسال نور را تا 96% توسط هسته انجام می شود. شکل (4-13) اندازه ی بزرگ این فیبر در مقایسه با سایر فیبر ها به خوبی مشخص است. شکل 4-11 مقایسه ی اندازه ی POF با سایر فیبر های نوری برای منبع ماژول های فرستنده و گیرنده در فیبر های نوری پلاستیکی معمولا از یک LED (قرمز ) 650 نانو متر استفاده می شود ، که این امر باعث کاهش هزینه در شبکه می شود. در مقایسه با فیبر های نوری شیشه ای ، میزان اتلاف در فیبر ها ی نوری پلاستیکی بیشتر است و به همین دلیل این فیبر ها برای ارسال اطلاعات در مسافت های طولانی تر از 50 متر مناسب نیستند و اغلب از آن ها در شبکه های خانگی استفاده می شود. با توجه به این که فیبر نوری پلاستیکی در برابر ارتعاش و خمیدگی مقاوم است علاوه بر کاربرد های معمول آن ، در قطار ها و اتومبیل ها نیز استفاده می شود. همچنین چون این فیبر ، نور بسیار باریک وابسته به اشعه ی مادون قرمز را عبور می دهد ، می تواند برای نور سرد (نوری که گرما تولید می کند) و ساخت تجهیزات نیمه رسانا و جلوه های نوری در کار های هنری استفاده شود. مزیت دیگر فیبر های پلاستیکی سبکی و وزن کم آن ها در مقابل سایر کابل های انتقال داده است. شکل (4-14) مقایسه ی بین وزن کابل فیبر نوری پلاستیکی و سایر کابل ها را نشان می دهد. شکل 4-12 مقایسه ی وزن POF با سایر کابل های شبکه مغزی این فیبر ها به سه صورت ضریب شکست پله ای (Step – Index or SI- POF) ، ضریب شکست تدریجی (Graded- Index or GI- POF) ، ضریب شکست چند پله ای (Multi Step - Index) ، ساخته می شود. در بیشتر فیبر های با مغزی پلاستیکی از روش پله ای برای انتقال داده استفاده می شود ، اما روش تدریجی برای سرعت های بالا و ارسال اطلاعات با حجم بالا مناسب است. در فیبر های با ساختار چند پله ای برای ارسال اطلاعات از هر دو اصل پله ای و تدریجی استفاده می شود. در این ساختار پهنای باند افزایش پیدا کرده و تولید انبوه بسیار آسان تر می شود. بهترین طول موج ارسال داده در فیبر های پلاستیکی ، طول موج 650 نانومتر است زیرا همان گونه که در شکل (4-15) نیز نشان داده شده است ، در این طول موج ، فیبر کمترین میزان اتلاف را دارا است. شکل (4-13) طول موج POF 4-3-4-2-1 کاربرد های کابل فیبر نوری پلاستیکی : 1- شبکه های خانگی 2- رابط تجهیزات صوتی و تصویری 3- کنترل تجهیزات صنعتی (اتوماسیون) 4- شبکه های قطار ها و ماشین ها 5- سنجش از راه دور 6- کنترل وسایل انتقالگ 7- استفاده در جلوه های هنری 8- کاربرد های پزشکی فیبر های نوری پلاستیکی ابتدا در ژاپن و در صنایع ماشین سازی استفاده شدند و سپس در صنایع ارتباطات مورد توجه قرار گرفتند. اما دلیل این علاقه زیاد به POF چیست؟ 1- نیاز به قیمت پایین برای شبکه های فیبر نوری 2- استحکام و دوام بالا 3- تصویب استاندارد 13994b 4- کاربرد های گوناگون 5-نصب آسان کانکتور ها 6- فرستنده و گیرنده های ارزان 7- تعمیر و نگهداری آسان 8- اندازه ی کوچک کانکتور ها ی آن نسبت به کانکتور ها ی فیبر نوری شیشه ای 9-انعطاف پذیری در مقابل ضربه ، نوسان و ارتعاش 10- مشکلات امنیتی کمتر نسبت به فیبر های نوری شیشه ای 11- پیشرفت فنی در LED ها ، VCSEL ها ، PMMA با ضریب شکست تدریجی و PF هاوFiber. فیبر های نوری پلاستیکی معایبی مانند : اتلاف بالا و قابلیت اشتعال نیز دارند ، با این همه پیش بینی شده است که بازار POF از 500 میلیون دلار در سال 2002 به 2 بیلیون دلار در سال 2007 رشد پیدا خواهد کرد. 4-3-4-3 کابل نوری با پوشش پولیمر سخت : در این نوع کابل های نوری از پلاستیک به عنوان پوشش فیبر و از شیشه سیلیکا به عنوان مغزی استفاده گردیده است. میزان اتلاف در این