در ايران در اوايل دهه ۶۰، فعاليت هاي پژوهشي در زمينه فيبر نوري در پژوهشگاه، برپايي مجتمع توليد فيبر نوري در پونك تهران را درپي داشت و عملا در سال ۱۳۷۳ توليد فيبر نوري با ظرفيت ۵۰٫۰۰۰ كيلومتردر سال در ايران آغاز شد. فعاليت استفاده از كابل هاي نوري در ديگر شهرهاي بزرگ ايران آغاز شد تا در آينده نزديك از طريق يك شبكه ملي مخابرات نوري به هم بپيوندند.

فيبر نوري در ايران

فيبرنوري يك موجب استوانه اي از جنس شيشه يا پلاستيك است كه دو ناحيه مغزي و غلاف با ضريب شكست متفاوت و دو لايه پوششي اوليه و ثانويه پلاستيكي تشكيل شده است. برپايه قانون اسنل براي انتشار نور در فيبر نوري شرط: مي بايست برق و الکتریکرار باشد كه به ترتيب ضريب شكست هاي مغزي و غلاف هستند. انتشار نور تحت تأثير عواملي ذاتي و اكتسابي دچار تضعيف مي شود. اين عوامل عمدتآ ناشي از جذب فرابنفش، جذب فروسرخ، پراكندگي رايلي، خمشو فشارهاي مكانيكي بر آنها هستند.

سيستم هاي مخابرات فيبر نوري

گسترش ارتباطات و راحتي انتقال اطلاعات از طريق سيستم هاي انتقال و مخابرات فيبر نوري يكي از پر اهميت ترين موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت دقت و تسهيل از مهم ترين ويژگي هاي مخابرات فيبر نوري مي باشد. يكي از پر اهميت ترين موارد استفاده از مخابرات فيبر نوري آساني انتقال در فرستادن سيگنال هاي حامل اطلاعات ديجيتالي است كه قابليت تقسيم بندي در حوزه زماني را دارا مي باشد.

اين به اين معني است كه مخابرات ديجيتال تامين كننده پتانسيل كافي براي استفاده از امكانات مخابره اطلاعات در پكيجهاي كوچك انتقال در حوزه زماني است.براي مثال عملكرد مخابرات فيبر نوري با توانايي ۲۰ مگا هرتز با داشتن پهناي باند ۲۰ كيلو هرتز داراي گنجايش اطلاعاتي ۰٫۱٪ مي باشد. امروزه انتقال سيگنالها به وسيله امواج نوري به همراه تكنيكهاي وابسته به انتقال شهرت و آوازه سيستم هاي انتقال ماهوارهاي را به شدت مورد تهديد قرار داده است. دير زماني ست كه اين مطلب كه نور مي تواند براي انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گيرد به اثبات رسيده است و بشر امروزه توانسته است كه از سرعت فوق العاده آن به بهترين وجه استفاده كند.

در سال ۱۸۸۰ ميلادي الكساندر گراهام بل ۴ سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتياز نامه خود در زمينه مخابرات امواج نوري براي دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گرديد. در ۱۵ سال اخير با پيشرفت ليزر به عنوان يك منبع نور بسيار قدرتمند و خطوط انتقال فيبر هاي نوري فاكتور هاي جديدي از تكنولوژي و تجارت بهتر را براي انسان به ارمغان آورده است. مخابرات فيبر نوري ابتدا به عنوان يك مخابرات از راه دور قرار دادي تلقي مي شد كه در آن امواج نوري به عنوان حامل يك يا چند واسطه انتقال استفاده مي شد.

