Download
1 / 42
601 likes | 1.02k Views
بسم الله الرحمن الرحیم. فيبر نوری (Fiber Optic). فهرست. مقدمه ای درخصوص نظریه های نوری تاریخچه فیبر نوری چست؟ ساختار فیبر نوری دسته بندی فیبرنوری انواع فیبرنوری مزایا و معایب فیبرنوری کاربرد فیبر نوری توضیحات برای یک عمل قوس نوری دو فیبرنوری و فیلم. مقدمه.
E N D
فيبر‌نوری (Fiber Optic)
فهرست • مقدمه ای درخصوص نظریه های نوری • تاریخچه • فیبر نوری چست؟ • ساختار فیبر نوری • دسته بندی فیبرنوری • انواع فیبرنوری • مزایا و معایب فیبرنوری • کاربرد فیبر نوری • توضیحات برای یک عمل قوس نوری دو فیبرنوری و فیلم
مقدمه • در مورد ساختار و ماهيت نور به طور قطع نمي توان نظر داد . در اين باره سه نظريه وجود دارد :1-نظريه ذره اي بودن نور 2-نظريه موجي بودن نور 3 3-نظريه کوانتمي بودن نور نظريه ذره اي نور : گاهي اوقات رفتار نور طوري است که به نظر از ذرات بسيار ريزي که فوتون ناميده مي شوند تشکيل شده است و اينطور مي توان گفت که پرتوهاي نور شامل تعداد بسيار زيادي فوتون است اگر ساختار ذره اي نور را بپذيريم مي توان نور توليد شده توسط منابع ليزرها و ديودهاي ليزري را توجيه کرد .
نظريه موجي نور : • گاهي اوقات رفتار نور به شکلي است که مي توان نور را يک موج الکترو مغناطيسي با فرکانس زياد و طول موج کوتاه فرض کرد و مي توان گفت که امواج نوري از نوع مقطعي است يعني حرکت موج عمود بر جهتي است که موج منتشر مي شود . امواج الکترو مغناطيسي در خلاء با سرعت تقريباً m/s 3×10(8) حرکت مي کنند و نور نيز تقريباً با همين سرعت در خلاء در حال حرکت است . وقتي نور از محيطي به محيط ديگر حرکت مي کند فرکانس آن عوض نمي شود ولي سرعت آن تغيير مي کند که در اين حالت پديده شکست نور بوجود مي آيد . براي اينکه بدانيم نور در تارهاي نوري به چه شکل حرکت مي کند و چه تغييراتي در نور بوجود مي آيد بايد رفتار موجي نور را در نظر گرفت .
نظريه موجي بودن نور به قدر کافي تمام پديده هاي مربوط به انتقال نور را توجيه مي کند اما در بررسي بعضي از رفتارهاي نور که در برخي از حالت ها نظير پاشيدگي و گسيل و جذب رخ مي دهد تئوري هاي ذره اي و موجي جوابگو نيستند و به جاي آنها تئوري کوانتمي نور مي تواند پاسخگو باشد . تئوري کوانتومي نور بيان مي کند که تشعشع نور حاوي ذرات بسيار ريزي است که خصوصيات موجي را نيز دارا است . نظريه کوانتمي نور
تاريخچه • شاید اولین تلاش در سیرتکاملی سیستم ارتباط نوری بوسیله الکساندر گراهام بل صورت گرفت که در سال 1880 درست 4 سال پس از اختراع تلفن ، اختراع تلفن نوری (فوتوفون) با سیستمی که صدا را تا فواصل چندین متر منتقل می کرد به ثبت رساند . • تلفن نوری بر مبنای مدوله کردن نور خورشید بازتابیده با به ارتعاش درآوردن آینه ای کار می کرد. گیرنده یک فتوسل بود . در این روش نور در هوا منتشر می شد که امکان انتقال اطلاعات تا بیش از 200 متر میسر نبود. به همین دلیل اگرچه دستگاه بل ظاهراً کار می کرد اما از موفقتی تجاری برخوردار نبود.
تاريخچه • 1958،ارايهتئوریآمپلی‌فايرهایليزری . • 1970،تهـيهاوليـنفــيبر‌نـوریSingleMode • 1972،تهـيهفــيبرهــاینـوری MultiMode
فيبرنوریچيست؟ • فيبر‌نوریيکموجبرعايقاستکهدرفرکانس‌هاینوریکارمی‌کندومعمولاًبهشکلاستوانهاست . • ظرفيتفيبرنوریبهنحوهساخت،جنسموادتشکيل‌دهندهوپهنایطيفمنبعنورآنبستگیدارد .