فیبر ها کمتر از فیبر های نوری پلاستیکی و بیشتر از فیبر های نوری شیشه ای است ، همچنین قیمت و پهنای باند آنها بیشتر از فیبر های پلاستیکی و کمتر از فیبر های شیشه ای می باشد. چون مغزی و روزنه ی عددی ، در این نوع فیبر ها بزرگ است می توان فیبر را به ماژول های نوری با قیمت پایین متصل کرد که در نتیجه این فیبر ها را مقرون به صرفه تر از فیبر های نوری شیشه ای می کند. همچنین چون پهنای باند این فیبر ها بیشتر از فیبر های پلاستیکی است ، برای ارسال اطلاعات تا مسافت 100 متر می توان از آنها استفاده کرد. کار سمبل کردن این فیبر ها به دلیل استفاده از کانکتورهای نوع crimp & cleave ، به آسانی و در زمان بسیار کوتاه (کمتر از 3 دقیقه) و بدون عملیات چسب زدن پالیش برای یک کانکتور دوتایی (duplex connector) انجام می شود. از کابل فیبر نوری با پوشش پولیمر سخت ، بیشتر برای شبکه هایی که احتیاج به سرعت بالا دارند و طول آنها کم است ، مانند شبکه های اداری و کارخانه ها استفاده می شود ، همچنین از این کابل در تجهیزات صنعتی و پزشکی ، سیستم های چراغانی و طیف نما ، واگن های راه آهن و انتقال صدا و تصویر در سالن های موسیقی استفاده می شود. شکل 4-14 ساختار فیبر نوری H-PCF 4-3-4-3-1 خصوصیات کابل فیبر نوری با پوشش پلیمر سخت : • اسمبل آسان • اتلاف خمیدگی پایین • روزنه ی عددی بالا • قیمت پایین دستگاه های انتقال داده • بهترین طول موج ارسال داده (850 نانومتر) 4-4 تکنولوژی ساخت : تارها با روش های متعددی ساخته شده اند. ما روش بوته ی مضاعف (duble crucible) ، برای ساخت مستقیم تارها و چندین روش برای تولید پیش شکل ها (perform) را توصیف خواهیم کرد. تارها در یک عمل مجزا از پیش شکل ها کشیده می شوند. 4-4-1 روش بوته مضاعف : روش بوته مضاعف در شکل (4-17) نشان داده شده است. شیشه هسته به صورت مذاب در ظرف داخلی قرار دارد و شیشه پیوسته به صورت مذاب ظرف بیرون را اشغال می کند. دو شیشه ی مذاب در ته ظرف بیرونی به هم می رسند و تشکیل یک هسته ی پوشیده شده با شیشه می دهند. این مخلوط مذاب ، کشیده شده و به شکل تار درمی آید. در اولین نگاه چنین به نظر می آید که روش بوته مضاعف می تواند فقط تارهای ضریب شکست پله ای تولید کند. این درست نیست. اگر بگذاریم که شیشه های هسته و پوسته پس از این که به هم می رسند در یکدیگر نفوذ نمایند ، تارهای ضریب شکست تدریجی می توانند تولید شوند. نفوذ باعث یک تغییر تدریجی در ضریب شکست بین شیشه های هسته ، پوسته می شود. با مقداری دقت ، با افزودن شیشه به طور مداوم به بوته ، ساخت تار پیوسته با طول زیاد میسر می گردد. شکل 4-15 فرایند ساخت تار با روش بوته مضاعف 4-4-2 سیلیس رسوب یافته دپ شده(doped deposited silica) ،(DDS) : فرایند ساختی که بیشترین مورد استفاده را دارند شامل ساخت یک تار پیش شکل توسط رسوب بخار ترکیبات شیشه ای می باشند. این فرایند سیلیس رسوب یافته دپ شده (DDS) ، رسوب دهی بخارشیمیایی (CHEMICAL VAPOR DEPOSITION) ، (cvd) ، یا اکسیده کردن فازی بخار (vapor phase oxidization) ، (VDP) ، نامیده می شود. سیلیس خالص به عنوان یک ماده ی مبنا مورداستفاده قرار می گیرد و برای ایجاد تغییرات کم موردنیاز در ضریب شکست مقادیر کمی ناخالصی (مثل GeO2 و B2O3 و P2O5 ) به آن افزوده می شود. پیش شکل استوانه ای حاصل ، دارای تغییرات مورد نظر ضریب شکست می باشد ، اما سطح مقطع عرضی آن چندین برابر تار نهایی است. یک پیش شکل نمونه دارای یک متر طول و 2 سانتی متر قطر می باشد. این قطر 160 برابر قطر یک تار با قطر پیوسته 125 میکرومتر است. تارهای پیوسته ای با طول چندین کیلومتر می توانند از پیش