کابل فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد

کابل فیبر نوری با مزایایی مانند ارسال سریع‌تر و مطمئن‌تر داده‌ها در مقایسه با کابل‌های سنتی، دنیای ارتباطات را متحول کرده است. در این مطلب، توضیح می‌دهیم کابل فیبر نوری چیست و شما را با هر آنچه باید درباره آن بدانید، مانند ساختار، انواع، مزایا، معایب و کاربردهای آن آشنا می‌کنیم. همچنین در پایان، به ۳ سؤال متداول نیز پاسخ می‌دهیم.

کابل فیبر نوری چیست

اگر بخواهیم به ساده‌ترین شکل ممکن به سؤال «کابل فیبر نوری چیست» پاسخ دهیم، می‌توانیم بگوییم که یکی از انواع کابل شبکه است که دارای فیبرهای کوچک و نازکی به ضخامت تار مو است که داده‌ها را با سرعت نور انتقال می‌دهد. ازآنجایی‌که این کابل‌ها داده‌ها را به فوتون‌ها تبدیل می‌کنند و آن‌ها را از طریق فیبرهای شیشه‌ای انتقال می‌دهند، سیگنال‌ها را سریع‌تر از کابل‌های کواکسیال مسی ارسال می‌کنند.

ساختار و اجزای فیبر نوری

اجزای کابل فیبر نوری عبارت‌اند از:

• هسته: از شیشه یا پلاستیک ساخته شده است و نور را انتقال می‌دهد
• پوسته: این بخش هم‌جنس هسته است؛ ولی، ضریب شکست پایین‌تری دارد و باعث بازتاب پیوسته نور در طول کابل می‌شود
• پوشش بیرونی: پوشش بیرونی از پلاستیک و در برخی اوقات، فلز ساخته می‌شود. این بخش فیبرهای نوری را در کنار یکدیگر نگه می‌دارد و از آن‌ها در برابر عوامل محیطی محافظت می‌کند

فناوری فیبر نوری چگونه کار می کند

فیبرهای نوری داده‌ها را با تبدیل انرژی الکتریکی به نور مادون‌قرمز نزدیک انتقال می‌دهند. زمانی که داده‌ها به پالس‌های نوری تبدیل می‌شوند، در امتداد فیبرهای شیشه‌ای حرکت می‌کنند تا به دیکودر (رمزگشا) برسند و به سیگنال الکتریکی اولیه خود بازگردند. ارسال سیگنال‌های نوری از طریق فیبرهای نوری به علت تفاوت در ضریب شکست مواد آن‌ها امکان‌پذیر است. ضریب شکست، خاصیتی است که به پرتوهای نور اجازه می‌دهد به‌صورت مداوم در طول فیبرها شکست پیدا کنند.

انواع کابل فیبر نوری

فیبرهای نوری از حالت‌های مختلفی برای ارسال نور استفاده می‌کنند. انواع کابل فیبر نوری عبارت‌اند از:

کابل فیبر نوری تک حالته

این نوع کابل هسته کوچک‌تری دارد که نور را مجبور می‌کند در یک پرتو واحد حرکت کند. یکی از مهم‌ترین مزایای این نوع کابل این است که نور می‌تواند مسافت‌های طولانی‌تری را در مقایسه با کابل چندحالته بپیماید.

کابل فیبر نوری چند حالته

هسته بزرگ‌تر این کابل به نور اجازه می‌دهد در پرتوهای مختلفی حرکت کند. این امر باعث می‌شود که سرعت و برد نور در مقایسه با کابل تک‌حالته کمتر باشد. انواع فیبر نوری چندحالته عبارت‌اند از: step index و graded index. نوع اول فقط در ساخت فیبرهای نوری پلاستیکی استفاده می‌شود و در مقایسه با نوع دوم و کابل تک‌حالته منسوخ شده است.

انواع فیبر نوری از لحاظ جنس ماده

فیبرهای نوری عمدتا از شیشه مبتنی بر سیلیس (SiO2) یا پلاستیک ساخته می‌شوند. انواع کابل فیبر نوری از نظر جنس ماده عبارت‌اند از:

کابل فیبر نوری شیشه ای

همان‌طور که از اسمش پیداست، این نوع کابل از شیشه ساخته می‌شود. هر دو بخش هسته و پوسته این کابل با استفاده از دی‌اکسید سیلیکون فوق خالص (SiO2) یا شیشه سیلیسی ساخته می‌شوند. در ساخت این کابل، ممکن است از ژرمانیوم یا فسفر برای افزایش ضریب شکست شیشه یا از بور یا فلوئور برای کاهش ضریب شکست شیشه نیز استفاده شود. باریک‌ترین نوع فیبر، فیبر شیشه‌ای است. قطر آن تقریبا ۰.۰۰۲ اینچ یا ۵۰ میکرون است.