ساختمان فيبر نوري core 1-coreهسته . 2-clad غلاف . 3-coating پوشش . 4-buffer پوشش ثانويه . 5-cable .پوشش خارجي coating clad تار نوري cable BUFFER 1 تار 1 تا ر2 BUFFER 2
ضريبشکست • نسبتسرعتسيرنوردرفضابهسرعتسيرنوردرمحيطجديد،برابرضريبشکستآنمحيطمی‌باشد . • مباحث در این خصوص زیاد است که از بیان جزئیات بیشتر خودداری می شود.
نحوه دسته‌بندي كابلهاي فيبر نوري • در دسته بندی فیبرها استاندارد خاصی نیست وكابل‌ها براساس پارامترهاي مختلفی دسته‌بندي مي شوند: • 1- براساس نوع كابل • 2-براساس‌نوع فيبر (Single Mode، Multi Mode) • 3- براساس تركيب سيم و فيبر(Composite Cable) • 4- براساس استفاده داخلي(Indoor)ياخارجي(Outdoor) • 5- از نظر کاربرد (خاکی ، هوائی ، کانالی و دریائی)
انواعفيبر‌نوری براساسويژگيهایزير،فيبرهاینوریرامی‌توانبهدسته‌هایمختلفیتقسيمنمود : • اشعه‌گذرندهازآنها • ساختارماده‌ایآنها • ترکيبموادمربوطبههسته • دوويژگیاولوسوم
انواعکابلفيبر‌نوریبراساساشعه‌گذرندهازآنهاانواعکابلفيبر‌نوریبراساساشعه‌گذرندهازآنها • فيبر‌نوریپلاستيکی • فيبر‌نوریMultiMode • فيبر‌نوریSingleMode
انواعکابلفيبر‌نوریبراساسساختارماده‌ایآنهاانواعکابلفيبر‌نوریبراساسساختارماده‌ایآنها • فيبر‌نوریشيشه‌ای • فيبر‌نوریپلاستيکی • فيبر‌نوریسيليکاباروکشپلاستيکی ( PCS )
انواعکابلفيبر‌نوریبراساسترکيبموادمربوطبههستهانواعکابلفيبر‌نوریبراساسترکيبموادمربوطبههسته • فيبر‌نوریباضريبشکستپله‌ای • فيبر‌نوریباضريبشکستمرحله‌ای ) تدريجی (
انواعکابلفيبر‌نوریبراساسدوويژگیاولوسومانواعکابلفيبر‌نوریبراساسدوويژگیاولوسوم • فيبر‌نوریMultiMode باضريبشکستپله‌ای • فيبر‌نوریMultiMode باضريبشکستمرحله‌ای • فيبر‌نوریSingleMode باضريبشکستپله‌ای
مزايایفيبر‌نوری • پهنایباندبيشتر،ظرفيتانتقالبالاتروسرعتانتقالبيشتر • تلفاتکمدرمسافت‌هایطولانی‌تر • امنيتبالایسيستم • مصونيتدربرابرپديده‌های : هم‌شنوايی،اثراتميدان‌هایالکتريکیومغناطيسیوفاکتورهایمحيطی • طراحیبهتر : نازک،سبک،بادوام،تستآسان • کاهشهزينهکلسيستم • کممصرف‌تربودن) انرژی ( • انعطاف‌پذيریدرتوپولوژی‌هایشبکه
مزايایسيستمانتقالفيبر‌نوری • ترويج نوري نياز به زمين مشترك بين فرستنده تاري وگيرنده را منتفي مي كند. • امكان تعمير فيبر (تار) نوري در حاليكه سيستم روشن است ،بدون آنكه احتمال اتصال كوتاه شدن مدارهاي الكتريكي در فرستنده ويا در گيرنده باشد، وجود دارد. • فيبرهاي نوري درجه‌اي از امنيت وپنهاني بودن را عرضه مي كند. چون تار ها انرژي تشعشع نمي‌كنند. براي يك مزاحم، آشكار سازي سيگنال ارسالي مشكل است.
