hasna
عدد المساهمات : 203
تاريخ التسجيل : 14/01/2011
العمر : 30
 |  موضوع: الالياف العصبية ..قيم معلوماتك  الثلاثاء 8 فبراير 2011 - 5:51 | |
| الألياف البصرية كبديل مثالي للكوابل.
حتى منتصف الثمانينات كانت صناعة الاتصالات الهاتفية في أوروبا تخضع لسيطرة شركات حكومية ضخمة تعود جذورها إلى بداية الخدمة الهاتفية في العالم، هذه ا لشركات التي تمتعت في البداية بكثير من حرية العمل والسيادة الذاتية حتى في بلادها حتى سيطرت على جميع نواحي الاتصالات وملحقاتها بما فيها البيئة التحتية والأجهزة والخدمات·
وقد تعرض ذلك النظام لثورة حقيقية مذهلة، تمثلت في أداء أكبر تقنية في العالم تمثلت في تعاظم جريان المعلومات إلى كافة أنحاء المعمورة، فقد حلت الخيوط الرقيقة الشفافة المصنوعة من الزجاج النقي محل الأسلاك النحاسية في نقل الصوت والصورة ومعطيات الحاسب الآلي بسرعة نبض أشعة الليزر، وأصبحت عصب شبكات الهاتف والاتصالات في الولايات المتحدة وغيرها من الدول المتقدمة·
ولا شك أن الألياف البصرية تشكل اليوم قوة الحفز وراء تنامي شبكة الانترنت والفاكس والاجتماع عن بعد وظهور التلفاز شديد النقاء وغير ذلك كثير، حتى أن بعض الخبراء يتوقعون ويقررون أن الألياف البصرية هي القوة الدافعة للانتقال من الثورة المناعية إلى الثورة المعلوماتية·
نبذة عن تاريخ الألياف الضوئية
يرى بعض العلماء أن الفراعنة صنعوا منذ 3000 سنة سمكة من الزجاج ا لمعقم برأس أزرق وحراشف بيضاء وزعانف صفراء، وقد حصلوا على هذه الألوان عن طريق إضافة أكاسيد معدنية إلى الزجاج المصنوع من السيليكا (تم إضافة الكالوبالت لعمل اللون الأبيض، والانتيمون للون الأصفر)· ولم يتمكن الفراعنة من صنع زجاج شفاف لأن المادة الأولية المستعملة كانت مشوبة ببقايا الأكاسيد·
ومع تقدم علم الكيمياء وتطور صناعة الزجاج تمكن علماء آخرون من صنع الزجاج الشفاف، وكان التقدم في هذه الصناعة سريعا ذلك إن شفافية أفضل العدسات التي صنعت في بداية القرن العشرين كانت أعلى بعشرة آلاف مرة من شفافية الزجاج المصنوع بمعرفة الفراعنة·
وفي الستينيات ارتفعت تلك الشفافية بعشرة آلاف مرة أخرى بفضل تقنية إنتاج ثاني اكسيد السليكون عالي النقاء، مما مكن من صنع الألياف البصرية·
وتذكر المراجع أن أول من كتب مطالبا باستخدام الألياف البصرية >بيرد< البريطاني و>هانسل< الأميركي وذلك عام 1927، وكانت مطالبتهما باستخدام الألياف البصرية لنقل الصور التلفازية، بيد أنهما لم يقوما بأية تجربة علمية·
وظل العلماء يولون الألياف البصرية اهتمامهم طوال عقود متوالية، إلا أنه لم يتم استخدام الألياف البصرية بصورة عملية إلا في بداية الخمسينيات، حيث استخدمت في المناظير الطبية لفحص المعدة والأمعاء، وفي الصناعة لفحص مكائن الطائرات· غير أن أطوال هذه الألياف وقتئذ لم تتعد عدة أقدام، وكان حجمها كبيرا نسبيا، والفاقد منها مرتفع للغاية·
وعندما تم اكتشاف أشعة الليزر عام 1960 بدأ التفكير الجاد في استخدام الألياف البصرية، ذلك إن حزمة ضوئية واحدة من أشعة الليزر يمكنها نقل آلاف الصور التلفازية· ومنذ ذلك الوقت بدأت الأبحاث تأخذ شكلا جديدا نظرا للإمكانات الهائلة التي تقدمها أشعة الليزر·