کابل فیبر نوری پلاستیکی

کابل فیبر نوری پلاستیکی از نظر ساختار و نحوه عملکرد مشابه کابل شبکه فیبر نوری شیشه‌ای است. هر دو بخش هسته و پوسته این نوع کابل از پلاستیکی به نام پلی‌متیل متاکریلات (PMMA) که با نام اکریلیک نیز شناخته می‌شود، ساخته می‌شوند.

فیبرهای نوری پلاستیکی پس از فیبرهای نوری شیشه‌ای به بازار آمده‌اند. این فیبرها معمولا به‌عنوان فیبرهای چندحالته به‌صورت گسترده در شبکه‌های خانگی و لوازم‌خانگی دیجیتال استفاده می‌شوند. بیشتر فیبرهای نوری پلاستیکی از نور سبز یا قرمز استفاده می‌کنند. این نورها به‌راحتی قابل‌مشاهده هستند و به چشم غیرمسلح آسیبی نمی‌رساند.

کابل فیبر نوری سیلیکا

کابل فیبر نوری سیلیکا که با نام فیبر نوری سیلیس نیز شناخته می‌شود، برای استفاده در انواع سیستم‌های ارتباطی طراحی شده است. این نوع کابل دارای هسته و پوسته‌ای از جنس شیشه سیلیس خالص و پوششی پلیمری است. پوشش پلیمری اطراف فیبر سیلیس از آن در برابر آسیب‌های مکانیکی و محیطی محافظت می‌کند، میزان افت سیگنال و نویز را کاهش می‌دهد و باعث افزایش استحکام و انعطاف‌پذیری کابل می‌شود.

کابل سیلیکا به علت ظرفیت پهنای باند بالا، افت سیگنال کم و هزینه پایین برای کاربردهای مختلفی مناسب است. این نوع کابل اغلب برای سیستم‌های ارتباطی کوتاه‌برد و دوربرد، مانند خطوط تلفن، اتصالات اینترنت یا سیستم‌های تلویزیون کابلی استفاده می‌شود؛ ولی در آزمایش‌های تصویربرداری، سنسورهای پزشکی و لیزرها و تقویت‌کننده‌های فیبر نوری نیز کاربرد دارد.

مزایای استفاده از فیبر نوری چیست

در پاسخ به سؤال «مزایای کابل فیبر نوری چیست»، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• ایجاد اینترنت باکیفیت و پرسرعت که تداخل سیگنال خارجی را محدود می‌سازد
• سبک است و مشاغل مقیاس‌پذیر می‌توانند به‌راحتی از آن استفاده کنند
• امنیت بهتری نسبت به گزینه‌های سنتی دارد؛ زیرا سیگنالی از خود به بیرون منتشر نمی‌کند
• شبکه‌ها را به‌راحتی مقیاس‌پذیر می‌کند؛ بنابراین سرمایه‌گذاری بلندمدت خوبی محسوب می‌شود

معایب فیبر نوری

در پاسخ به سؤال معایب کابل فیبر نوری چیست، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• داده‌های نوری در یک جهت حرکت می‌کنند؛ بنابراین نصب دو کابل برای جریان دوطرفه اطلاعات ضروری است
• سبکی کابل‌ها باعث می‌شود در معرض آسیب قرار گیرند؛ بنابراین کابل‌کشی باید بادقت انجام شود
• کابل‌ها باید از فیبرهای شیشه‌ای باکیفیت ساخته شوند. در غیر این صورت، به‌آسانی شکسته می‌شوند
• هزینه نصب این کابل‌ها بالاست و به نصب و تعمیر آن‌ها باید توسط متخصصان انجام شود
• زمانی که می‌خواهید فیبر نوری مناسب کسب‌وکار خود را انتخاب کنید، حتما مزایا و معایب آن را در نظر بگیرید. البته به خاطر داشته باشید که فناوری فیبر نوری به علت سرعت بالای خود به‌سرعت در حال گسترش است.

کاربردهای کابل فیبر نوری چیست

امروزه صنایع مختلفی مانند صنعت بهداشت و درمان، خودرو، شبکه‌های رایانه‌ای و مخابرات از کابل فیبر نوری برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کنند. در ادامه این بخش، به کاربردهای این کابل در صنایع مختلف می‌پردازیم.

