چکیده :

فیبر نوری یکی از محیطهای انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر شبکههای تلفن شهری و بینشهری، شبکههای رایانهای و اینترنت و برای انتقال اطلاعات در مسافتهای طولانی استفاده میشود. نور در کابل نوری از طریق هسته و توسط جهشهای پیوسته حرکت میکند.با توجه به اینکه سطح روکش قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد، نور قادر به حرکت در مسافتهای طولانی میباشد. برخی از سیگنال های نوری به دلیل عدم خلوص شیشه موجود، ممکن است دچار نوعی تضعیف در طول هسته گردند. میزان تضعیف فیبر نوری به درجه خلوص شیشه و طولموج نور انتقالی دارد، برای جبران تضعیف سیگنال های ورودی در طول مسیر کانال و در فواصل معین یک تقویتکننده میگذارند تا سیگنال هایی را که ضعیف شدهاند تقویت کرده و به توان بالاتر برساند . هدف این مقاله بررسی انواع مکانیزم تلفات در شبکه های نوری و تاثیر آن بر روی سیگنال های ارسالی می باشد کلمات کلیدی : فیبر نوری ،مکانیزم تلفات ، تضعیف ،ساختمان فیبر
-۱ مقدمه :
شبکه های نوری مجموعه ای از عناصر نوری متصل به هم می باشد که در فیبر نوری استفاده می شود. [۱ ] فیبر نوری یا تار نوری ۱ رشته باریک و بلندی از یک ماده شفاف مثل شیشه یا پﻻستیک ، که قطر هر یک از تارها نظیر قطر یک تار موی انسان است که میتواند نوری را که از یک سرش به آن واردشده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری یکی از بهترین فناوریهایی که انسان تاکنون به آن دستیافته است .از فیبر نوری به منظور ارسال سیگنالهای نوری در مسافتهای طولانی استفاده میشود. فیبر نوری یکی از جدیدترین محیطهای انتقال اطلاعات با سرعت بسیار بالا است .ساختمان فیبرنوری از یک موجبر استوانه ای از جنس شیشه (یا پلاستیک) است که از دو ناحیه مغزی و غلاف با ضریب شکست های متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویه از جنس پلاستیک تشکیل شده است امواج نور در هنگام عبور از فیبر نوری مقداری از انرژی خود را از دست میدهند . تلفات در فیبر یک پارامتر مهم تلقی می شود که میتواند از فرایند تولید، جذب مواد تشکیلدهنده فیبر، خمش ها و تنش ناشی شود . ناخالصی ها در فیبر باعث افزایش تلفات میشوند. مقدار تلفات در فیبر در طول موجهای متفاوت تغییر می کند . برای مثال، در طول موجهای ۱۵۵۰ ،۱۳۰۰ نانومتر تلفات کمترین مقدار را دارا است.[۲- ۳] در مخابرات فیبر نوری این دو طول موج به ترتیب به پنجرههای دوم و سوم مخابرات نوری معروف هستند. بهطورکلی، افت یا تلفات سیگنال و پهنای باند دو عامل در ارزیابی سیستم های مخابراتی ، بشمار می روند . این دو عامل که به جنس فیبر و روش ساخت آن وابسته است تابع طولموج نور نیز میباشد . بر اساس قانون اسنل، برای انتشار نور در طول فیبرنوری باید شرط n1>n2 برقرار باشد که n1 و n2 به ترتیب ضریب شکستهای مغزی و غلاف هستند . انتشار نور تحت

تأثیر عوامل ذاتی و اکتسابی دچار تضعیف می شود . این عواملعمدتاُُ ناشی از جذب فرا پوشش نفش، جذب فرو سرخ، پراکندگی رایلی، خمش و فشارهای مکانیکی برآنها هستند . [۴]

۱ – Optical fiber

×اولین همایش ملی پیشرفت های تکنولوژی در مهندسی برق، الکترونیک و کامپیوتر

First National Conference of Technology Developments on Electronical, Electronics and Computer Engineering×
. . . W W W . T D E C O N F . I R . . .

شکل – ۱ منحنی تضعیف بر حسب طول موج

-۲ مکانیزم های تلفات :

تضعیف در فیبر نوری یکی از عوامل در پهنای باند انتقال اطلاعات است که در میزان فاصله ریپتری اثر میگذارد. یعنی تا فاصلهای که شکل سیگنال قابل بازسازی باشد ، به عبارت دیگر حد اکثر فاصله بدون اینکه از اطلاعات ارسالی چیزی حذف گردد. این پارامتر در تعیین ماکزیمم فاصله بین گیرنده و فرستنده نقش عمدهای را ایفا میکند و مقدار تضعیف با مقایسه با کابل مسی خیلی کم بوده و در نتیجه فواصل ریپتر ها خیلی زیاد خواهد شد . و فاکتور مهمی برای تعیین مقرون بهصرفه بودن در استفاده از سیستم های فیبر نوری بیان میکند ، مکانیزم های اصلی تلفات فیبر نوری عبارتاند از : تلفات جذبی، تلفات پراکندگی به علت ناهمگونی ضریب شکست هسته (پراکندگی رایلی) ، تلفات پراکندگی به علت ناهمواریهای مرز میان هسته و غلاف (تلفات مرزی ) تلفات خمش ، تلفات به علت اتصال فیبرها به همدیگر (تلفات در محل اتصالها و پیوندها)

۱ – ۲ تلفات جذبی :

پدیده جذب باعث تبدیل مقداری از انرژی نورانی به حرارتی می گردد . این پدیده در اثر مواد تشکیل دهنده فیبر بوجود می آید. موادی که در ساخت فیبر بکار می رود باعث جذب یا از بین بردن مقداری از انرژی ورودی به فیبر می شود . پدیده جذب را می توان به دو قسمت تقسیم نمود :جذب ذاتی ،جذب عارضی .[۵]

شکل -۲ پدیده جذب

۱- ۱ – ۲ جذب ذاتی :۱
این جذب به جنس شیشه فیبر بستگی دارد و با هیچ نوع ترکیبی از مواد مختلف نمیتوان آن را از بین برد. شیشه خالص از جنس geo2 و sio2 در طول موجهای مختلف دارای جذب متفاوتی است یکی در اثر ارتعاش و دیگری انتقال الکترونهای اتم شیشه از مداری به مداری باانرژی بیشتر است که در این حالت انرژی کمی موردنیاز است.[۶ ]