| تار نوری یکی از شیوه‌های انتقال اطلاعات می‌باشد که امروزه در صنایع مخابرات به عنوان با صرفه‌ترین روش مورد استفاده قرار می‌گیرد. مخابرات با تار نوری فن جدیدی است که توجه خاصی را در سراسر دنیا به خود معطوف داشته و حقیقتا پیشرفتهای شایان توجهی را پشت سر گذارده است. تار نوری در مقایسه با هر خط انتقال دیگری دارای ظرفیت مخابراتی بسیار زیادتر و تلفات کمتر است. |
|
دید کلی
انسانهای اولیه معمولا از
آتش ، شعله و یا انعکاس نور خورشید توسط
آینه و نظایر آن برای انتقال اطلاعات بهره می‌بردند. در کشتی و قایق استفاده از کرهای مورس نورانی حتی امروزه نیز معمول است. در خصوص
منبع نور با استفاده از
الکتریسیته ،
لامپهای تخلیه و یا
لامپ مهتابی در غرب متداول شد و تحقیقات درباره ساطع شدن نور از جامدات ادامه یافت و در نهایت به اینجا انجامید که با عبور
جریان الکتریکی از محل سطح پیوند در
نیم رسانا می‌توان نور ایجاد کرد و انتقال سیگنالهای نوری از منبع به آشکار ساز را می‌توان با استفاده از یک تار نوری بین منبع و آشکارساز به میزان بسیار زیادی بهبود بخشید.
مواد اولیه تار نوری
معمولا هسته تار نوری که قسمت مرکزی آن است، نسبت به پوشش آن
ضریب شکست بزرگتری دارد و از جنس شیشه است. انواع تار نوری بر اساس توزیع ضریب شکست در قسمت هسته و ماده‌ای که هسته از آن ساخته شده بوجود می‌آید.
تار شیشه‌ای سیلیکا
سیلیکا شیشه‌ای با
خالص است، ضریب شکست آن در حدود 1.45 است و هسته را می‌توان از فسفو سیلیکاتها یا ژرمانو سیلیکاتها انتخاب کرد، که در مقایسه با سیلیکاها دارای ضریب شکست بزرگتری هستند.
تار شیشه‌ای چند مولفه‌ای
اگر بجز
(اکسید سیلسیوم) ترکیب
Latex Error:
{B_{2O}_4 , Na_{2O} , Tl_{2O}}
و مواد دیگر افزده شود، در دماهای پایین‌تری عمل ذوب ممکن است. دو نوع شیشه با ضریب شکست متفاوت در بوته دوگانه‌ای (تو در تو) کشیده می‌شود که روش مناسبی برای تولید تار است.
مشخصات تار نوری
تار نوری از هسته‌ای با
ضریب شکست 
که در اطراف آن پوششی با ضریب شکست
(کوچکتر از
) قرار گرفته است. نور در اثر
بازتابش کلی در سطح بین هسته و پوشش محصور شده و انتشار می‌یابد. تار نوری از نوع
موجبر دی‌الکتریک است، و موادی که در آن بکار برده شده است معمولا شیشه کوارتزی (سیلیکا) یا بطور کلی مواد شیشه‌ای شکل است.
برحسب مورد از
پلاستیک یا
مایعات نیز استفاده می‌شود. برای خطوط انتقال مورد استفاده در مدارهای نوری هم شیشه ، پلاستیک ،
مواد آلی ،
بلورهای نوری و
نیم رساناها و غیره بکار می‌روند. شعاع هسته تار نوری معمولا از چند میکرون تا چندین ده میکرون و شعاع پوشش در حدود 100 تا 200 میکرون است، که به این ترتیب از نظر مکانیکی ضعیف است و در مقابل عوامل شیمیایی نظیر رطوبت نیز مقاوم نیست. بدین جهت روی آن را ابتدا با پلاستیک و سپس با نایلون می‌پوشانند. چند رشته از آن را دسته کرده و بصورت کابل تار نوری مورد استفاده قرار می‌دهند.
شرایط منابع نور در تار نوری
طول موج نور
لازم است که طول موج منبع نور در حوالی 0.85 میکرومتر یا 1.5 الی 1.6 میکرومتر که تلفات تار نوری بسیار کم است یا در حوالی 103 میکرومتر که
پاشندگی ماده از بین نرفته و پهنای باند انتقال بسیار وسیع است، باشد.
قابلیت اطمینان
بدون شک عمر مفید طولانی ضرورت دارد و هدف آن است که به
ساعت (بیش از یک صد سال) برسد. فرض بر این است که در سیستمی منبع نور وجود دارد و خراب شدن هر یک از منابع سبب از کار افتادگی سیستم می‌شود. در نتیجه فاصله زمانی از کار افتادگی سیستم ، حتی اگر عمر مفید هر منبع به
ساعت نیز برسد به
ساعت کاهش می‌یابد. بنابراین هر چه تعداد منابع زیاد باشد، فاصله زمانی از کار افتادگی کوتاهتر خواهد بود.
توان خروجی
حداقل توان منبع با تلفات انتقال
و حداقل توان قابل دریافت در آشکارساز
تعیین می‌شود. برای مثال اگر
دسی‌بل و حداقل توان منبع 1 میلی‌وات خواهد شد.
بازدهی توان
اگر توان خروجی منبع را با
و
توان الکتریکی لازم برای ایجاد آن را با
نشان دهیم، بازدهی برابر نسبت
به
ضربدر صد خواهد بود. در حال حاضر بازدهی بیش از ده درصد مطرح است.
انواع منابع نور مورد استفاده در تار نوری
دیود نور گسیل از جنس 
دیود نور گسیل مورد استفاده در
مخابرات نوری باید دارای خواص درخشش زیاد ، توان خروجی زیاد و بازدهی اتصال بالا به تار نوری باشد. برای بالا بردن بازدهی اتصال تار آن را مستقیما به سطح گسیل کننده نور می‌چسبانند. توان خروجی دیود نور گسیل در حدود 5 میلی‌وات یا کمتر است، ولی توان داخل شده در تار حدود 0.3 میلی‌وات است. زیرا بازدهی اتصال از چند درصد تجاوز نمی‌کند، و طول موج مرکزی این دیود در حدود 0.85 میکرومتر است.
دیود لیزر نیم رسانا
هنگامی که
دیود لیزر پابه عرصه وجود گذاشت، نوع ماده آن یعنی دیود با پیوند همجنس (
پیوند p-n از جنس واحد) بود که جریان آستانه‌ای آن بسیار زیاد بوده و مدهای منطقی آن نیز بطور اتفاقی نوسان می‌کرد. از جهت قابلیت اطمینان نیز کاربرد آن در سیستم‌های مخابرات نوری بعید به نظر می‌رسید. اما ساختمان نامتجالش (GaAs- GaAlAs) سبب کاهش مقدار جریان آستانه‌ای شد. اولین روش در
لیزر با پیوند هم جنس ، بوسیله نواری شکل کردن محل اتصال الکتریکی و در نتیجه جلوگیری از پهن شدن جریان الکتریکی بود.
مزایای مخابرات نوری
تلفات انتقال تار نوری کم ، پهنای باند وسیع ، قابلیت انعطاف ، سطح مقطع کوچک ، سبکی ، عدم دریافت آثار
القاهای الکترومغناطیسی ، مصونیت صحبت (به معنای درز کم) به فراوانی مواد شیشه‌ای است.
مباحث مرتبط با عنوان