مزايایفيبر‌نوری • ايده‌آلبرایمکان‌هایپرخطربهدليلجرقهنزدندرهنگامقطع • اشتعالناپذيری،زيراالکتريسيتهازآنعبورنمی‌کند • بدونخطرشوکالکتريکی • کاهشيافتنمقاومت • انتقالاطلاعاتبهصورتديجيتالازطريقسيگنال‌هاینوری • تصويباستانداردهایمختلفبرایتوسعهفيبر‌نوری • و…
محدوديتهاونقاطضعففيبرهاینوری • ضرورتدقتکاملدرهنگامکابل‌کشی • امکانشکستندرصورتگذشتنزاويهفيبرازيکحدمعين • محدودبودنميزانکششبرایفيبرهایباظرفيتمختلف • محافظتکاملدربرابرضربه،برایفيبرهايیکهازدرونحوضچهمی‌گذرند
کاربردهایفيبر‌نوری • درسيستم‌هایمخابراتنوریجهتانتقالPOTS • درسازمان‌هایمحلیبرایانتقالسرويسفوقدربينبخش‌هایمختلف • درتلويزيونکابلی • درسيستم‌هاینقلوانتقالهوشمند • درصنعتپزشکی • درصنايعنظامی • درسيستم‌هایپرسرعتنظير GigaBit Ethernet ، FDDI ، MultiMedia، ATM ، SONET ، Fiber Channel • دربخشفضايی،حملونقلوصنعت
کاربردهایفيبر‌نوری در روشنابی : • در این فناوری نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نورلامپهای الکتریکی) و یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری شده و از این طریق به محل مصرف منتقل می‌شود. به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که در جهت تابش مستقیم آن نمی‌باشد منتقل می‌شود. امتیاز این نور که موجبات رشد سریع به کارگیری و توجه زیاد به این فناوری شده‌است این است که فاقد الکتریسیته گرما و تشعشعات خطرناک ماورای بنفشبوده (نور خالص و بی خطر).
در حسگرها:استفاده از حسگرهاي فيبر نوري براي اندازه گيري كميت هاي فيزيكي مانند جريان الكتريكي ميدان مغناطيسي فشار و حرارت و جابجايي آلودگي آبهاي دريا سطح مايعات و تشعشعات پرتوهاي گاما و ايكس در سالهاي اخير شروع شده است . در اين نوع حسگرها از فيبر نوري به عنوان عنصر اصلي حسگر بهره گيري مي شود بدين ترتيب كه خصوصيات فيبر تحت ميدان كميت مورد اندازه گيري تغيير يافته و با اندازه گيري تغيير يافته و با اندازه شدت كميت تاثير پذير مي شود.نظامي :فيبر نوري كاربردهاي بي شماري در صنايع دفاع دارد كه از آن جمله مي توان برقراري ارتباط و كنترل با آنتن رادار و كنترل و هدايت موشكها ارتباط زير دريايي ها را نام برد.
در تجهيزات صدا: با استفاده از يك مبدل سيگنال الكتريكي خروجي صداي ديجيتال را به پالسهاي نوري تبديل مي كند. بدين ترتيب مشكلاتي همچون تاثير ميدانهاي مزاحم الكتريكي و مغناطيسي و ديستورشن ناشي از مقاومتهاي اهمي خازني و سلفي در كابلهاي مسي از بين مي رود . پس از انتقال پالسهاي نوري از طريق فيبر نوري به دستگاه صوتي دريافت كننده پالسهاي نوري تبديل ب سيگنالهاي ديجيتال با همان فرمت اوليه شده و به مدارات مربوطه وارد مي شود . كاربردهاي پزشكي فيبر نوري در تشخيص بيماري ها و آزمايش هاي گوناگون در پزشكي كاربرد فراوان دارد كه از آن جمله مي توان دزيمتري غدد سرطاني و شناسايي نارسايي هاي داخلي بدن و جراحي ليزري و استفاده در دندان پزشكي و اندازه گيري مايعات و خون نام برد.
از آنجائیکه کار با فیبر نوری به اندازه کابل های مسی و شبکهمعمول نیست کمتر پیش می آِید که لوازم و تجهیزات آن را از نزدیک ببینیم. حتی عکس آنها را هم ندیدیم. در ادامه شمار را با نحوه اتصالات آنها با استفاده از تصاویر آشنا می کنم.
ابتدا از انتهای کابل فیبر مورد نظر 180 سانتیمتر اندازه می گیریم و اقدام به جدا نمودن پوشش اولیه کابل می کنیم که انجام این کار کمی دشوار است چرا که پوشش اولیه کابل ضخیم و خشک و قابلیت انعطاف کمتر است. هنگام جدا نمودن غلاف باید مراقب باشیم که بین این لایه و لایه بعدی از چسب های آغشته به سم هایی خاص استفاده شده است تا از گزند جوندگان مصون بمانند و ضمن اینکه لایه بعدی از جنس فلز و چسبناک است که باید با حلالهایی نظیر بنزین تمیز شوند. در لایه های بعدی نیز پودرهایی قرار دارند. در مرکز کابل میله ای از جنس الیافی بسیارفشرده محکم قرار دارد که شیلنگهای رنگی به دور آن پیچیده شده اند.
پس از آماده سازی کابل فیبر شیلنگهای درو کر را با انبری مخصوص بریده و اقدام به جدا کردن آخرین پوشش از روی کر می کنند و در آخرین مرحله نیز با استفاده از همین انبر روکش نهائی فیبر را صاف می کند. و در پایان آنر با دستمال آغشته به الکل تمیز می کنند.
