دید کلی
استفاده از
نور برای ارسال پیام به همان روزهای آغازین زندگی انسان بر روی کره خاکی بر میگردد. به بیان دقیقتر انسان با تکامل خویش استفاده بهتر و بیشتر از نور را فرا گرفته است. از آن زمان که
لیزر اختراع شد، دانشمندان توجه خاصی به استفاده از نور جهت انتقال اطلاعات مبذول داشتند. زیرا با شرایط تمدن روز بشر سنخیت داشت. لیکن استفاده همگانی از نور جهت انتقال اطلاعات پس از اینکه
لیزر نیم رسانا و
تار نوری با تلفات کم پا به عرصه وجود گذاشت، آغاز شد.
تاریخچه
در خصوص خط انتقال ، کارهای
شیشهگری در یونان قدیم متداول بود. هنگام ظریفکاری روی
شیشه ، هدایت نور در داخل میلههای شیشهای شناخته شده بود. ولی با شکوفایی علم در قرن 19 ، در انگلیس نور داخل لوله آب ملاحظه شد، و بر اساس این اصل اولین آزمایش هدایت نور در داخل
تار شیشهای در حدود سال 1930 در آلمان انجام گرفت.
سیر تحولی و رشد
حوالی سال 1958 کار بدیع پوشانیدن اطراف تار شیشهای با یک نوع شیشه در انگلیس انجام گرفت. در اوائل 1960 در ژاپن تولید
تار نوری برای استفاده در انتقال تصویر آغاز شد. در حوالی سال 1960 در آمریکا نوع دیگری از خطوط انتقال با استفاده از 95
عدسی به فاصله کانونی 50 متر و به فاصله 900 متر از یکدیگر و در داخل یک لوله خطی به طول یک کیلومتر در بالای زمین ایجاد شد. در سالهای 1964-1965
عدسی گازی پیشنهاد شد و مدتی تحقیقات روی آن ادامه یافت. در حوالی سال 1970 موفقیتی در این خصوص حاصل شد و تلفات تار شیشهای که بطور وسیعی به عنوان تار نوری مورد استفاده قرار گرفته بود، از میزان
نقصان در هر کیلومتر ، تا حدود دو رقم کاهش یافت.
انواع تار نوری
تار نوری تک مدی
تار نوری تک مدی دارای پهنای باند بسیار زیادی است. لیکن از همه لحاظ دارای برتری بر انواع دیگر تارهای نوری نیست. مثلا اتصال آنها به یکدیگر با مشکلاتی مواجه است، زیرا شعاع هسته آن چند میکرون بیشتر نیست.
تار نوری چند مدی
- تار ضریب پلهای: تار ضریب پلهای دارای هستهای با شعاع در حدود چندین ده الی چندین صد میکرون است. از این لحاظ کار کردن با آن آسانتر است. لیکن پهنای باند آن کمتر و در حدود چندین ده مگاهرتز در کیلومتر است.
- تار ضریب تدریجی: تار ضریب تدریجی دارای شعاع در حدود شعاع نوع ضریب پلهای است، ولی پهنای باند آن حتی به 100 برابر بیشتر نیز میرسد. ضریب شکست آن در جهت شعاعی به نحو یکنواختی تغییر میکند.
تلفات انتقال تار نوری
تلفات جذبی و پراکندگی
پیشرفتهای چشمگیری در کاهش تلفات تار نوری حاصل شده است. در ظرف مدت 10 سال کاهش تلفات به بیش از یک هزارم رسیده است. تلفات جذبی در بعضی از
طول موجها قابل صرفنظر کردن است و در طول موج کمتر از 0.8 میکرومتر تلفات عمدتا از نوع پراکندگی است. عامل موفقیت در کاهش تلفات امکان تهیه
سیلیکن بسیار مرغوب مورد استفاده در
صنایع نیمهادی و حذف ناخالصیهای شیشه است. علت عمده تلفات جذبی ، وجود ناخالصیهای فلزی نظیر
آهن (Fe) است. عامل تلفات پراکندگی ، تغییرات تراکم و در نتیجه تغییرات ضریب شکست به علت تغییرات ترمودینامیکی است که به هنگام انجماد از حالت مذاب در کشیدن تار ایجاد میشود.
تلفات خمش و ناهمواریهای مرز میان هسته و پوشش تار
در صورتیکه مرز میان هسته و پوشش تار ناهموار باشد، تلفات تبدیل مد و تلفات تشعشع بوجود میآید. این تلفات را میتوان با افزایش شعاع هسته و تغییرات ضریب شکست (داخل هسته) به گونهای که مقدار نور کمتری به نواحی مرزی برسد، کاهش داد.
تلفات اتصال
برای انتقال تا فواصل دور لازم است که
تار نوری را به یکدیگر وصل کرد و یا اینکه در محل تکرار کنندهها آنها را به طول معینی بریده و به اجزای دیگر اتصال داد و عملا جابجایی اتصالات بوجود میآید. این جابجایی میتواند شامل فاصله ، عدم تطابق محورها و در امتداد یکدیگر نبودن تارها باشد. تارهای دارای شعاع هسته بزرگ از نظر تلفات اتصال بهتر هستند.
اتصال دائم ، موقت و کابل کردن تارهای نوری
از دیدگاه علمی بسیار مهم است که بتوان تارهای نوری را به یکدیگر اتصال داد. اما انجام این کار به علت کوچکی شعاع هسته مشکل است. روشهای متعدد برای اتصال دایم تارها از جمله آستین شیاری V شکل و لولهای شل وجود دارد. در تمام این روشها از نوعی صمغ برای چسبانیدن تارها در جای خود استفاده میشود. در روش دیگری تارها بوسیله
قوس الکتریکی با توان کم ، نرم به یکدیگر جوش داده میشود. اتصالهای موقت برای تارهای چند مدی در بازار موجود است. در بعضی از انواع آن به منظور کاهش دادن تلفات انعکاس بین انتهای تار ، صفحه پلاستیکی نازکی در میان آنها قرار داده میشود.
در کابل کردن ،
شیشه ذاتا دارای مقاومت خوبی در برابر نیروهای کششی و فشاری است و
مدول یانگ آن برابر مدول یانگ مولار است. بنابراین سطح آن در مقیاس میکروسکوپی صاف است. تماس با هوا میتواند در آن خراشهای کوچکی ایجاد کند، که سبب میشود تار شکننده و ضعیف شود. برای این کار باید تارها برای قرار گرفتن در زمین به اندازه کافی سخت شوند. تعدادی از آنها را بصورت کابل در میآورند. در یکی از رایجترین روشهای کابل کردن ، تارها را به دور رشتهای فولادی میتابند. در روش دیگری تارها پهلوی یکدیگر قرار داده شده و به شکل نوار در میآیند.
مباحث مرتبط با عنوان
