کابل فیبر نوری چیست و چه کاربردی دارد؟

کابل فیبر نوری (fiber-optic-cable) چیست؟

استفاده از آن چه مزایا و معایبی را به همراه دارد؟

بنظرتان به چه دلیل استفاده از این کابل ها نسبت به کابل های مسی ارجحیت دارد؟

موارد مصرف کابل فیبر نوری چیست؟

اگر نصاب و یا یک کاربر ساده دوربین مدار بسته هستید و به دنبال سرچ هر یک از سوالات بالا وارد این صفحه شده اید باید بگوییم که جای درستی آمده اید چرا که در این مقاله از سری مقالات آموزشی گروه نظارت گستر ایمن برانیم تا به این سوالات پاسخ دهیم.

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری در اصل به یک تکنولوژی گفته می‌شود که اطلاعات را به شکل پالس‌های نور و برای فواصل بسیار طولانی در امتداد رشته‌های فیبر ساخته شده از شیشه‌ یا پلاستیک منتقل می‌کند. در اصل یک کابل فیبر نوری از تعداد متفاوتی(چیزی حدود دو تا صد) فیبر شیشه‌ای تشکیل شده است و روی هسته فیبر شیشه‌ای، لایه شیشه‌ای دیگری  قرار دارد که کاربرد روکش کابل را دارد و به منظور جلوگیری از خروج نور از داخل هسته تعبیه شده است. اطراف این لایه ی شیشه ای پوشش محافظی قرار دارد که به آن بافر (buffer) می گویند. لایه انتهایی که روی  بافر قرار میگیرد، پوشش کابل است که از آن به عنوان لایه محافظ نهایی استفاده می شود. این نوع کابل‌ها به دلیل مزایای بسیاری که دارد از جمله، سرعت انتقال بالاتر و پهنای باند بیشتر نسبت به کابل‌های مسی پرطرفدارتر است و بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد.

بیشتر بخوانید: دوربین لامپی چیست و چه کاربردی دارد؟

فیبر نوری چگونه کار می‌کند؟

اکنون که دانستین فیبر نوری چیست، زمان آن فرا رسیده تا با نحوه کار آن بیشتر آشنا شوید. پس از معرفی فیبر نوری نوبت به بیان نحوه کار این نوع فیبر پرکاربرد می‌رسد. نحوه انتقال داده ها در کابل فیبر نوری به صورت فوتون یعنی ذرات نور که به آن فوتون می گویند است. لازم به ذکر است که هسته الیاف شیشه‌ای و روکش (cladding) هر یک ضریب شکست مشخصی دارند. نهایتا این ضریب شکست‌ها است که باعث می‌شوند تا نور ورودی از منبع نور در یک زاویه معین خم شوند. زمانی‌ که به کمک کابل فیبر نوری سیگنال‌های نوری ارسال می‌شوند، بازتاب کلی، از هسته و روکش در یک سری پرش‌های زیگزاگ مانند منعکس می‌گردند. از آنجایی که ضریب شکست شیشه نسبت به هوا بالا است، نور در داخل فیبر بازتاب شده و از آن خارج نمی‌شود. لازم به ذکر است که سیگنال‌های نوری به جهت متراکم‌تر بودن به نسبت کابل های مسی لایه‌های شیشه‌ای با سرعتی که سی درصد کم‌تر از سرعت نور است مسیر را طی می‌کنند. در طول این مسیر که برای انتقال داده طی میشود ممکن است سیگنال ها تضعیف شوند و نیاز به تجدید و تقویت پیدا کنند. همین امر موجب می شود تا از تقویت کننده‌ها (Repeater) در طول مسیر استفاده شود. این تقویت کننده‌ها سیگنال نوری را دریافت کرده و آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند، نهایتا این سیگنال های الکتریکی را پردازش کرده و به صورت سیگنال نوری در مسیر قرار می‌دهند.

بیشتر بخوانید: نحوه کابل کشی اصولی – استاندارد کابل کشی در دوربین مدار بسته

اجزای کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری از پنج جزء تشکیل میشود که عبارتند از:

هسته (Core): این بخش نور را به وسیله ی بازتاب داخلی منتقل می کند. هسته از رشته ای واحد از شیشه یا پلاستیک با خلوص بالا ساخته شده است که قطر آن حدود 9 تا 62.5 میکرومتر است. یعنی چیزی کمتر از قطر موهای انسان. گفتنی است هرچه در یک کابل فیبر نوری هسته بزرگتر باشد، سرعت انتقال داده بالاتر می رود.

روکش فلزی (Cladding): روکش فلزی لایه ای نازک بر روی هسته است که به عنوان مرز حاوی امواج نور عمل کرده و کمک میکند تا داده ها در طول کابل فیبر نوری عبور کنند. این کابل برای نخستین بار توسط یک دانشمند هلندی به نام، برام فان هیل کشف شد. جنس شیشه‌ای روکش فیبر نوری، ضریب شکنندگی کمتری نسبت به هسته دارد و قطر بیرونی آن در حدود 125 میکرون است.

پوشش (Coating): این پوشش تقویت کننده قدرت هسته در مقابل خم شدن بیش از حد کابل است. این یک پوشش پلاستیکی  است که روی روکش قرار میگیرد . هیچ تاثیری در خاصیت هدایت امواج نوری ندارد.