با وجود آنكه امواج نوري حامل سيگنالهاي آنالوگ بودند اما سيگنالهاي نوري همچنان به عنوان سيستم مخابرات ديجيتال بدون تغيير باقي مانده است. از دلايل اين امر مي توان به موارد زير اشاره كرد: ۱)تكنيكهاي مخابرات در سيستم هاي جديد مورد استفاده قرار مي گرفت ۲)سيستم هاي جديد با بالاترين تلنولوژي براي داشتن بيشترين گنجايش كارآمدي سرعت و دقت طراحي شده بود. ۳)انتقال به كمك خطوط نوري امكان استفاده از تكنيكهاي ديجيتال را فراهم مي ساخت. اين مطلب نياز انسان را به دسترسي به مخابره اطلاعات رابه صورت بيت به بيت پاسخگو بود

توانايي پردازش اطلاعات در حجم وسيع: از آنجايي كه مخابرات فيبر نوري داراي كارايي بالاتري نسبت به سيمهاي مسي سنتي هستند بشر امروزي تمايل چنداني براي پيروي از سنت ديرينه خود ندارد و توانايي پردازش حجم وسيعي از اطلاعات در مخابره فيبر نوري او را مجذوب و شيفته خود ساخته است
آزادي از نويز هاي الكتريكي:بافت يك فيبر نوري از جنس پلاستيك يا شييشه به دليل رسانندگي انتخاب مي شود.در نتيجه يك حامل موج نوري مي تواند از پتانسيل موثر ميدانهاي الكتريكي در امان باشد. از قابليت هاي مهم اين نوع مخابرات مي توان به امكان عبور كابل حامل موج نوري از ميان يك ميدان الكترومغناطيسي قوي اشاره كرد كه سيگنالهاي نام برده بدون آلودگي از پارازيت هاي الكتريكي و يا سيگنالهاي مداخله گر به حد اكثر كارايي خود خواهند رسيد.

فيبرهاي نوري نسل سوم

طراحان فيبرهاي نسل سوم، فيبرهايي را مد نظر داشتند كه داراي كمترين تلفات و پاشندگي باشند. براي دستيابي به اين نوع فيبرها، محققين از حداقل تلفات در طول موج ۵۵/۱ ميكرون و از حداقل پاشندگي در طول موج ۳/۱ ميكرون بهره جستند و فيبري را طراحي كردند كه داراي ساختار نسبتاً پيچيده تري بود. در عمل با تغييراتي در پروفايل ضريب شكست فيبرهاي تك مد از نسل دوم، كه حداقل پاشندگي آن در محدوده ۳/۱ ميكرون قرار داشت، به محدوده ۵۵/۱ ميكرون انتقال داده شد و بدين ترتيب فيبر نوري با ماهيت متفاوتي موسوم به فيبر دي اس اف ساخته شد.

كاربردهاي فيبر نوري

1. كاربرد در حسگرها: استفاده از حسگرهاي فيبر نوري براي اندازه گيري كميت هاي فيزيكي مانند جريان الكتريكي ، ميدان مغناطيسي ،فشار، حرارت، جابجايي، آلودگي آب هاي دريا، سطح مايعات، تشعشعات پرتوهاي گاما و ايكس در سال هاي اخير شروع شده است. در اين نوع حسگرها، از فيبر نوري به عنوان عنصر اصلي حسگر بهره گيري مي شود بدين ترتيب كه ويژگي هاي فيبر تحت ميدان كميت مورد اندازه گيري تغيير يافته و با اندازه شدت كميت تأثيرپذير مي شود.

2. كاربردهاي نظامي: فيبر نوري كاربردهاي بي شماري درصنايع دفاع دارد كه از آن جمله مي توان برق و الکتریکراري ارتباط و كنترل با آنتن رادار، كنترل و هدايت موشك ها، ارتباط زير درياييها (هيدروفون) را نام برد.

3. كاربردهاي پزشكي: فيبرنوري در تشخيص بيماري ها و آزمايش هاي گوناگون در پزشكي كاربرد فراوان دارد كه از آن جمله مي توان چنده سنجي (دُزيمتري) غدد سرطاني، شناسايي نارسايي هاي داخلي بدن،جراحي ليزري ، استفاده در دندان پزشكي و اندازه گيري مايعات و خون نام برد.