شکلی با این اندازه کشیده شوند. سه فرایند DDS : رسوب بیرونی (External deposition) ، رسوب محوری (Axial deposition) ، رسوب داخلی را شرح می دهیم. 4-4-2-1 رسوب بیرونی : رسوب بیرونی توسط هیدرولیزشعله که در شکل (4-17) نشان داده می شود ، به رسوب دهی بخار شیمیایی بیرونی (External chemical vapor deposition) (CVD بیرونی) ، اکسیده کردن فازی بخار بیرونی (OUTSIDE Vapor Phase Oxidation) (OVPO) ، رسوب دهی بخار بیرونی (Outside Vapor Deposition) ، و احتمالا اسامی دیگری موسوم است. بخار مواد در یک شعله اکسیده می شوند. مشعل به طور جانبی حرکت کرده ، ذرات شیشه را روی یک میله ی چرخان رسوب می دهد. رسوب تشکیل یک پودر یا دوده روی میله می دهد. بعد از این که رسوب کامل شد ، مواد رسوبی سفت می گردد و میله بیرون کشیده می شود. تیوپ حاصل سپس به طور گرمایی فرو می ریزد (توسط گرم کردن به درجه ای که برای نرم کردن آن کفایت کند) ، و یک پیش شکل جامد تولید می کند. شکل 4-16 رسوب دهی بخار شیمیایی بیرونی CVD بیرونی) 4-4-2-2 رسوب محوری : رسوب محوری در شکل (4-19) نمایش داده شده است. این فرآیند ، که به رسوب دهی بخار محوری (axial vapor Deposition) (VAD) ، یا رسوب دهی محوری بخار (Vapor Axial Deposition) (VAD) ، موسوم است ، شکل دیگری از رسوب دهی بیرونی است. در این حالت ، رسوب روی انتهای یک میله ی در حال چرخش می نشیند. همین که پیش شکل ساخته شد ، میله بیرون کشیده می شود. با این روش ، یک هسته پیش شکل خیلی طویل می تواند ساخته شود. با داخل کردن هسته پیش شکل به درون یک تیوپ شیشه ای با ضریب شکست کمتر و کشیدن تار از تیوپ یک تار پوشش داده شده می تواند ساخته شود. این وضعیت ، ((میله در لوله)) (Rod _ In _ Tube) است. شکل (4-17) رسوب دهی بخار محوری 4-4-2-3 رسوب داخلی : رسوب داخلی در شکل (4-20) نمایش داده شده¬است. اسامی مختلف آن عبارتند از رسوب¬دهی بخار¬شیمیایی داخلی (Internal CVD) ، (CVD داخلی) ، رسوب¬دهی بخار شیمیایی اصلاح¬شده (Modification MCVD) (MCVD) ، و رسوب¬دهی بخار (IVD) . در این فرآیند ، بخارهای مواد¬شیمیایی روی جدار داخلی یک تیوپ شیشه¬ای در حال چرخش رسوب می¬کنند. یک مشعل متحرک اکسوهیدروژن (Oxyhydrogen) در طول تیوپ حرکت می¬کند و ماده¬ی رسوب داده شده را به منظور تشکیل یک فیلم شفاف شیشه¬ای ذوب می¬نماید. همان¬طور که مشعل کرارا در طول تیوپ حرکت می¬کند ، لایه ای روی لایه¬ی دیگر رسوب می¬کند. به طور معمول ، 30 الی 300 لایه رسوب می¬کنند. با تغییر غلظت ناخالصی¬ها ، ضریب شکست می¬تواند از لایه¬ای به لایه¬ی دیگر تغییر کرده ، یک نماد ضریب شکست تدریجی ایجاد نماید. شکل 4-18 CVD اصلاح¬شده قبل از آنکه تیوپ مسدود شود ، رسوب کامل می¬گردد. تیوپ قبل از آنکه تار از آن کشیده شود ، با کمک حرارت به صورت یک پیش¬شکل جامد در¬می¬آید. توسط یک فرآیند MCVD غنی شده با پلاسما (Plasma _ Enhanced MCVD) (PVCD) ، که در شکل (4-21) نشان داده شده است ، میزان ساخت را می توان افزایش داد. پلاسما (منطقه ی گازهای یونیزه شده¬ای که به طور الکتریکی گرم شده¬اند) میزان واکنش¬های شیمیایی را در داخل تیوپ افزایش می-دهد. در این حالت رسوب سریع تر از حالت متداول MCVD تشکیل می¬شود. شکل (4-19) MCVD غنی شده با پلاسما. سیم پیچ RF گرم¬کننده و مشعل به طور مستقل از یکدیگر در طول تیوپ حرکت می¬کنند. 4-4-3 کشیدن تار : پیش ساخته¬ها توسط ساختاری شبیه به آنچه در شکل (4-22) نشان داده می شود کشیده می شوند و به شکل تار در می¬آیند. پیش¬شکل به وسیله¬ی دقیقی متصل است که آن را با سرعت مناسب به داخل کوره می¬برد. فرآیند کشیدن تار به