متى تم استخدام كابل الألياف الضوئية لأول مرة؟

يتكون كابل الألياف الضوئية للاتصالات من خيوط زجاجية، يبلغ حجم كل منها حجم شعرة الإنسان، وتنقل البيانات عبر موجات الضوء بسرعة الضوء. تعد الألياف الضوئية ضرورية في عصر الإنترنت، حيث إنها توفر نطاق ترددي أعلى من الكابل النحاسي، مما يتيح نقل البيانات بسرعة إلى ملايين المشتركين. بالإضافة إلى الاتصالات، يتم استخدام الألياف البصرية في الشبكات الصناعية والاستشعار والإلكترونيات الطيران.

لفهم كيفية عمل الألياف الضوئية، من المهم معرفة ما يحدث عندما يمر الضوء عبر الهواء أو الماء. في الهواء، ينتقل الضوء على شكل موجة ولكنه يفقد طاقته وينتشر ويصبح أقل كثافة، وهي العملية المعروفة باسم التوهين. في الماء، ينحني الضوء حول الجزيئات، فيحافظ على طاقته، ويتباطأ، مما يسمح له بالسفر لمسافة أبعد من الهواء. تستخدم الألياف الضوئية هذه الخصائص لنقل البيانات.

تتكون معظم الألياف الضوئية من قلب مصنوع من زجاج السيليكا النقي، محاط بطبقة من الغلاف من السيليكا المشبعة. إن النواة صغيرة بما يكفي لمرور شعاع واحد فقط من الضوء، ويسمى بالألياف أحادية الوضع. تتمتع الكسوة بمعامل انكسار أقل وتعكس الضوء مرة أخرى إلى القلب، وهي عملية تعرف باسم الانعكاس الداخلي الكلي.

يتم قياس أداء الألياف الضوئية من خلال فقدان العودة، أو فقدان الإدخال، والذي يقارن بين الطاقة في الاتجاه الأمامي والطاقة في الاتجاه العكسي. يشير فقدان العودة المرتفع إلى فقدان المزيد من الضوء أثناء النقل، في حين أن فقدان العودة المنخفض يعني فقدان قدر أقل من الضوء.

أنواع كابلات الألياف الضوئية:

الألياف أحادية الوضع (SMF) يحتوي على قلب صغير (8-10 ميكرون) وينقل الضوء كشعاع واحد، مما يجعله مثاليًا للنقل لمسافات طويلة ونطاق ترددي عالي. يتم استخدامه بشكل شائع في الاتصالات السلكية واللاسلكية والإنترنت عالي السرعة وشبكات المسافات الطويلة مثل الكابلات البحرية والاتصالات بين المدن. توفر الألياف أحادية الوضع أداءً أفضل على مسافات طويلة ولكنها أكثر تكلفة من الألياف متعددة الأوضاع.

الألياف متعددة الأوضاع (MMF) يحتوي على قلب أكبر (50-100 ميكرون) ويسمح لأشعة الضوء المتعددة بالمرور عبر القلب بزوايا مختلفة. وهذا يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات قصيرة المدى ذات النطاق الترددي الأقل، مثل شبكات المنطقة المحلية (LAN)، ومراكز البيانات، وداخل المباني. تعتبر الألياف متعددة الأوضاع أكثر تكلفة من الألياف أحادية الوضع ولكنها أقل فعالية في الاتصالات طويلة المدى.

الألياف الضوئية البسيطة والمزدوجة:

كابل الألياف الضوئية البسيط:

يتميز كابل الألياف الضوئية البسيط بخيط واحد من الزجاج، وهو مصمم للتطبيقات التي تتطلب خط إرسال أو استقبال واحد فقط بين الأجهزة. يتم استخدامه أيضًا عندما تمكن إشارة البيانات المتعددة من الاتصال ثنائي الاتجاه عبر ألياف واحدة.

كابل الألياف الضوئية المزدوج:

يتكون كابل الألياف الضوئية المزدوج من سلسلتين من الزجاج أو البلاستيك، وعادة ما يتم ترتيبهما على شكل "حبل سحابي". يتم استخدامه عادة للاتصالات الثنائية بين الأجهزة، حيث تكون هناك حاجة إلى خطوط إرسال واستقبال منفصلة.

الألياف الضوئية، التي كانت محدودة في السابق بالتكلفة والتعقيد، أصبحت الآن متاحة على نطاق واسع بسبب انخفاض النفقات وتبسيط التطبيق. وهذا يسمح حتى لأولئك الذين لديهم معرفة أساسية بالشبكات بالاستفادة من فوائدها. على مدى العقدين الماضيين، أدت التطورات إلى خفض معدلات التوهين بشكل كبير، مما جعل الألياف الوسيلة الرائدة للاتصالات الإلكترونية. بحلول تسعينيات القرن العشرين، ومع تزايد شعبية الإنترنت، توسعت شبكات الألياف الضوئية العالمية بسرعة، مدفوعة بالحاجة إلى معالجة المخاوف المتعلقة بمشكلة عام 2000. تشكل الألياف الضوئية اليوم العمود الفقري للبنية التحتية للاتصالات الحديثة، حيث تربط كل دولة تقريبا وتتيح نقل البيانات بسرعة عالية وهو أمر ضروري للابتكارات المستقبلية.