فن آوري ساخت فيبرهاي نوري

براي توليد فيبر نوري، نخست ساختار آن در يك ميله شيشه اي موسوم به پيش سازه از جنس سيليكا ايجاد مي گردد و سپس در يك فرايند جداگانه اين ميله كشيده شده تبديل به فيبر مي شود. از سال ۱۹۷۰ روش هاي متعددي براي ساخت انواع پيش سازه ها به كار رفته است كه اغلب آنها بر مبناي رسوب دهي لايه هاي شيشه اي در داخل يك لوله به عنوان پايه قرار دارند.

روشهاي ساخت پيش سازه

روش هاي فرآيند فاز بخار براي ساخت پيش سازه فيبر نوري را مي توان به سه دسته تقسيم كرد:

رسوب دهي داخلي در فاز بخار
رسوب دهي بيروني در فاز بخار
رسوب دهي محوري در فاز بخار

موادلازم در فرايند ساخت پيش سازه

تتراكلريد سيليكون: اين ماده براي تأمين لايه هاي شيشه اي در فرآيند مورد نياز است.
تتراكلريد ژرمانيوم: اين ماده براي افزايش ضريب شكست شيشه در ناحيه مغزي پيش سازه استفاده مي شود.
اكسي كلريد فسفريل: براي كاهش دماي واكنش در حين ساخت پيش سازه، اين مواد وارد واكنش مي شود.
گاز فلوئور: براي كاهش ضريب شكست شيشه در ناحيه غلاف استفاده مي شود.
گاز هليم: براي نفوذ حرارتي و حباب زدايي در حين واكنش شيميايي در داخل لوله مورد استفاده قرار مي گيرد.
گاز كلر: براي آب زدايي محيط داخل لوله قبل از شروع واكنش اصلي مورد نياز است.

مراحل ساخت

1. مراحل صيقل گرمايشي: پس از نصب لوله با عبور گازهاي كلر و اكسيژن، در دماي بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسيوس لوله صيقل داده مي شود تا بخار آب موجود در جدار دروني لوله از آن خارج شود.

2. مرحله اچينگ: در اين مرحله با عبور گازهاي كلر، اكسيژن و فريون لايه سطحي جدار داخلي لوله پايه خورده مي شود تا ناهمواري ها و ترك هاي سطحي بر روي جدار داخلي لوله از بين بروند.

3. لايه نشاني ناحيه غلاف: در مرحله لايه نشاني غلاف، ماده تتراكلريد سيليسيوم و اكسي كلريد فسفريل به حالت بخار به همراه گازهاي [[هليموارد لوله شيشه اي مي شوند و در حالتي كه مشعل اكسي هيدروژن با سرعت تقريبي ۱۲۰ تا ۲۰۰ ميلي متر در دقيقه در طول لوله حركت مي كند و دمايي بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسيوس ايجاد مي كند، واكنش هاي شيميايي زير به دست مي آيند.

ذرات شيشه اي حاصل از واكنش هاي فوق به علت پديده ترموفرسيس كمي جلوتر از ناحيه داغ پرتاب شده و بر روي جداره داخلي رسوب مي كنند و با رسيدن مشعل به اين ذرات رسوبي حرارت كافي به آنها اعمال مي شود به طوري كه تمامي ذرات رسوبي شفاف مي گردند و به جدار داخلي لوله چسبيده و يكنواخت مي شوند. بدين ترتيب لايه هاي شيشه اي مطابق با طراحي با تركيب در داخل لوله ايجاد مي گردند و در نهايت ناحيه غلاف را تشكيل مي دهند

اين متن به سفارش وبسايت پارسيان الكتريك لاله زار بخش مقالات برق و الکتریک و الكتريك گردآوري شده است.شمارگان296

گردآوري و تدوين: فاطمه فروغي