وفي اغسطس 1970 أطلق العالم >دونالد كيك< شعاع ليزر في عيّنة جديدة من الزجاج مسحوبة بشكل خيط رفيع طوله 200 متر· وبواسطة المجهر بدأ كيك يحاول ضبط مسار انطلاق شعاع ليزر (يفوق الهيليوم) مع لب الخيط الزجاجي اللامتناهي في الضوء· فجأة لفت انتباهه ضربة نقطة الضوء المهجرية في عينه، كان الضوء قد انطلق عبر الخيط الزجاجي، واردا وارتد من الطرف الآخر إليه·
كشفت التجارب السابقة أن النبض الصوتي الذي يحمل المعلومات يصل إلى نهاية الخيط ثم يتحلل ويختفي، أما تلك اللحظة فقد كانت لحظة الانتصار المذهل، إذ بدا أن الاتصال عبر الألياف البصرية أصبح ممكنا· وبقي بعد ذلك مسألة التوصل إلى معادلة كيفية توليد ضوء بدرجة حرارة الغرفة، وفي أواخر أكتوبر 1970 كانت مختبرات شركة >بيل تليفون< الأميركية توصلت إلى المعادلة المطلوبة·
ونتيجة للتقدم الهائل في تقنية صناعة الزجاج، وإنتاج ثاني أكسيد السليكون النقي، تمكن العلماء عام 1979 من إنتاج ألياف زجاجية بلغ حدها الأقصى من الشفافية والنقاء، وأن الإشارة لا تفقد أكثر من نصف طاقتها بعد قطعها مسافة 20 كيلومترا فيها· وبذلك اتضح أن الألياف البصرية يمكن أن تتفوق على جميع قنوات الاتصال الأخرى·
وفي 1987 استعملت شركة >بيل تليفون< جهاز الليزر الدقيق والألياف الزجاجية لإجراء أول اتصال الكتروني ضوئي·
الألياف البصرية :
الألياف البصرية (Fiber Optics) هي أزواج من الأسلاك الزجاجية الرفيعة التي تمثل وسط نقل الطاقة· وكل من هذه الأزواج ذو سُمْك لا يزيد على سُمْك الشعرة، ومصنوع من مادة زجاجية نقية، ويحمل الخيط الليفي الواحد نبضات قصيرة من شعاع الليزر وهي عبارة عن ومضات بالغة القصر من أشعة الليزر بمعدل سرعة يبلغ مئات ملايين ومضة في الثانية، وقد أمكن للشركات العالمية تطوير استخدام هذه الألياف بإمكانية حشد ألوف المكالمات الهاتفية عبر زوج واحد من الألياف الزوجية الضوئية وبذلك تصبح تكلفة أسلاك الزجاج عن استخدامها بأحجام كبيرة في نقل المكالمات والمعلومات من قبل الحكومات وشركات الاتصال أقل بكثير من تكلفة الكابلات النحاسية مما يشكل منافساً كبيراً لها·
واستخدام أشعة الليزر لبَثّ المعلومات عبر أسلاك رفيعة من الألياف الزجاجية سيمكن العالم من إجراء اتصالاته بتكلفة أقل من التكلفة الحالية، بالإضافة إلى تحسن مستوى الأداء في هذا المجال· وبالفعل تم إنشاء خطوط اتصالات ليفية ضوئية لاستخدامها في كل الاتصالات في كثير من الدول المتقدمة كالولايات المتحدة وبريطانيا وفرنسا واليابان وألمانيا·
ومنذ سنوات كان حلم رجال الصناعة استحداث وسيلة جديدة لنقل الصوت والصورة والمعلومات الأخرى بتكلفة قليلة وبدون تداخل، وقد تحقق حلمهم باستخدام الزجاج وأشعة الليزر· وقد استخدم اليابانيون بالفعل هذا التكتيك الجديد في بلدة >هاي أوفيز< القريبة من >أوزاكا< وتمت تجربة الألياف البصرية المزدوجة ووفرت للمشتركين نظاما تلفازيا سلكيا ذا سرعة بث عالية·
