بحث شامل عن الالياف الضوئية

الضوء عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي يمكن للعين البشرية اكتشافه إذ أن حدوثه يتم على نطاق شديد الاتساع من الأطوال الموجية لأشعة جاما بما يقل عن الأطوال الموجية المساوية لـ(1×10^-11) إلى ما يقاس بالأمتار لموجات الراديو، وتحتل الأطوال الموجية ضمن ذلك المجال الواسع المرئي للإنسان نطاق في منتهى الضيق الذي يمثل أربعمائة نانومتر للضوء البنفسجي، وسبعمائة نانومتر للضوء الأحمر.

مفهوم الألياف الضوئية

في الغالب يشار إلى المناطق المجاورة الطيفية للنطاق المرئي بالضوء بحيث تكون الأشعة تحت حمراء بواحد من الأطراف بينما الأشعة الفوق بنفسجية بالطرف الآخر، وبالتالي تكون سرعة الفراغ بالضوء ثابتة من الناحية الفيزيائية البالغ قيمته (299،792،458) متراً بالثانية أو ما يقرب من (186،282) ميل بالثانية. [1]

وفيما يتعلق بتعريف الالياف الضوئية فهي عبارة عن مجموعة من الألياف الشفافة  المرنة المصنوعة من مادة السليكا، البلاستيك، أو الزجاج، والتي يتم استخدامها غالباً كوسيلة تعمل على نقل الضوء فيما بين طرفي الألياف، على نطاق واسع بالاتصالات ومن أمثلتها الألياف الضوئية بالاتصالات والتي تتيح الفرصة نحو الانتقال خلال مسافة أطول وبعرض نطاق ترددي أعلى من حينما تتم مقارنته بالكابلات الكهربية.

تستخدم الألياف عوضاً عن الأسلاك المصنوعة من المعدن حيث إن الإشارات تنتقل من خلالها بأقل ما يمكن من الخسائر، إلى جانب ذلك فإن تلك الألياف تمتلك مناعة تمكنها من مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي والذي يمثل أحد أبرز المشكلات التي تواجه الأسلاك المعدنية. [2]

وفيما يخص

الفرق بين الالياف الضوئية والالياف البصرية

يجدر الغشارة إلى أن كليهما اسمين لأمر حيث أتى تعريف الألياف البصرية مطابقاً لما سبق إيضاحه من مفهوم للألياف الضوئية وهي عبارة عن حبل في غاية الرقة تنتقل من خلاله البيانات بواسطة الضوء والتي تجتمع داخل غلاف عازل يعرف بكابل الألياف البصرية، مما يجعله سبب في انتقال الضوء بتلك السرعة ما يتم من تغطية الالياف البصرية وما بها من كسوة حول أشرطة الألياف البصرية. [3]

أنواع الألياف الضوئية

يتوقف المجال الذي يتم به استخدام

الألياف الضوئية

وفقاً لنوعها والتي تنقسم إلى نوعين أولهما تلك الألياف ذات النمط الواحد والثانية هي الألياف متعددة الأنماط، حيث إن الألياف الضوئية ذات النمط الواحد تقل نواتها عن العشرة ميكرومتر، وتتعين توافر طرق ومكونات ربط ذات تكلفة أعلى مقارنة بالألياف البصرية ذات الأنماط المتعددة.

ولكن ما يميز الألياف وحيدة النمط أنها تسمح بروابط أكثر طولاً وكفاءة أعلى في الأداء، بينما الألياف متعددة الأنماط تتضمن نواة يزيد حجمها عن الخمسين ميكرومتر بما يساعد أجهزة الاستقبال والإرسال ذات الدقة المنخفضة على الاتصال بها وكذلك فإنها تعد أرخص من الموصلات الأخرى.

تكمن المشكلة هنا في أن الألياف ذات الأنماط المتعددة تحد من عرض النطاق الترددي وكذلك طول الارتباط، إلى جانب أنها باهظة التكلفة، وأحياناً ما يتم دمج النوعين من الألياف بدرجات متفاوتة ومن ثم إنهاؤها بموصلات الألياف الضوئية، وتجميعها لكي تتم تعبئة الألياف لتصير قابلة للتطبيق التجاري، فضلاً عن أن الكابل الواحد قد يتضمن ألف من الألياف الضوئية.

مكونات الألياف الضوئية

تتكون الألياف الضوئية من مجموعة خيوط رفيعة طويلة مصنعة من الزجاج النقي الذي يقترب القطر الخاص بها من قطر شعر الإنسان،  وقد تم وضع ترتيبها داخل حزم تعرف بالكابلات الضوئية والتي يتم استخدامها بهدف نقل الإشارات الضوئية خلال المسافات الطويلة، وعلى ذلك فإن الألياف الضوئية تتكون مما يلي: [4]

• 
  الغطاء الخارجي jacket:
  
  يقصد به ذلك الغلاف الذي يقوم بحماية الكثير من الألياف الضوئية التي يصل عددها إلى المئات والتي تترتب على هيئة حزم.
• 
  الغطاء الواقي Buffer coating:
  
  هو عبارة عن غطاء بلاستيكي تتمثل وظيفته في حماية الألياف الضوئية من عوامل الرطوبة والتلف.
• 
  العاكس Cladding:
  
  هو تلك المادة المحيطة بالقطعة المعروفة بالقلب والتي تقوم بعكس الضوء نحو مركز الليف الضوئي المصنوع من مادة السيلكا.
• 
  القلب Core:
  
  هو الجزء الأهم بالليف الضوئي حيث يعتبر هو مركزه المكونة من مجموعة ألياف ضوئية كبيرة ورقيقة تعمل على نقل إشارات الضوء.

الألياف الضوئية وتطبيقاتها

هناك العديد من التطبيقات والاستخدامات التي تعتمد على الألياف الضوئية في الكثير من المجالات والتي تشتهر باستخدامها بكابلات الاتصالات وكذلك شبكات الإنترنت ولكن ذلك لا يعد الاستخدام الوحيد لها، ولكن هناك استخدامات أخرى من أهمها التالي: [5]

• يتم الاعتماد على الألياف الضوئية بمجال الاتصالات اللاسلكية والسلكية لتحقيق أغراض الاستقبال والإرسال كما يتم استخدامها من أجل توصيل الخوادم والمستخدمين بمجموعة متنوعة ومختلفة من الشبكات.
• تعمل على توفير المساعدة بالرفع من دقة وسرعة نقل البيانات فيما بين الخوادم والمستخدمين بمجال الاتصالات.
• يتم الاعتماد على الألياف الضوئية بشكل كبير في مجال الطب إذ يتم الاستعانة بها كأداة تصوير ودليل ضوئي لأعضاء جسم الإنسان الداخلية، كما يتم استخدامها كأشعة ليزر أثناء إجراء العمليات الجراحية.
• تقوم شركات البث التلفزيوني باستخدام كابلات الألياف الضوئية بتوصيلات الكيبل التليفزيوني، وكذلك بتوفير خدمات التلفاز بدقة ووضوح وكذلك الفيديو والإنترنت وفقاً للحاجة والطلب وغيرها من التطبيقات الأخرى.

خاتمة عن الألياف البصرية