• صنعت بهداشت و درمان: کابل فیبر نوری نه‌تنها نیازهای شبکه صنعت بهداشت و درمان را برآورده می‌کند، بلکه به کشفیات پزشکی و استفاده از فناوری در این زمینه کمک کرده است. دستگاه‌هایی مانند آندوسکوپ، آرتروسکوپ، برونکوسکوپ، اشعه ایکس، سی‌تی‌اسکن و ام‌آرآی از کابل فیبر نوری برای کمک به تشخیص بیماری‌ها و مشاهده بخش‌های مختلف بدن در طول جراحی استفاده می‌کنند
• صنعت خودرو: از این نوع کابل در ساخت خودروهای خودران و سیستم اطلاعات و تفریح خودرو و اتصال سیستم‌های الکترونیکی خودرو مانند دوربین‌ها، رادار، ترمزها و کیسه‌های هوا به یکدیگر استفاده می‌شود
• شبکه: کابل فیبر نوری سرعت شبکه را افزایش می‌دهد و اینترنت پرسرعتی را ایجاد می‌کند. همچنین ازآنجایی‌که می‌تواند داده‌ها را به فواصل دورتری در مقایسه کابل‌های کواکسیال انتقال دهد، می‌تواند گزینه بهتری برای ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت (ISPها) باشد. این امر باعث افزایش پهنای باند می‌شود و امکان پخش آنلاین، انجام بازی‌های ویدئویی و اتصال در اینترنت اشیا (IoT) را همگی در یک شبکه با حداقل افت سرعت فراهم می‌کند.
• صنعت مخابرات: این نوع کابل می‌تواند سرعت و سیگنال قابل‌اعتمادی را برای اتصال افراد در مسافت‌های طولانی فراهم کند. علاوه بر این، کابل‌های فیبر نوری تداخل سیگنال بسیار کمتری در مقایسه کابل‌های کواکسیال مسی دارند. این مزایا نوآوری و رشد در این صنعت را تسهیل کرده‌اند.

سخن پایانی

در این مطلب، توضیح دادیم که کابل فیبر نوری چیست و به انواع کابل فیبر نوری پرداختیم. گفتیم که کابل‌های فیبر نوری داده‌ها را با سرعت نور انتقال می‌دهند و به لطف مزایای چشمگیر خود مانند سرعت بالا، امنیت بهتر و مقیاس‌پذیرکردن آسان شبکه دارای کاربردهای بسیاری در صنایع مختلفی مانند صنعت بهداشت و درمان، خودرو، شبکه و مخابرات هستند.

سؤالات متداول

•  چرا کابل فیبر نوری داده‌ها را سریع‌تر از کابل مسی انتقال می‌دهد؟

کابل مسی داده‌ها را از طریق سیگنال‌های الکتریکی انتقال می‌دهد؛ ولی کابل فیبر نوری از نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. همان‌طور که می‌دانید نور بسیار سریع‌تر از جریان الکتریکی حرکت می‌کند. علاوه بر این، کابل‌های فیبر نوری در مقایسه با کابل‌های مسی کمتر در معرض تداخل الکترومغناطیسی و افت سرعت سیگنال در مسافت‌های طولانی قرار می‌گیرند؛ بنابراین، می‌توانند داده‌ها را سریع‌تر به مقصد برسانند.

• آیا کابل فیبر نوری می‌تواند به افزایش سرعت شبکه موبایل کمک کند؟

بله. گوشی‌های همراه از طریق سیگنال‌های بی‌سیم به شبکه متصل می‌شوند؛ ولی این سیگنال‌ها اغلب در بخشی از مسیر خود از کابل‌های فیبر نوری عبور می‌کنند. اگر اپراتورهای مخابراتی از کابل‌های فیبر نوری در شبکه‌های بک‌هال موبایل استفاده کنند، می‌توانند ظرفیت و سرعت خدمات اینترنت موبایل را به‌صورت قابل‌توجهی افزایش دهند.

• آیا آب و هوا روی اینترنت فیبر فوری تأثیر می‌گذارد؟

کابل‌های مسی ممکن است دچار مشکلات مرتبط با آب‌وهوا مانند خوردگی یا افت سیگنال در طول باران‌های شدید شوند؛ ولی کابل‌های فیبر نوری به‌صورت قابل‌توجهی در برابر شرایط آب‌وهوایی مصون هستند. همچنین ازآنجایی‌که هسته این کابل‌ها از شیشه یا پلاستیک ساخته شده است، الکتریسیته را هدایت نمی‌کنند؛ بنابراین، صاعقه نمی‌تواند آسیبی جدی به این کابل‌ها وارد کند. بااین‌حال، همچنان خطر آسیب فیزیکی ناشی از شرایط آب‌وهوایی شدید وجود دارد.