وتتكون الليفة الزجاجية من جزءين أساسيين ، الأول: الجزء المركزي (core) وله مُعَامِل انكسار معين محاط بطبقة أخرى تسمى: الكسوة (cladding) ومعامل انكسارها أقل من مُعَامِل انكسار الجزء المركزي حتى يتم حصر الضوء المستخدم لنقل المعلومات في مركز الليفة الزجاجية، كما تحاط الليفة بطبقة أو أكثر من مادة واقية حتى لا يتم خدشها أثناء التركيب·
أما عن رحلة الموجات الصوتية عبر الألياف الزجاجية فتنطلق من مصدر هو عادة ليزر أو موصل ثنائي باعث للضوء (light Emihing Diode)، ويوضح هذا المصدر قرب أحد طرفي الليف فيضيء قلب الليف ويمر بعض الضوء منه وفق استقامة محور، بينما يدخل فاتبقى مائلاً بزاوية ما، ويسقط على السطح الفاصل بين القلب والغلاف فيخترق هذا السطح ثم يخترق الغلاف وتمتصه طبقة لدنة تحيط بالليف لحمايته من التلف· وأما الضوء الذي يسقط على السطح الفاصل والغلاف بزوايا إسقاط كبيرة، فإنه ينعكس عن هذا السطح انعكاسا كليا مرتدا نحو قلب الليف، وتتكرر هذه الانعكاسات الكلية مرات عديدة موجهة الأشعة الضوئية وفق استقامة طول الليف الزجاجي·
وينجم هذا الانعكاس الكلي عن أن الضوء وكل الموجات الكهرومغناطيسية تنتقل في المواد المختلفة بسرعات مغايرة، ويعبر عن السرعة التي ينتقل بها الضوء عبر مادة بمعامل الانكسار وهو يساوي نسبة سرعة الضوء في الفضاء - وهي أعلى سرعة - إلى سرعته في المادة نفسها·
أما عن سعة الألياف البصرية فقد نجحت تجارب مؤسسة التليفون والتلغراف الأميركية في تركيب كابل زجاجي بين مدينتي نيويورك وواشنطن لا يتعدى سُسسْكة الإصبع، ويستطيع نقل 240 ألف مكالمة هاتفية في وقت واحد، ولا تستطيع الألياف الزجاجية نقل المكالمات الهاتفية فقط وإنما نقل المكالمات التلفازية أيضا، وهذا ما لا يمكن تحقيقه باستخدام الكابلات النحاسية، ذلك أن الصورة التلفازية فيها من التفاصيل المرئية ما تعجز أسلاك النحاس عن حملها (في كل صورة تلفازية حوالى 100 ألف نقطة مضيئة على الشاشة تكّونْ الشكل العام للصورة التلفازية)·
كما يتطلب الأمر إرسالها بمعدل 16 صورة كاملة في الثانية حتى تعطي العين البشرية الانطباع بالحركة على الشاشة (في حال استخدام أسلاك النحاس فإن ذلك سيؤدي إلى تداخل النبضات الكهربائية نتيجة للمجال الكهرومغناطيسي الناتج مما يعني صورة مشوشة غير واضحة المعالم)·
أما إرسال مليون نبضة ضوئية في الثانية عبر سلك زجاجي فيمكن دون أن يطرأ على البث أي تشويش، وذلك نظرا للقصر الشديد في طول موجة شعاع الليزر ومناعته ضد الموجات الكهرومغناطيسية·
ونظرا لصغر حجم الألياف البصرية وخفة وزنها فإن كثيرا من شركات الاتصالات والطيران والبواخر والغواصات والأقمار الصناعية بدأت باستبدال الكابلات النحاسية بألياف بصرية ولتوضيح ذلك فإن كابلا من الألياف البصرية زنته 3.6 كيلوغرام يمكن أن يحل محل كابل نحاسي وزنه 95 كغم· من هذه المقارنة يتضح أن صغر الحجم وقلة الوزن يؤديان إلى خفض تكاليف الإنشاء وسهولة التمديد والنقل مقارنة بالكبلات النحاسية·
بعض استخدامات الألياف البصرية .