گونه¬ای طراحی شده¬است که تار با تغییرات قطر تا حد امکان کم تولید نمایند. این امر تضعیف را حداقل کرده و قدرت آن را بهبود می¬بخشد. کنترل دقیق قطر به منظور سازگار کردن تارها با اتصال دهنده¬های دقیقی که برای تلفات اتصال کم طراحی شده¬اند ، نیز مورد نیاز است. در ضمن کشیدن ، قطر به طور مداوم توسط یک وسیله¬ی اندازه¬گیری دقیق ، مثل یک میکرومتر لیزری ، اندازه¬گیری می¬شود. شکل (4-20) سیستم کشیدن و پوشش دادن تار همان طور که در شکل (4-22) نشان داده می شود ، بلافاصله بعد از آنکه تار کشیده شده و اندازه گیری می شود یک روکش اولیه به آن اعمال می گردد. روکش سپری است برای محافظت تار از رطوبت و خراشیده شدن. مواد مناسب پوشش عبارتند از کاینار(Kynar) ، چسب اپوکسی ، سیلیکن RTV ، و چسب پخته شده با نور UV . به دلایل اقتصادی ، میزان تارکشی سریع مورد علاقه می باشد. تارکشی به مقدار یک متر بر ثانیه به طور معتدلی سریع است. سرعت¬های بیشتر با برج¬های کششی خاص ممکن است. 4-4-3-1 سیلیس پوشش شده با پلاستیک : تارهای PCS با کشیدن یک پیش شکل سیلیس خالص به روش نشان داده شده در شکل (4-22) می توانند ساخته شوند. پوشش دهنده ، که در شکل نشان داده می شود ، شامل ماده ی پوسته ی پلاستیکی است. فصل پنجم طراحی¬شبکه¬ی کابل 5- طراحی شبکه¬ی کابل : یک شبکه¬ی کابل نوری شامل تعدادی از کابل¬های طولی نصب شده و متصل به یکدیگر است که تا اولین اتصال¬های غیر دائم یا رابط¬ها در دو سرشان ادامه دارد. 5-1 جنبه¬های طراحی مکانیکی : هدف اصلی در طراحی جنبه¬های مکانیکی ، ساختن کابل نوری به نحو مطلوب و مناسب با شرایط محیطی است تا بتواند تارهای نوری را از آثار خارجی کاملا محافظت کند. بین شبکه¬های خارجی ، داخلی و ویژه بر حسب نوع کاربرد تفاوت وجود دارد. کنترل چندین پارامتر ، به خصوص در مورد شرایط مسیر و عملیات نصب دارای اهمیت است. این پارامترها عبارتند از: 1- مسیر راه : برای تعیین زوایای فراز و نشیب ، رودخانه¬ها و جاده¬های عبوری از بالا و پایین و همچنین تعداد منحنی¬های بحرانی (با توجه به زوایا) ، می بایست از نقشه¬های مسیر و محیط استفاده کنیم. 2- طبیعت ناحیه : برای این منظور لازم است ناحیه را از نظر این که جلگه¬ای ، کوهستانی ، جنگلی ، باتلاقی و دریاچه¬ای و ... است ، مشخص کنیم. 3- نوع خاک : آیا خاک رطوبتی ، رسی یا شنی است ؟ آیا دارای آلودگی¬های شیمیایی است؟ 4- رویه ی نصب : کابل¬ها از نظر دفن در زمین و یا کشیدن در کانال¬ها ، با یکدیگر متفاوتند. درجه حرارت در خاک و عمقی که کا بل¬ها در آن نصب می¬شوند را باید در نظرگرفت. هنگام کشیدن کابل در کانال¬ها ، طول کابل و حداکثر نیروهای کششی ممکن وارد شده به حلقه کشش روی کا بل یا گیره ی آن باید مورد ملاحظه قرار گیرد. کابل¬های نوری در مقایسه با کابل¬های فلزی هادی به خاطر داشتن وزن سبک ، قابلیت انعطاف زیاد و قطر نسبتا کوچک ، نیازی به عملیات نصبی خاص ندارند. در ضمن نصب ، شعاع¬های خمش نباید از مقادیر تعیین شده در فهرست آنها ، کمتر باشد. پس از ملاحظات پارامترهای مندرج در فهرست بهترین روش نصب را باید انتخاب کرد. ساختمان کابل را از نظر انتخاب صحیح و اندازه¬ی ابعاد اجزای ساختار آن باید به نحوی طراحی کرد تا از صدمه¬های مکانیکی ، حرارتی و شیمیایی که دائما روی مشخصات مکانیکی آن تاثیر می-گذارند ، مصون بماند. در هر صورت مهم است که حداکثر طول¬های ممکن را با در نظر گرفتن این که افزایش¬های تضعیف ناشی از اتصال های جوش به حداقل ممکن خود برسند ، به کار بریم. تا کنون نصب کابل¬های به طول 5000 متر و بیشتر از آن ، معمول شده است. کابل¬های نوری را در بسیاری از حالت¬ها