الالياف البصرية Optical fiber تعتبر أحدث التقنيات التي تستخدم لنقل البيانات بسرعات مرتفعة جداً، وهذه التقنية بدأت تبصر الضوء في منتصف القرن العشرين كونها استطاعت ان تكون أفضل بديل ممكن للكابلات النحاسية، مما دفع كبرى الشركات التكنولوجية الى تطوير هذه الكابلات والاعتماد عليها في عملية الاتصالات وتحقيق أكبر استفادة من مميزات هذه التقنية.
في حال كنت من المهتمين بهذه التقنية قام موقع متطور بعمل مراجعة شاملة لها تتضمن التعريف بمميزات وعيوب هذه التقنية واستخداماتها وآلية عملها وانواعها ودورها الهام في نقل الانترنت بسرعات كبيرة، لذا خلال الفقرات القادمة ستجد كافة التفاصيل حول هذه التقنية..
ما هو كابل الالياف الضوئية Fiber optic
الالياف الضوئية او البصرية تعرف باسم (Fiber Optic Cable) هي كابلات يتم تصنيعها من البلاستيك او زجاج السيلكا وهي كابلات رفيعة جداً تحاط بطبقة تعرف علميا باسم "الكسوة" من ثم يتم تغليفها بطبقة ثالثة تستخدم للعزل والحماية من الكسر والعوامل الجوية.
بالتالي تكون المكونات الأساسية لكابل الألياف الضوئي هي:
- الشعيرات الزجاجية مجتمعة مع بعضها البعض على شكل "ضفائر" يتم من خلالها انتقال الضوء.
- الغلاف العاكس وهو الذي يتم عن طريقه حدوث انكسار الضوء.
- غطاء الحماية الداخلي غالباً يكون من البلاستيك ويقوم بحماية الألياف.
- غطاء الحماية الخارجي مهمته الرئيسية هي حماية الألياف المجتمعة مع بعضها البعض.
الإقبال الكبير على نقل الإشارة باستخدام الالياف البصرية يرجع لسببين رئيسين الأول هو السرعة الكبيرة التي يتم فيها نقل الإشارة كون أن الحركة في هذه الكابلات تعتمد على مبدأ الانكسار في الضوء، السبب الرئيسي الثاني هو أن معدل تشتت الإشارة في هذه الكابلات أقل بكثير مما هو عليه في الكابلات النحاسية التقليدية.
كيف تعمل تقنية الألياف البصرية
آلية عمل الالياف الضوئية تعتمد بشكل رئيسي على مبدأ الانكسار في الضوء حيث أن الشعاع المرسل في الكبل الضوئي يتعرض لانعكاس مستمر على جدران هذا الكابل حيث أن الضوء يقوم بضرب جدران الكابل بزاوية أقل من 45 درجة مما يعني أن الشعاع الضوئي يتم المحافظة عليه داخل الكبل بشكل كلي ولا يتعرض الى التشتيت.
لكن عندما تم الاعتماد على هذه التقنية في نقل المعلومات تم الآخذ بالحسبان درجة نقاوة الزجاج بشكل كبير لأنه في حال كان الزجاج المستخدم يحتوي على نسبة كبيرة من الشوائب فإن الإشارة ستكون أضعف.
ما هي استخدامات الألياف البصرية؟
.png) |
بعد الكفاءة الكبيرة التي أثبتتها الالياف البصرية في سرعة نقل البيانات تم الاعتماد عليها في الكثير من المجالات، فأصبحنا نراها تستخدم في:
- قطاع الاتصالات والانترنت.
- القطاع الطبي.
- القطاع الصناعي.
- قطاع نقل الطاقة.
- القطاع العسكري.
استخدامات الألياف البصرية في قطاع الاتصالات والانترنت
منذ أن تم اكتشاف مميزات الالياف البصرية وكبرى الشركات التقنية تعمل على تحقيق اقصى استفادة ممكنة من هذه الالياف خاصة في مجال الاتصالات والإنترنت كونها توفر المميزات التالية:
- سرعة نقل البيانات بواسطتها كبيرة جداً.
- معدلات ضياع الإشارة فيها تكاد تكون معدومة.
- أفضل خيار ممكن لنقل الإشارة لمسافات بعيدة جداً.