يمكن لحزم الألياف أن تتسلل لترى ما لا يمكن الوصول إليه من دونها، وهذا ما جعل لها قيمة خاصة في الطب، حيث يراقب الأطباء ما يحدث داخل جسم الإنسان بواسطة المناظير الباطنية الليفية - البصرية، وبإمكان الحزم الليفية أن تستخدم كـ >أنابيب ضوئية< لتركيز الضوء على أمكنة صغيرة يصعب الوصول إليها·
أما الاستعمال الأوسع والأشهر فهو في ميدن الاتصالات، إذ يمكن لليف مفرد أن يحمل إشارة بصرية بين مرسل ومستقبل، وتوفر الألياف المزدوجة اتصالات في اتجاهين، ويمكنها أن تنقل الإشارات إلى مسافات أبعد وبسرعات أكبر من الأسلاك من دون تضخيم أو تقوية في الاتصالات الهاتفية والتلفازية والحاسوبية·
وقد قطعت هذه التقنية مسافة كبيرة بسرعة هائلة، حتى أنه يتم اليوم اختبار وصلات ليفية بصرية سوف تنقل خدمات اتصالات جديدة في المنازل· فالفائدة الرئيسية لأنظمة الألياف البصرية بالنسبة للاتصالات هي أنها يمكنها أن تبث معلومات أكثر لمسافات أطول مما تفعل الأسلاك· ومقاومة الأسلاك الثخينة التي توصل الكهرباء إلى المنازل ضئيلة، وبالتالي فإنها لا تفقد إلا قليلا من القدرة، ولكنها لا تستطيع نقل معلومات مفيدة بسرعة عالية· ويمكن لأنواع أخرى من الكابلات المعدنية أن تنقل المعلومات بسرعات عالية، ولكن ليس لمسافات بعيدة، نظراً لأن لها مقاومة عالية· أما الألياف البصرية فتنقل كمية كبيرة من المعلومات دون فقد قدرة كبيرة·
وإذا كانت معظم الألياف البصرية مصنوعة من زجاج خاص هو ثاني أكسيد السليكون، المفرط النقاء، المخلوط بكميات ضئيلة من مواد أخرى مثل >الجرمانيوم< أو >البورون< المضافة· ويكون فاقد الإشارة قليلا· ويعتمد على موجة الضوء· وبالنسبة للانظمة البصرية - الليفية النموذجية فهذا يعني إمكانية إرسال الإشارات إلى مسافة 50 -60 كيلو مترا بموجة طولها 1300 >نانومتر< وإلى ما يتراوح بين 120 و150 كيلو مترا بموجة طولها 1550 >نانومتر<·
وهذه القيم ملازمة للزجاج الذي يصنع منه الليف، ولا يمكن تخفيف الفاقد إلا بالتحول عن الزجاج إلى مواد أخرى مختلفة· ولقد اختبر الباحثون بعض هذه المواد بما في ذلك أنواع من الزجاج تحتوي على >الزير كونيوم< و>الفلور< وبعض العناصر القليلة الأخرى، ولكن مازال عليهم إثبات كون هذه المواد عملية إذا ما استخدمت في الألياف البصرية·
وفي الختام، فإن الاتجاهات التقنية اليوم واضحة تماما، فخلال أكثر من عقد بقليل، أصبحت الألياف البصرية تشكل الطريقة الأهم لنقل أنواع عديدة من الاتصالات بين نقاط ثابتة· وعموما فإن التقدم مازال مستمرا في مجالات عديدة من إمكانية نقل المزيد من المعلومات والخدمات، وستزيد هذه التطورات من استعمال الألياف البصرية في شبكة الاتصالات العالمية·
وقد استخدمت تقنية الألياف البصرية في العديد من مناحي الحياة في الطب، وفي التعرف على قياس الحرارة والضغط بشكل دائم في حقول النفط، والتعرف على المنتجات النفطية عبر التقاط الاختلاف في اللون بين كل مادة تمر في الأنابيب·