مخصوصا در مواقع اطمینان از عدم افزایش نیروی کششی ، به سبب وزن کم آنها ، با دست نصب می کنند. ولی تحت این شرایط امکان یادداشت کردن نیروی کششی اعمال شده در هنگام نصب وجود ندارد. روش دیگر برای نصب کابل¬های نوری ، استفاده از هوای فشرده برای تزریق آنها به داخل کانال¬هاست. این روش در زمین مناسب با نسبت بهینه¬ی قطر کانال به تار نوری ، تا طول تقریبی 1000 متر امکان¬پذیر است. هنگام نصب طول¬های بسیار بلند کابل نوری (به طور مثال ، بیشتر از 2 کیلومتر در یک جهت) ، از یک یا چند واحد جمع کننده¬ی میانی با نیروی خودکار استفاده می کنند. برای استفاده ی بهتر از کانال¬های نصب شده ی قبلی ، امکان کشیدن تا چهار کانال پلاستیکی در داخل آنها وجود دارد. با این تقسیمات ، چندین کابل به شکل مستقل از هم قابل نصب هستند. 5-2 تزویج کننده : رابط¬ها را برای اتصال تارهای نوری در مسیرهای انتقال به کار می¬برند ، به طوری که ضمن ایجاد تسهیل در قطع تارها ، تلف پایینی در موقع اتصال از طریق آنها به دست می¬آید. بسته به تلف افزوده¬ی رابط¬ها و قطر هسته¬ی تارهای نوری ، از چندین تکنیک برای برقراری حدود تغییرات مجاز مکانیکی در رابط¬ها استفاده می¬شود. این تکنیک¬ها بر¬اساس کارشان به دو نوع تقسیم می¬شوند. نوع اول بر مبنای تزویج عدسی(شکل 5-1) ، و نوع دوم براساس تزویج سربهسر تارهاست(شکل 5-2). شکل 5-1 اساس تزویج لنزی شکل 5-2 اساس تزویج سربه¬سر 5-2-1 تزویج عدسی : در تزویج عدسی ، از عدسی¬ها یا سایر سیستم¬های هم¬ارز تصویری برای تبدیل نور خارج شده از انتهای تار فرستنده به پرتوی موازی با قطر بیشتر و سپس تمرکز دوباره¬ی آن به سر تار گیرنده ، استفاده می¬شود. مزیت این نوع تزویج ، بخشی به دلیل حد مجاز تغییرات بیشتر در ناحیه¬ی جدایی اتصال است (در شکل 5-1) به صورت صفحه مشخص شده است). به هر حال این مزیت در قبال موازنه بین تلف اضافی ناشی از انعکاس¬ها در مرزهای مشترک با ضرایب شکست مختلف سیستم¬های تصویری ، واحد مجاز تغییرات کاهشی در غیر هم¬محوری تغییرات زاویه¬ای به-دست می¬آید. بناباین در کاربردهای عملی ، به طور مثال برای تزویج دیودهای نیمه¬هادی به تارهای نوری ، رابط¬های با تزویج سربه¬سر را ترجیح می¬دهند. 5-2-2 تزویج سربه¬سر تزویج سربه¬سر دارای این مشخصه است که صرف¬نظر از این¬که سطوح خروجی و ورودی نور ، تارهای نوری و یا دیودها باشند ، به شکل موازی و چسبیده به یکدیگر قرار می¬گیرند(شکل (5-2)). رابط¬ها فقط با این شکل قرارگیری است که دارای تلف پایینی در ناحیه-های طول موجی 850 ، 1300 ، 1550 نانومتر هستند. به منظور ارزیابی کیفیت تکنیک انتقال در اتصال رابط ، لازم است که اندازه¬ی افزایش تضعیف را پس از قرار¬دادن آن در مسیر انتقال نوری تعیین کنیم. تلف افزوده با حدود تغییرات مجاز در قسمت¬های رابط و تار نوری تعیین می¬شود. به¬طور کلی جابه¬جایی محوری(شکل5-3-A) ، ناهم¬محوری زاویه¬ای (شکل5-3-B) و جدایی سرهای انتهایی تارها (شکل5-3-C) باید به حداقل ممکن کاهش یابد. سرهای انتهایی باید کاملا تمیز و خشک باشند. شکل (5-3-A) جابه¬جایی محور تارها ، شکل (5-3-B)ناهم¬محوری زاویه¬ای تارها ، شکل (5-3-C)جدایی سرهای انتهایی تارها به عنوان یک اصل کلی باید در نظر داشته باشیم که با انعکاس¬های در حد فاصل هوا و شیشه ، نه فقط تلفاتی رخ می¬دهد(تلفات فرنل(Fernel Losses)) ، بلکه تغییراتی نیز در تضعیف به¬وجود می¬آید. این اشکال¬ها با استفاده از روکش عایق و یا مایع تطبیق¬دهنده¬ی ضریب شکست ، قابل کاهش هستند. 