فیبرهای نوری چه هستند؟

فیبرهای نوری چه هستند؟

فیبر نوری به علم انتقال داده، صدا و تصاویر با عبور نور از فیبرهای نازک و شفاف گفته می شود. در ارتباطات راه دور، فناوری فیبر نوری عملاً جایگزین سیم مسی در خطوط تلفن مسافت طولانی شده است و از آن برای اتصال رایانه ها در شبکه های محلی استفاده می شود. برای مطالعه کامل این مقاله با مجله علمی آندرومدامگ همراه باشید.

فیبر نوری همچنین اساس فیبرسکوپ های مورد استفاده در بررسی قسمت های داخلی بدن (آندوسکوپی) یا بازرسی فضای داخلی محصولات ساختاری تولید شده است.

رسانه اصلی فیبر نوری فیبری نازک به مو است که گاهی از پلاستیک اما اغلب از شیشه ساخته می شود. یک فیبر نوری شیشه ای معمولی دارای قطر 125 میکرومتر (μm) یا 0.125 میلی متر (0.005 اینچ) است. این در واقع قطر روکش یا لایه بازتابنده بیرونی است. هسته یا سیلندر فرستنده داخلی ممکن است قطری به کوچکی 10 میکرومتر داشته باشد. از طریق فرآیندی به نام بازتاب داخلی کلی، پرتوهای نوری که به فیبر می‌تابند می‌توانند در فواصل طولانی با تضعیف یا کاهش شدت کم در هسته منتشر شوند. درجه تضعیف در طول مسافت با توجه به طول موج نور و ترکیب فیبر متفاوت است.

هنگامی که الیاف شیشه ای با طراحی هسته/روکش در اوایل دهه 1950 معرفی شدند، وجود ناخالصی ها کاربرد آنها را به طول های کوتاه کافی برای آندوسکوپی محدود کرد. در سال 1966، مهندسان برق چارلز کائو و جورج هاکام که در انگلستان کار می کردند، استفاده از الیاف را برای ارتباطات راه دور پیشنهاد کردند و طی دو دهه الیاف شیشه سیلیکا با خلوص کافی تولید شدند که سیگنال های نور مادون قرمز می توانستند از طریق آنها برای 100 کیلومتر (60 مایل) عبور کنند. بیشتر بدون نیاز به تقویت توسط تکرار کننده ها. در سال 2009 کائو به خاطر کارهایش جایزه نوبل فیزیک را دریافت کرد. الیاف پلاستیکی که معمولاً از پلی متیل متاکریلات، پلی استایرن یا پلی کربنات ساخته می‌شوند، تولید ارزان‌تر و انعطاف‌پذیرتر از الیاف شیشه هستند، اما تضعیف بیشتر نور آن‌ها استفاده از آن‌ها را به پیوندهای بسیار کوتاه‌تری در ساختمان‌ها یا خودروها محدود می‌کند.

مخابرات نوری معمولاً با نور مادون قرمز در محدوده طول موج 0.8-0.9 میکرومتر یا 1.3-1.6 میکرومتر انجام می شود – طول موج هایی که به طور موثر توسط دیودهای ساطع نور یا لیزرهای نیمه هادی تولید می شوند و کمترین تضعیف را در فیبرهای شیشه ای متحمل می شوند. بازرسی فایبر اسکوپ در آندوسکوپی یا صنعت در طول موج‌های مرئی انجام می‌شود، یک دسته از الیاف(فیبر) برای روشن کردن ناحیه مورد بررسی با نور و دسته دیگر به عنوان یک لنز دراز برای انتقال تصویر به چشم انسان یا یک دوربین فیلمبرداری استفاده می‌شود.