وفي مجال الطيران أثبتت الدراسات أن استخدام الألياف البصرية يؤدي إلى تقليل وزن أنظمة المراقبة في الطائرات بنسبة 30 -40 في المئة، وأنه يمكن وضع هذه الألياف بسهولة في المحركات وأجهزة الهبوط وأجهزة التحكم في الطيران· كما استخدمت الألياف الضوئية بكثافة في الاتصالات بين أسلحة القوات المسلحة، وفي الغواصات، وغير ذلك كثير من مناحي الحياة· ولا شك أن التطورات الحالية في استعمال الألياف البصرية سوف تزيد من استعمالاتها في شبكة الاتصالات العالمية·الألياف البصرية يفتخر معظم الأشخاص الذين لهم علاقة بصناعة الحواسب بالتقدم الهائل الذي حقته هذه الصناعة , ففي السبعينات كان النظام الحاسوبي من النمط السريع مثل ( CDC 6600 ) يمكنه تنفيذ تعليمة حاسوبية واحدة في زمن قدره 100 نانو ثانية وبعد عشرون سنة ارتفعت السرعة الى 100 ضعف مع النظام Gray وهو معدل تقدم لا بأس به وفي نفس الفترة فقد ازدادت سرعة نقل المعلومات من 56Kbps في شبكة ( ARPANET) وهي شبكة وزارة الدفاع الأمريكية وكانت من أولى الشبكات التي تم انتشارها في العالم ازدادت الى 1Gbps " في الاتصالات الضوئية الحديثة " وهذا يعني معامل تطور أكثر من 100 ضعف في العقد , كما انخفض معدل الأخطاء في البت الواحد من 10^-5 الى ما يقارب الصفر . ومن جهة أخرى فقد بدأت رقاقات المعالجات الصغرية بالوصول الى الحدود الفيزيائية التي لا يمكن التطوير بعدها كما هو الحال في مشكلة عدم القدرة على تجاوز سرعة الضوء أو عدم إمكانية تجاوز حد أعظمي من التبديد الحراري للرقاقات الالكترونية . وعلى العكس فمع تقنية الألياف الضوئية فإن عرض الحزمة يمكن أن يتجاوز ( 50Tbps ) 50000Gbps ومازال المهتمون يبحثون عن مواد ناقلة أفضل. إن جدار الـ 1Gbps الذي تقف عنده تقنية الألياف الضوئية حالياً يعود الى عدم القدرة على تحويل الاشارات الالكترونية الى إشارة ضوئية بسرعة أعلى من ذلك , وقد تم مخبرياً بنجاح الوصول الى سرعة 100Gbps على خطوط إرسال قصيرة , وتعتقد أن الوصول الى سرعة 1Tbps لم يعد بعيد المنال وهو على بعد عدة سنوات ليس أكثر , كما لم يعد النظام الضوئي المتكامل " أجهزة الحواسب والاتصالات " بعيدة التحقيق أيضاً . في السباق بين الحوسبة والاتصالات تقدمت تقنية الاتصالات وحققت قصب السبق . إن تضمين وتحقيق عرض حزمة لا نهائي لم يتم فهمه واستيعابه فعلياً من قبل جيل كبير من علماء ومهندسي الحواسب الذين مازالوا يفكرون بالطريقة التي تعلموها من نظرية Shanon و Nyquist حول الحدود التي لا يمكن تخطيها عند النقل على أسلاك نحاسية . والحكمة العامة التي يجب الأخذ بها هنا أن كل الحواسب الحالية بطيئة بشكل محبط , وعلى الشبكات أن تحاول تجنب القيام بعمليات الحساب عليها ولو كان ذلك على حساب استخدام عرض حزمة أكبر . في هذا المقطع سوف ندرس الألياف الضوئية ونتعرف على طريقة عمل هذه التكنولوجيا . يتألف نظام النقل الضوئي من ثلاث مكونات هي : المنبع الضوئي , وسط النقل والكاشف . ويصطلح على اعتبار أن كل نبضة ضوئية تقابل بتاً واحداً يحوي القيمة 1 وغياب النبضة يعني القيمة 0 , أما وسط النقل فهي ليف رفيع جداً من الزجاج . يولد الكاشف نبضات كهربائية عندما يسقط الضوء عليه , ويوصل المنبع الضوئي الى طرف آخر الليف الزجاجي ويوصل طرفه الآخر الى الكاشف وبذلك نحصل على نظام نقل وحيد الاتجاه . يأخذ الإشارات الكهربائية ويحولها وينقلها على شكل نبضات ضوئية , ثم يعيد الخرج الى إشارات كهربائية على الطرف المستقبل . إن نظام كهذا سوف يسرب الضوء خارج الناقل ويصبح غير عملي إلا بعد استعمال بعض قوانين الفيزياء الهامة . من المعروف للجميع أنه عندما يعبر شعاع ضوئي الحد الفاصل بين