5-3 اتصال دو فیبر به صورت دائمی (Splice) : Splice به معنی اتصال دائمی یک کابل¬فیبرنوری به یک کابل¬فیبرنوری دیگر می¬باشد. از¬این¬رو با کانکتور که یک اتصال موقت و غیردائم است متفاوت می¬باشد. در شبکه¬های فیبرنوری گاهی به اتصال دائم دو فیبر به یکدیگر نیاز داریم. برای مثال ، فیبر در یک نقطه از مسیر شکسته می¬شود که تعویض کل کابل امکان ندارد ، در این صورت بهترین کا اتصال دائم دو کابل به یکدیگر می¬باشد. اغلب سازندگان کابل¬های فیبرنوری آن¬ها را در اندازه¬های 1 تا 6 کیلومتری تولید می¬کنند. برای مثال اگر یک ارتباط 100 کیلومتری نیاز بلشد ، باید کابل¬های کوچک را به یکدیگر متصل کنیم. مورد دیگری که از اتصال دائم استفاده می¬شود ، اتصال دو نوع مختلف کابل فیبرنوری است ، مانند یک کابل زره¬دار شده بین¬ساختمانی و یک کابل سبک¬تر داخل¬ساختمانی. باید توجه داشت که کانکتور ، یک اتصال موقت است و نسبت به اتصال دائم ، اتلاف بالایی دارد. همچنین ممکن است در اثر مرور زمان و یا عوامل محیطی برای آن مشکل ایجاد شود ، به همین دلیل نمی¬توان از آن برای اتصال دائم استفاده نمود. در حالی که با اتصال دائم می¬توان دو فیبر را در هر مکان و در هر محیط خاص ، از قبیل دریا ، زیرخاک ، هوایی و یا داخل کانال به یکدیگر متصل نمود و سال¬ها نیز از آن استفاده کرد. نمونه¬ای از اتصال دائم چند نوع کابل فیبر نوری با اندازه¬های مختلف در شکل(5-4) آورده شده است. اتصال دائم کابل¬های فیبرنوری به دو روش زیر امکان¬پذیر است: الف- اتصال دائمی دو فیبر به روش هم¬جوشی ب- اتصال دائمی دو فیبر به روش قفل¬شدن شکل (5-4) چند نمونه از اتصال دائم 5-3-1 اتصال دائمی دو فیبر به روش هم¬جوشی : بهترین روش برای اتصال دو فیبر می¬باشد. در این روش با استفاده از یک دستگاه خاص به نام Fusion Splicer ، دو فیبر با یک قوس الکتریکی به طور ثابت حرارت دیده ، در یکدیگر ذوب شده و به صورت یک فیبر یک تکه درمی-آید. این روش دارای اتلاف بسیار پایینی است اما دستگاه¬ها و تجهیزات آن بسیار گران هستند. در ایران بیشتر از این روش برای اتصال دائم استفاده می¬شود.(شکل¬های (5-5)و(5-6) را ملاحظه نمایید.) شکل(5-5) دو نوع دستگاه Fusion Splicer شکل (5-6) یک نوع دستگاه Fusion Splicer 5-3-2 اتصال دائمی دو فیبر به روش قفل شدن : در این روش دو فیبر را از قسمتی که می¬خواهیم به هم وصل کنیم ، در یک محفظه¬ی مخصوص قرار می¬دهیم ، به صورتی که انتهای دو فیبر در مقابل یکدیگر قرار گیرند. در داخل این محفظه مایعی به نام تطبیق دهنده قرار دارد که خصوصیات نوری آن مانند فیبر است و نور می¬تواند داخل آن از یک فیبر به فیبر دیگر انتقال یابد. این محفظه با استفاده از دستگاه خاصی به نام Fiber Lock کاملا قفل شده و در جعبه Splice closure (جعبه¬هایی هستند که بعد از اتصال دو فیبر ، آن¬ها را در این جعبه¬ها قرارمی¬دهند تا محل اتصال از اثرات مخرب محیطی ، کشش¬های احتمالی و ... مصون بماند.) از مزایای این نوع اتصال دائم این است که چندین بار می¬توان اتصال را باز نموده و دوباره دو فیبر را به هم متصل نمود. دستگاه¬های مورد استفاده در این روش نسبت به روش هم¬جوشی ارزان-تر هستند. میزان اتلاف این روش نسبت به روش قبل بیشتر است. شکل ( 5-7) دستگاه Fiber Lock ساخت شرکت 3M نتیجه¬گیری: اولین مزیتی که فیبرنوری دارد این است که از تمام محیط‌های انتقالی که وجود دارد چه وایرلس و سیمی، و چه هدایت شده و غیرهدایت شده پهنای باند بیشتری به ما می‌دهد یعنی در حقیقت می‌تواند اطلاعات بیشتری ارسال کند. ارتباطات ماهواره‌ای تنها فناوری است که می‌تواند با فیبرنوری در زمینه انتقال داده‌ها رقابت کند. ولی چون فرکانس لیزری که استفاده می‌شود از فرکانسی که در امواج ماهواره‌ای استفاده می‌شود بیشتر است بنابراین