فیبرهای نوری در بازار

انواع مختلفی از فیبرها بر اساس حالت‌های عبور نور و چگونگی توزیع ضریب شکست وجود دارند. ما قصد نداریم درباره‌ی جزئیات این مسئله بحث کنیم، اما مهم است که بدانید طراحی یک فیبر نوری وابسته به خواصی است که ما از آن انتظار داریم. پارامترهای کلیدی مانند میرایی، پهنای باند، پخش نور و مقاومت کششی بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرند.

هم چنین محافظت از فیبرها در برابر عوامل خارجی مانند رطوبت، گرما، سرما و آب، می‌بایست در نظر گرفته شود. به همین دلیل الیاف با غلافی از جنس پلاستیک استفاده می‌شوند. کل مواد سازنده‌ی یک تک فیبر یا دسته فیبرها، پوشش‌ها و ژاکت‌ها را با نام کابل فیبری می‌خوانند.

واضح است که این کابل‌ها باید از انعطاف پذیری بالا، مقاومت بالا در برابر تاب برداشتن و شکستن و وزن پایین برخوردار باشند.

اگر علاقه دارید بدانید که چه نوع پلیمرهایی و به چه میزان در تولید کابل‌های لیفی کاربر دارند، مثال‌های زیر را نگاه کنید:

مثال اول

در مثال اول، ما یک سیستم چند لایه را داریم که فیبر در مرحله اول با یک لوله ضربه گیر پوشیده شده است. این لوله‌ی ضربه گیر، معمولاً از جنس سیلیکون یا رزین اپوکسی است و از لایه‌ی خارجی، نرم‌تر است و هیچ عامل فعال نوری ندارد. این لوله، فیبر را از خم شدن‌های در مقیاس میکرو که ناشی از تماس فیزیکی با سایر اجزاء کابل است محافظت می‌کند. مانند مواد نسبتاً شکننده، الیاف نیز به تقویت کردن مکانیکی نیاز دارند. بسیاری از مواد به شکل رشته یا فیلامنت، می‌توانند این نقش را بازی کنند. یکی از این مواد فایبرگلاس است. در این مثال ما دسته‌ای از رشته‌های فایبرگلاس را می‌بینیم که لوله‌ی ضربه گیر را دور تا دور در بر گرفته‌اند. البته از آن جایی که فایبرگلاس ماده‌ای نسبتاً سخت است، یک لایه‌ی دیگر از پلی یورتان به آن اضافه می‌شود تا باعث نرم شدن آن شود. اگر کابل لیفی علاوه بر عایق الکتریکی بودن به مقاومت کششی بالا نیز نیاز دارد، می‌توان یک لایه از الیاف کولار روی آن قرار داد. تا به حال چیزی درباره‌ی کولار و خواص شگفت انگیز آن شنیده‌اید؟ اگر نه اینجا کلیک کنید تا چیزهایی در این مورد یاد بگیرید. معمولاً کولار به شکل فیلامنت در این نوع کابل‌ها آرایش می‌یابد. نهایتاً شما باید فکر کنید که کابلتان ممکن است در محیط‌های مختلفی به کار رود: در هوا، در آب یا زیرزمین. بنابراین یک لایه خارجی محافظ نیز الزامی است. پی‌وی‌سی و پلی یورتان پر کاربردترین مواد برای این منظور هستند.

اما در انتخاب دقت کنید: PVC با در نظر گرفتن مقاومت آن در برابر آب، آتش، اسیدها، قلیاها، هیدروکربن و الکل نسبت به پلی یورتان ماده بهتری است. به عکس، پلی یورتان در زمینه هایی مانند مقاومت سایشی، مقاومت در برابر تابش هسته ای و مقاومت در دماهای پایین به پی وی سی برتری دارد. 

 

مثال دوم

در مثال دوم (این مثال از کتاب "فیبرهای نوری" نوشته‌ی اس. آنگار انتشارات جان وایلی و پسران،1990، گرفته شده است.)، ما یک کابل فیبری خارجی با ژاکت ضربه گیر داریم که از دو پوشش ساخته شده است: یکی از جنس سیلیکون و دیگری از هایترل که روی سیلیکون اکسترود شده است. هایترل یک کوپلیمر قطعه‌ای از جنس پلی اتر – استر (یک الاستومر گرمانرم) است که در برابر آب مقاومت بهینه‌ای دارد و توسط شرکت دوپونت به فروش می‌رسد. بین دو لایه از الیاف کولار، یک ماده مقاوم در برابر رطوبت قرار داده می‌شود. این ماده‌ی مانع رطوبت می‌تواند از پلاستیک (اغلب پلی اتیلن)، فلز (به ویژه آلومینیوم) یا از هر دو ساخته شود. در نهایت، یک پوشش PVC، مفید بودن این کابل را در هوای آزاد تضمین می کند. 

مثال سوم

مثال سوم (این مثال از کتاب "فیبرهای نوری" نوشته‌ی اس. آنگار انتشارات جان وایلی و پسران،1990، گرفته شده است.)، همان مثال دوم است با کمی اصلاحات. فقط در این جا، کابلی نشان داده می‌شود که در زیر زمین می‌خواهیم از آن استفاده کنیم. از آن جایی که این کابل به محافظت قوی‌تر در برابر رطوبت نیاز دارد، دو غلاف، بین لایه‌های کولار قرار داده شده اند: یک لایه مقاوم در برابر رطوبت و دیگری یک پوشش فلزی.

این آخرین نکته هم کم اهمیت‌تر از بقیه نیست: چرا فیبرهای نوری این قدر مفید هستند؟

فایبر اپتیک (FO) یک علم است که توسط آن انرژی الکتریکی به نور(یا انرژی نوری) تبدیل می‌شود؛ این نور از طریق فیبرهای نوری به جاهای دیگر منتقل می‌شود و در آخر دوباره به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

جالب به نظر می‌رسد که امواج از طریق خطوط تلفن یا کابل تلویزیون به شکل نوری منتقل می‌شوند که بسیاری از اوقات در محدوده‌ی طیف فرکانس نور مرئی قرار می‌گیرد. مزایای قابل توجه ارتباط از راه دور به وسیله‌ی فیبرهای نوری در مقایسه با سیم‌های فلزی یا انتقال هم محور می‌تواند به شرح زیر خلاصه شود: 

پهنای باند بزرگ، کاملاً مستقل از اندازه‌ی کابل.

میرایی کم، یعنی اتلاف نوری به حداقل می‌رسد.

کاهش القاء الکترومغناطیسی،  صدای القا شده، و مکالمه‌ی متقابل تا حد زیاد.

امکان داشتن کابل‌های طولانی با وزن کم.

هزینه‌ی پایین نصب و نگهداری.  

خب... پس با داشتن این ویژگی ها، می‌توانید فکر کنید که فیبرهای نوری واقعاً عالی هستند. هدایت نور، یکی از موفق‌ترین کشف‌های بشر بوده است. اما... آیا تا به حال تصور کرده‌اید که بدون پلیمرها چه اتفاقی برای علم فایبر اپتیک می‌افتاد؟