وسطين ناقلين فإنه يعاني من انكسار بزاوية B تختلف بحسب النسبة بين قرينتي الانكسار للوسطين حيث يعبر الشعاع الضوئي الحد الفاصل بين مادة السيليكا والهواء الحر بعدة قيم لزوايا الورود . وتزداد زاوية الانكسار بزيادة النسبة بين قرينتي الانكسار للمادتين ومن هذه الخاصية يمكن تحقيق زاوية انكسار كبيرة تجعل الشعاع الضوئي ينكسر كلية في الوسط الأول ويعود الى الداخل بدون أن يجتاز الحد الخارجي عندها تتحق المصيدة الضوئية ويتم حجز الشعاع الضوئي بين جدران الوسط الناقل الأول , كما يمكن تحقيق هذه المصيدة بالتحكم بزاوية ورود الشعاع الضوئي على الحاجز . وهذا يمكن تحقيق نقل شعاع ضوئي " إشارة ضوئية " ضمن وسط من هذا النوع وبدون أية ضياعات .وبما أن أي شعاع يسقط على الحد الفاصل بزاوية ورود أكبر من الزاوية الحرة سوف يتم عكسه كلياً الى الداخل , فإنه من الممكن إرسال العديد من هذه الأشعة وبزوايا ورود مختلفة ولكن أكبر من الزاوية الحرجة , وعندها يقال أن كل شعاع له نمط مختلف ويدعى الليف الضوئي الذي يملك هذه الخاصية بالليف المتعدد الأنماط Multi mode fiber وإذا تم إنقاص قطر الليف الضوئي الى قيمة تعادل عدة أطوال لموجة الضوء فإن الليف يتصرف كموجة أو قناة يسير فيها الضوء ولا يحيد عنها بالرغم من أن الضوء في الحالة العادية يسير في خط مستقيم فقط , ويدعى الليف في هذه الحالة بالليف الوحيد النمط single mode fiber , وهذا النوع من الألياف مرتفع الثمن ولكن يمكن استعماله لمسافات طويلة مقارنة مع الليف متعدد الأنماط , وتتوفر حالياً ألياف من هذا النوع قادرة على نقل المعلومات لمسافة 50km وبسرعة نقل عدة جيغا بايت في الثانية , كما تم تحقيق نتائج نقل أفضل من ذلك في المخابر , وأثبتتت التجارب أن الشعاع الليزري يمكن أن يقطع 100km من الألياف دون الحاجة الى مضخمات وإن كان بمعدلات نقل أقل , وتعد الأبحاث التي تجري على ألياف الأوروبيوم Europium المشوب بنتائج أفضل في السنوات القادمة . نقل الضوء عبر الألياف Transmission of light through fiber إن الألياف الضوئية مصنوعة من الزجاج الذي هو بدوره من الرمل وهو مادة خام رخيصة الثمن ومتوفرة بكميات كبيرة , وقد عرفت صناعة الزجاج من العصور القديمة عند قدماء المصريين في سورية , وقد تطورت صناعة الزجاج كثيراً عبر العصور , والزجاج المستعمل حالياً في صنع الألياف الضوئية شفاف ونقي جداً لدرجة أنه لو كانت المادة التي تملأ المحيطات هي الزجاج بدلاً من الماء لأمكن رؤية قاع المحيط من سطحه كما لو كنت تنظر الى سطح اليابسة من طائرة الجو . إن التخميد الذي يطرأ على الضوء الذي يعبر وسطاً زجاجياً يتعلق بطول موجة الشعاع الضوئي , إن التخميد الذي يطرأ على الضوء الذي يمر في الليف الضوئي مقاساً بالديسيبل = 10 لغ10 ( الاستطاعة المنقولة \ الاستطاعة المستقبلية ) . فمثلاً من أجل معامل ضياع قدره (2) ينتج قدره بالديسيبل قدره (3 ديسيبل) Attenuation in decibels = 10 log10 2=3dBلقد تم استعمال ثلاثة اطوال موجية للاتصال وهي متمركزة حول 1.55 , 1.30 , 0.85 على التوالي :وتملك الموجتان الأخيرتان معامل تخميد جيدة حيث لا يتجاوز الضياع فيهما %5 لكل كيلو متر واحد , وتملك الموجة الأولى معامل تخميد أعلى ولكن عند استعمال موجة بهذا الطول فإنه يمكن استعمال نفس المادة لصنع الالكترونيات اللازمة ومولد الشعاع الليزري وهي أرسينايد الغاليوم ( Gallium arsenide) , ويتراوح عرض الحزم الثلاثة السابقة بين ( 30000- 25000 ) جيغا هرتز .