داده‌های بیشتری از طریق فیبرنوری انتقال داده می‌شود. استفاده از فیبرنوری یک روش نسبتا ایمن برای انتقال داده است زیرا برعکس کابل‌های مسی که دیتا را به صورت سیگنال‌های الکترونیکی حمل می‌کنند فیبرنوری در مقابل سرقت اطلاعات آسیب‌پذیر نیست. یعنی کابل فیبرنوری را نمی‌توان قطع کرده و اطلاعات را به سرقت برد. مسئله دیگر ارزان قیمت بودن آن است به ویژه در مقایسه با ارتباطات از طریق ماهواره. یکی دیگر از مزایای فیبرنوری در مقایسه با کابل‌های سیمی و کواکسیان سبک بودن و راحتی تعبیه آن بین دو نقطه است. نکته بعدی این است که سیستم‌های کابلی در طول انتقال نیاز به تکرارکننده یا ریپیتر زیادتری برای تقویت امواج دارند درحالی که برای یک سیستم کابل نوری به علت افت بسیار کمی که دارد تعداد تکرارکننده کمتری استفاده می‌شود باید گفت هرچه فیبر خالص‌تر و دارای طول موج بیشتری باشد پورت‌های نور کمتری جذب و تضعیف سیگنال کمتر می‌شود و در نتیجه نیاز به تکرارکننده که یک سیگنال را دریافت کرده و قبل از ارسال به قطعه بعدی فیبر، آن را تقویت می‌کند کاهش می‌یابد و همین باعث می‌شود قیمت تمام شده سیستم پایین بیاید. از طرف دیگر فیبرهای نوری از عوامل طبیعی کمتر تاثیر می‌پذیرند. بدین صورت که میدان‌های مغناطیسی و یا الکتریکی شدید بر آن هیچ تاثیری نمی‌گذارد و خطر تداخل امواج پیش نمی‌آید به همین دلیل می‌توان آنها را برخلاف کابل مسی از کنار کابل‌های فشار قوی یا ژنراتورهای برق عبور داد. همچنین خواصی همچون ضد آب بودن آن باعث شده تا از آن، روز به روز به طور گسترده‌تری استفاده شود. برای این که دیگر در فیبرنوری با سیگنال الکتریکی سروکار نداریم باید از ادواتی مثل تقویت‌کننده‌ها و آشکارسازهای نوری استفاده کنیم که تا حدودی گران است. از سوی دیگر از فیبرنوری فقط می‌توان برای انتقال اطلاعات آن هم به صورت شعاع‌های نوری استفاده کرد و نمی‌توان برای انتقال الکتریسیته استفاده کرد. اتصال فیبرنوری به یکدیگر بسیار مشکل و وقت‌گیر و نیاز به یک کادر فنی سطح بالا دارد یکی از ایرادهای مهمی که به فیبرنوری وارد می‌شود این است که به راحتی کابل‌ها را نمی‌توان پیچ و خم داد زیرا زاویه تابش نور در داخل آن تغییر کرده و باعث می‌شود نور از سطح آن خارج شود و از طرف دیگر آنها را نمی‌توان به راحتی قطع کرد و برای قطع آنها نیاز به تخصص ویژه‌ای است چون در غیر این صورت زاویه شکست عوض می‌شود. استفاده از حسگرهای فیبرنوری برای اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت و جابجایی آلودگی آب‌های دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس بهره گرفته می‌شود. یکی دیگر از کاربردها فیبرنوری در صنایع دفاعی و نظامی است که از آن جمله می‌توان به برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشک‌ها و ارتباط زیردریایی‌ها اشاره کرد. فیبرنوری در پزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارد از جمله در دزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازه‌گیری خون و مایعات بدن. ظرفیت و سرعت زیاد و ایمنی اطلاعات از دلایل اصلی استفاده از شبکه فیبرنوری است. فیبرنوری در اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی، صنایع دفاعی و نظامی و پزشکی به کار گرفته می‌شود مزایای فیبرنوری در مقایسه با کابل مسی: فیبرنوری سبک تر و ارزانتر از کابل مسی است و حجم کمتری را اشغال می کند. ظرفیت انتقال فیبرنوری چندین هزار برابر کابل مسی است، بطوریکه در کشور ژاپن، یک تار فیبرنوری نه هزار و 500 ارتباط و درایران می تواند حدود چهار هزار ارتباط تلفنی را برقرار کند. فیبرنوری فاقد