الیاف تقویت کننده (Strengthening Member) این پوشش از دو لایه که به آن لایه های اولیه و ثانویه میگویند تشکیل شده است.

رویه کابل (Cable jacket) به عنوان محافظ بیرونی
وظیفه لایه بیرونی، محافظت از کابل مقابل خطرات زیست محیطی است. حفاظت از کابل در برابر گازها، آب و سایر مایعاتی که ممکن است کابل در معرض آن‌ها قرار بگیرید، بر عهده رویه کابل است. مقاومت در برابر آتش رویه کابل، ویژگی دیگری است که سبب مصونیت فیبر نوری می‌شود.

بیشتر بخوانید: دوربین جاسوسی کنترل از راه دور چیست و چطور کارگذاشته میشود؟

انواع کابل نوری

به طور کلی کابل‌های فیبر نوری در سه نوع وجود دارند: کابل فیبر نوری سینگل مود، کابل فیبر نوری مالتی مود و کابل فیبر نوری پلاستیکی که در ادامه به بررسی و معرفی هر یک خواهیم پرداخت.

بیشتر بخوانید: فرستنده دیجیتالی نانو استیشن چیست؟

کابل فیبر نوری سینگل مود (Single mode)

کابل فیبر نوری سینگل مود (mode) که به آن حالت نیز می گویند. به مسیری که نور در آن حرکت می‌کند، اشاره دارد. در فیبر نوری سینگل مود قطر هسته 8.3 است. در این نوع کابل همانطور که از نام آن نیز قابل حدس است ، نور تنها به یک طول موج و در یک مسیر واحد حرکت می‌کند. این مدل از انتقال میزان بازتاب نور را به حد زیادی کاهش داده و میرایی آن را کم می‌کند. کابل فیبر نوری سینگل مود معمولا گران‌تر از کابل مالتی مود است و عموما در اتصالات شبکه مسافت‌های طولانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بیشتر بخوانید: کابل کواکسیال یا هم محور چیست؟

مالتی مود (Multi mode)

کابل فیبر نوری مالتی مود که به آن هسته فیبر نوری چند حالته نیز میگویند قطر بیشتری نسبت به سینگل مود دارد. دقیقا به همین دلیل هم است که میتواند نور را از مسیرهای متعدد با چندین طول موج متفاوت منتقل کند. هسته فیبر نوری مالتی مود یا 50 میکرون است و یا 62.5 میکرون. از این نوع کابل برای مسافت‌های کوتاه استفاده می شود.

فیبر نوری پلاستیکی (POF)

فیبر نوری پلاستیکی بر عکس دو مدل قبلی کابل فیبر نوری از شیشه ساخته نشده اند و از جنس پلاستیک هستند. این مدل از فیبر ها هسته ای با قطر یک میلی‌متری و با ضریب شکست پله‌ای (Step-Index) دارند. این فیبر ها به دلیل هسته ی بزرگی که دارند، می توانند تعداد شعاع‌های نوری بسیاری از منابع و اتصالاتی که نیازمند دقت بالایی نیستند، جذب کرده و از خود عبور دهند. گفتنی است، هزینه کانکتورها و سر بندی این کابل ها تقریبا 20 درصد نسبت به فیبرهای نوری شیشه‌ای کم‌تر بوده و نیاز به تجهیزات پیچیده‌ای ندارند.  فیبر نوری پلاستیکی برای کاربردهایی که به پهنای باند زیاد در فواصل بالا نیاز ندارند، مناسب است و با نوع شیشه‌ای در رقابت می‌باشد. این نوع فیبر به سبب ویژگی‌هایی که برای آن بیان شد به گزینه‌ای مناسب برای اتصالات LAN دسکتاپ و لینک‌های کوتاه با سرعت پایین بدل شده است.

بیشتر ببینید: مشاهده کلیه محصولات برند داهوا

مزایای کابل نوری

• پهنای باند بالا و سرعت بیشتر که موجب میشود حجم بیشتری از اطلاعات منتقل شود.
• قیمت پایین: کابل فیبر نوری با قیمتی کمتر از کابل مسی ساخته میشود.
• سبک بودن
• باریک بودن کابل
• ظرفیت انتقال بالا
• کاهندگی و اتلاف کمتر
• مقاومت بالا در برابر تداخل الکترومغناطیسی
• طول عمر زیاد
• پشتیبانی کردن از مسافت های طولانی
• امنیت بالا
• و…

معایب کابل فیبر نوری

این کابل ها هم مانند هر چیز دیگر در مقابل مزایایی که دارند خالی از ایراد نبوده و معایبی نیز دارند که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

• در کنار مزایایی که برای کابل فیبر نوری ذکر شد، بیان معایب فیـبر نوری در مقابل کابل های مسی خالی از لطف نخواهد بود و به شناخت کامل‌تر این نوع کابل کمک خواهد کرد. برخی از مهم‌ترین معایب و مشکلات فیبر نوری به شرح زیر می‌باشند:
• منابع ساطع کننده نور در این کابل ها محدود به توان پایین هستند.
• میان فرستنده و گیرنده در این کابل ها باید فاصله کوتاهی وجود داشته باشد.
• شکنندگی و آسیب پذیری بالا
• نصب دشوار و پیچیده
• هزینه نگهداری بالا
• نیازمند تجهیزات ویژه