تعاني النبضات الضوئية من عملية تمدد في طولها خلال رحلتها عبر الليف الزجاجي , وهذا التمدد يسبب تشوه وتبديد في الإشارة ويدعى dispersion , وتعتمد قيمته بشكل أساسي على طول الموجة , ومن أجل منع النبضات من التراكب مع بعضها بسبب هذه الظاهرة يجب زيادة المسافة بين كل نبضتين متتاليتين , وهذا يوجب بدوره إنقاص معدل إرسال الإشارة Signaling rate و ولحسن الحظ فقد اكتشف أن إعطاء النبضات شكلاً خاصاً مشابه للقطع الزائد التجيبي المعكوس يؤدي الى تلاشي كل تأثيرات التشويه والتبديد ويصبح من الممكن إرسال النبضات الى آلاف الكيلومترات بدون أي تشويه في شكلها . وتدعى هذه النبضات ذات الشكل الخاص الذي تحدثنا عنه solitons , أو النبضات " النغمات المنعزلة " . وهناك جهود بحثية حثيثة من أجل نقل هذه النتائج خارج المخابر وتطبيقها في الحياة العملية .إن كابلات الألياف الضوئية مشابهة للكابلات المحورية إلا أنها غير محاطة بالناقل الشبكي .في الألياف المتعددة الأنماط فإن قطر النواة يبلغ 50 ميكرون وهو ثخن شعرة من رأس الانسان تقريباً , بينما ينخفض القطر لليف الضوئي الوحيد النمط الى ميكرون .تحاط النواة بكساء زجاجي بمعامل انعكاس أخفض من ذاك الذي للنواة وذلك لحجز الضوء كلية في النواة , ويحيط بهذه الكسوة سترة بلاستيكية رقيقة لحماية الكسوة الزجاجية , وغالباً ما تجمع حزمة من الألياف في حزمة محمية ومحاطة بدرع خارجي واق . عادة تمتد الكابلات الضوئية الأرضية ذات الدرع الواقي تحت الأرض على عمق يقارب المتر الواحد من السطح أو في قاع المحيط تحت سطح الماء بالنسبة للكابلات العابرة للمحيطات , يمكن وصل الألياف الضوئية بثلاث طرق مختلفة : أولا: يمكن تثبيت نهايات خاصة في طرف الليف وهي عبارة عن وصلات يمكنها أن تدخل في مقابس مناسبة لها , هذه الطريقة تسبب ضياع يصل الى %20 من الضوء ولكنها سهلة الفك والتركيب . ثانياً : يمكن وضع النهايتين المقصوصتين بشكل دقيق بحيث تتراكبان ضمن أو كم خاص , ويتم بعد ذلك تركيز وتغيير توضع النهايتين بحيث يحقق أقل ما أمكن من الضياع , وهذا يستغرق حوالي خمس دقائق من شخص متمرن وجيد ويؤدي الى ضياع لا يتجاوز %10 من الضوء .ثالثاً : يمكن صهر النهايتين مع بعضهما بحيث تشكلان وصلة صلبة .في جميع الحالات فإن تخميد غير قليل سوف يطرأ على الضوء في نقطة الاتصال وسوف يحدث تداخل للضوء المنعكس مع الإشارة الضوئية المتنقلة . وتبقى الأخيرة هي الأفضل حتى الآن .هناك نوعان من المنابع الضوئية التي يمكن أن تستعمل لتوليد الإشارة هي : الثنائيات المصدرة للضوء ( Light Emitting Dlodes ) LED , وأنصاف النواقل الليزرية . ولكل من هذين المنبعين خصائص مختلفة ويمكن تعيير طول الموجة الصادرة باستعمال مقاييس تداخل " مدخال " مثل Fabry-perot أو Mach Zehnder بين المصدر الضوئي والليف .
العنصر |
LED |
ثنائيات انصاف النواقل |
معدل نمط نقل المعطيات |
منخفض |
مرتفع |
النمط |
متعدد الأنماط |
نمط وحيد |
المسافة |
قصير |
طويل |
الديمومة – العمر العملي |
حياة طويلة |
حياة قصيرة |
الحساسية للحرارة |
|
|
الكلفة |
الحد الأدنى |
|
| |
|