اثرات نویز محیطی است و طول عمرش هم بیشتر است، همچنین در انتقال اطلاعات تلفات کمتری دارد. -در مخابرات: برای انتقال پیام های مخابراتی با سرعت و ظرفیت بالا در ارتباط بین مراکز تلفن شهری و انتقال اطلاعات شبکه رایانه ای و همچنین برای برقرای ارتباط تلویزیونی به صورت CABLE-TV -در پزشکی: برای اندوسکوپی و جراحی لیزری -درصنعت: برای انتقال نور لیزر به منظور برش دقیق فلزات، شبکه بندی رایانه های صنعتی -در احساسگرها ( SENSORS ) به منظور اندازه گیری فشار جریان برق، حرارت، پلاریزاسیون، شتاب و چرخش -در امور نظامی برای هدایت موشکهای محل یاب و ... خلاصه: مزایای فیبرنوری در مقابل سیم¬های مسی عبارتند از : قیمت پایین¬تر ، پهنای باند وسیع ، محافظت در مقابل تداخل و تزویج ، ایزولاسیون کامل الکتریکی ، امنیت ، مصونیت در مقابل خوردگی ، غیر قابل اشتعال بودن ، وزن کم ، اتلاف پایین ، فرستنده¬های با قیمت پایین¬تر و انعطاف پذیری. انتقال نور در فیبرنوری توسط پدیده¬ی انعکاس نور انجام می¬شود. هنگامی که یک شعاع نور را به سطح جدایی دو محیط می¬تابانیم ، قسمتی از آن به داخل محیط اول بازمیگردد. با تکرار این عمل ، نور در داخل فیبر محبوس شده و می¬توان آن را منتقل کرد. عناصر یک خط انتقال عبارتند از: منشاء پیام ، مدولاتور ، منبع موج حامل ، تزویج¬کننده¬های کانال(ورودی) ، کانال ارتباطی ، تزویج-کننده¬های کانال (خروجی) ، آشکارساز ، پردازشگر سیگنال ، پیام خروجی. به دستگاه¬هایی که وظیفه¬ی تبدیل سیگنال الکتریکی به سیگنال نوری را انجام می¬دهند ، فرستنده¬های نوری می¬گویند که به طور کلی به دو دسته¬ی دیودهای منتشرکننده¬ی نور و دیودهای لیزری تقسیم می¬شوند. در سیستم¬های فیبرنوری نوعی آشکارسازنوری در طرف گیرنده¬ی نور موردنیاز است تا نور مدوله شده را که در طول فیبر منتشر شده ، آشکار کند. به عبارت دیگر سیگنال¬های نوری را به سیگنال¬های الکتریکی تبدیل نماید. تارنوری از دو بخش تشکیل می¬شود : هسته و پوشش ساخته شده از یک ماده¬ی شفاف نوری (مثلا شیشه سیلیکای گداخته) ، و روکش. ماده¬ی اصلی سازنده¬ی فیبرهای نوری ، کوارتز (اکسید سیلیسیم SIO2) است. کابل فیبر نوری را می¬توان از چند جهت دسته بندی نمود که عبارتند از : انواع کابل فیبرنوری از نظر شیوه¬ی انتقال (فیبرهای چندحالته شامل فیبر چندحالته با ضریب شکست پله¬ای ، فیبر چندحالته با ضریب شکست تدریجی ، فیبر تک حالته) ، از نظر حفاظت (نوع LOSS BUFFER و TIGHT BUFFER) ، از نظر روکش (IN DOOR و OUT DOOR و IN DOOR – OUT DOOR). از نظر ماده¬ی سازنده (کابل فیبرنوری پلاستیکی ، کابل فیبرنوری شیشه¬ای و کابل فیبر نوری با پلیمر سخت). روش¬های ساخت فیبرها عبارتند از : روش بوته مضاعف ، روش سیلیس رسوب یافته دپ شده شامل رسوب بیرونی ، رسوب محوری ، رسوب داخلی. روش کشیدن تار در سیلیس پوشش شده با پلاستیک. در هنگام نصب فیبرهای نوری ، کنترل چندین پارامتر ، به خصوص در مورد شرایط مسیر و عملیات نصب دارای اهمیت است. این پارامترها عبارتند از : مسیر راه ، طبیعت ناحیه ، نوع خاک ، رویه¬ی نصب. رابط¬ها را برای اتصال تارهای نوری در مسیرهای انتقال به کار می¬برند ، به طوری که ضمن ایجاد تسهیل در قطع تارها ، تلف پایینی در موقع اتصال از طریق آن¬ها به دست می¬آید. این رابط¬ها براساس کارشان به دو نوع تقسیم می¬شوند. نوع اول بر مبنای تزویج عدسی ، و نوع دوم براساس تزویج سربه¬سر تارهاست. راه دیگر اتصال فیبرها ، اتصال آن¬ها به صورت دائمی است. اتصال دائم کابل¬های فیبرنوری به دو روش امکان پذیر است : اتصال دائمی دو فیبر به روش هم¬جوشی ، اتصال دائمی دو فیبر به روش قفل شدن. پیوست ها