استخدامات الالياف الضوئية في القطاع الطبي
من المعروف أن أكثر القطاعات التي يتم فيها دمج التكنولوجيا هي القطاع الطبي، وعندما تم الاعتماد على الالياف الضوئية في هذا القطاع كانت النتائج رائعة جداً ومرضية، فهي ساعدت على:
- رفع نسبة نجاح وكفاءة عمليات الجراحة بالمنظار مثل استئصال البروستات وتفتيت الحصى في الكلية والمسالك البولية واستئصال الأورام السرطانية في الشعب الهوائية.
- استخدام الالياف البصرية في صناعة الأجهزة الطبية خاصة في أجهزة الاستشعار والمراقبة.
استخدامات الالياف الضوئية في القطاع الصناعي
أشهر استخدامات الالياف البصرية في القطاع الصناعي هو جهاز "الفايبرسكوب" والذي عن طريقه تم الوصول الى أماكن من الصعب الوصول إليها في الآلات الصناعية ويقوم بنقل صورة مباشرة من تلك الأماكن لمعرفة فيما إذا كان هناك عطل أو خلل ما.
استخدامات الالياف الضوئية في قطاع نقل الطاقة
الالياف الضوئية تستخدم في الخلايا الكهروضوئية حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية الى طاقة كهربائية، ولازال حتى وقتنا هذا يتم تطوير وتحسين الالياف البصرية كي تكون أكثر فعالية في قطاع الطاقة ونقلها.
استخدامات الالياف الضوئية في القطاع العسكري
الولايات المتحدة الأمريكية تعتبر أول الدول في العالم التي اعتمدت على الالياف البصرية في القطاع العسكري، حيث اعتمدت على هذه الالياف لإجراء الاتصالات بين القواعد العسكرية المختلفة عام 1977 والسبب في ذلك أن نسبة الأمان العالية التي توفرها الألياف الضوئية كما أنها تتمتع بمتانة عالية جداً تجعلها أقل عرضة للتخريب، في وقتنا الراهن أبرز الاعتماد عليها في أجهزة كشف التسلل في البنوك مثلاً وفي الدوائر الحكومية الحساسة.
أبرز مميزات الالياف البصرية والضوئية
.png)
- سرعة كبيرة في نقل البيانات ونطاق ترددي عريض.
- الإشارة المرسلة قوية فتصل بدون تخامد أو فقدان جزء منها في المسافات الطويلة.
- الالياف البصرية متينة وقوية وعملية جداً وتصمد لفترة طويلة.
- نسبة الأمان فيها مرتفعة جداً.
- لها استخدامات كثيرة بمختلف المجالات.
- تعمل بمختلف الظروف المحيطة بدون مشاكل.
ماهي عيوب تقنية الالياف البصرية؟
- تكلفة مرتفعة جداً.
- الشعيرات الزجاجية ضعيفة وعرضة للكسر لذلك يجب الانتباه عند التعامل معها.
- تركيب الكبل الضوئي يستغرق وقت أكثر من الكبل النحاسي بسبب حساسيته.
أنواع الالياف البصرية والضوئية
الليف البصري متوفر بأشكال وأنواع متعددة لكل منها استعمال واستخدام خاص، هذه الأنواع هي الأكثر شيوعاً:
- الليف الضوئي آحادي النمط: هو أقل انواع الالياف الضوئية تخانة حيث يأتي بقطر يتراوح بين 5 و9.5 ميكرون يستخدم لنقل الاشارة لمسافات بعيدة وهو ذات تكلفة مرتفعة ويستخدم في شبكات الهاتف وكوابل التلفزيون.
- الليف الضوئي متعدد الأنماط: يستخدم لنقل البيانات لمسافات قصيرة مقارنة بالنوع الأول حيث يستخدم في المسافات التي تقل عن 950 متر ويعتمد عليه في شبكات الحاسوب، هذا النوع من الألياف نصف قطره أكبر بحيث يصل إلى 62.5 micron.
الأسئلة الشائعة حول الالياف الضوئية
هل الالياف البصرية لها أضرار؟
الإجابة كلا، لم يثبت حتى الآن وجود أي ضرر من الالياف الضوئية فهي لا تصدر أي إشعاع كما أنها غير قابلة للاشتعال ولا ترتفع حرارتها عند الاستخدام.
من اخترع الالياف البصرية؟
يعتبر تشارلز كاو أول من تعرف على خصائص الالياف الضوئية وفيما بعد بناءاً على ما اكتشفه تم تطوير هذه الالياف والاعتماد عليها في الكثير من المجالات.