این دستگاه کاتر نام دارد و برای بریدن فیبر نوری از آن استفاده می شود. فیبرنوری باید کاملا صاف و تمیز بریده شود تا امکان جوش دادن توسط دستگاه فیوژن به وجود بیاد به همین خاطر کاتر مجهز به یک تیغه الماس است که برشهای مناسبی را روی مقطع فیبر نوری انجام می دهد.
فیوژن (FUSION) این دستگاه فیوژن نام دارد و از آن برای به هم متصل کردن یا اصلاحاً جوش دادن مقطع دو فیبر نوری استفاده می شود. نحوه کار به این صورت هست که سر دو فیبر نوری در دستگاه گذاشته میشه و درب دستگاه بسته میشه ( در عکس بالا درب دستکاه بسته است و می توانید دو فبیر نوری نازک که از دو طرف به دستگاه وارد شده را ببینید) و ادامه کار توسط دستگاه به صورت اتوماتیک انجام میشه و مراحل کار از طریق LCD دستگاه قابل مشاهده است. تارهای فیبر نوری بزرگ نمایی شده و پس ازانجام کار میزان افت کیفیت فیبر نوری بر اثر جوش دادن به درصد اعلام می شود. فیوژن ها هم در محیط های مختلف تنظیم می شوند. ارتفاع و فشار هوا و...
تست اولیه فیبرنوری چراغ قوه لیزری مخصوص تست فبیر نوری که روش استفاده از آن بسیار ساده است. چراغ قوه به یک سر فیبر نوری وصل می شود و پس از روشن کردن نور قرمز از طرف دیگر فیبر دیده می شود و اگر نو ر دیده نشد کابل خراب است. ضمناً این قلم های نوری در واتهای مختلف هستند که تابش مستقیم آن در چشم مضر است. برای تست های تخصصی تر در ادامه توضیح داده خواهد شد.
پچ پنل فیبر نوری محفظه ای است قابل نصب در رک که اتصالات فیبر نوری را نگهداری می کند.
کاست فیبرنوری • بسته به اینکه اتصال شما در کجا باشد متفاوت است مثلاً اتصال بین دو فیبر نوری هوائی که مفصل بندی می شود عکس روبرو نمونه ای از یک مفصل در کانال است
آداپتور فیبر نوری • آداپتور فیبر نوری واسط بین فیبر نوری که کانکتور بر روی آن نصب شده و پچ کورد فیبر نوری می باشد . این آداپتور عموما داخل پچ پنل مخصوص فیبر قرار می گیرد . و انواع مختلف آن متناسب با نوع کانکتور بصورت 2 پورت Duplex یا تک پورت Simplex وجود دارد
کانکتورهای فیبر نوری کانکتور فیبر نوری بر روی فیبر نوری توسط ابزارهای خاص نصب می شود و امکان انتقال داده را به ما می دهد . برخی از انواع این کانکتورها عبارتند از MT – Rj و LC و SC و ST که به دو گروه مالتی مود و سینگل مود نیز تقسیم می شوند.
معرفی نمونه ای از استفاده فیبر نوری در شبکه • برای اتصال بین پچ پنل فیبر نوری و سوئیچ شبکه از پچ کورد استفاده می کنیم . این پچ کورد ها هم باید متناسب با قیبر نوری انتخاب شوند.مدیا کانورتری که ورودی فیبر و خروجی Lan است .
معرفی دستگاه OTDR مخفف عبارت Optical time-domain reflectometer که به معنی بازتاب سنج نوری است که در محدوده زمانی کار می کند و برای عیب یابی در شبکه های لیزری مورد استفاده قرار می گیرد .
نمونه ای از انواع OTDR • OTDR یک سری پالس های نوری را به داخل شبکه فیبری تزریق می نماید و همچنین انتهای شبکه فیبر نوری را از طریق شکست نوری تشخیص می دهد .این دستگاه از این طریق می تواند امپدانس کابل در حال تست را اندازه گیری نماید ، توان پالس های بازگشتی محاسبه می شوند و جمع می شوند و به صورت بازه ای از زمان در طول فیبر نوری برای ما به صورت نمودار ترسیم می شوند .از طریق یک دستگاه OTDR می شود طول و تضعیف یک فیبر نوری (شامل تکه های فیوژن شده و سر کابل ها )را محاسبه کرد .از طریق یک دستگاه OTDR می شود ایرادات ، از قبیل پارگی ها ، و تلفات توان فیبر را دید و محل آن را مشخص کرد .به منظور راه اندازی سیستم های فیبر نوری دستگاه های OTDR همراه با نمایشگرهای گرافیکی ،نقش مهمی را برای متخصصان نصاب ایفا می کنند و توانایی های بی نظیری را در اختیار آنها قرار می دهند ، پس اصل اول آموزش OTDR به متخصصان و منتننس سیستم فیبر نوری است .
تهیه کننده احمد شکوری استاد راهنما : مهندس رضا رنجبر
