فیبر نوری نتیجه سال‌ها تلاش و کوشش دانشمندانی است که در این حوزه پژوهش و فعالیت نموده‌اند. فیبر نوری نقش به‌سزایی در گسترش راه‌های ارتباطی قاره‌ای و بین المللی دارد؛ همچنین نیاز روز افزون کاربران به اینترنت پر سرعت و پهنای باند افزایش پیدا کرده است که فیبر نوری مشکل این دسته از کاربران را به‌خوبی حل نموده است. همانطور که می‌دانید فیبر نوری از نظر پهنای باند، سرعت انتقال اطلاعات و داده‌ها، اتصالات بی سیم و ماهواره‌ای نسبت به اینترنت‌های دیگر برتری دارد.
فیبر نوری در یک نگاه
اولین اقدام در پیدایش فیبر نوری مربوط به سال 1840 است زمانی که دانیل کولادون فیزیکدان سویسی و ژاکوس بابینه فیزیکدان فرانسوی توانستند شکست و انعکاس نور درون آب یا موادی مانند شیشه را در مسیر معین شده‌ای هدایت کنند. در سال 1870، فیزیکدان ایرلندی به نام جان تیندال آزمایشی مشابه با آزمایش کولادون و بابینه انجام داد؛ به این صورت که او نور را به ظروف شیشه‌ای حاوی آب تاباند و هنگامی که بخشی از محتوای ظرف آب را خالی نمود نور هم راستا با خالی شدن محتوای ظرف شروع به خم شدن نمود که به این پدیده کج شدن نور می‌گویند این همان اتفاقی است که در فیبر نوری می‌افتد.
در دهه 1930 میلادی دانشجویان آلمانی به نام‌های هاینریش لام و والتر گرلاک سعی داشتند تا با استفاده از optical tube گاستروسکوپ بسازند. دهه 1950 میلادی در ادامه‌ی تلاش دانشجویان آلمانی فیزیکدان هندی به نام ناریندر کاپانی و هارولد هاپکینز فیزیکدان انگلیسی توانستند تصاویر ساده‌ای را داخل optical tube که متشکل از چندین رشته شیشه‌ای ارسال کنند. همین امر سبب شد تا در سال 1957 سه تن از دانشمندان دانشگاه میشیگان اولین گاستروسکوپ مبتنی بر فیبر نوری را بسازند.
چارلز کائو فیزیکدان چینی و همکارش جورج هاکمن در سال 1695 متوجه شدند علت تضعیف سیگنال‌های فیبر نوری درصد خلوص پایین شیشه‌های به کار رفته شده در فیبرهای نوری است. این فیزیکدان توصیه کرد تا در کابل‌های فیبر نوری از شیشه با درجه خلوص بالا استفاده شود در این صورت می‌توان سیگنال‌های تلفن را در فواصل طولانی‌تری ارسال کرد.
دو دهه بعد از این نظریه پژوهش‌های صورت گرفته در مورد signal attenuation کاهش یافت و فیبر نوری تبدیل به محبوب‌ترین و پر طرفدارترین رسانه برای انتقال اطلاعات و داده‌های الکترونیک شد. اولین کابل فیبر نوری در سال 1977 در ایالات کالیفرنیا به کار گرفته شد.
نسل فیبر نوری
فناوری فیبر نوری مسیری طولانی را پیموده تا بتواند توسعه و گسترش پیدا کند و به یکی از ستون‌های اصلی ارتباطات مدرن تبدیل شود. این فناوری مدرن از دهه‌های پیش با چالش‌ها و موانع مختلفی روبه‌رو بوده از جمله هزینه‌های بالا، تحقیق و توسعه مداوم و همچنین نصب و نگهداری پیچیده‌ی آن‌ها. پیشرفت‌های علمی و فنی، فیبر نوری توانسته است این موانع را پشت سر بگذارد و به یک راهکار موثر برای انتقال داده‌ها با سرعت و پهنای باند بالا ارائه دهد. در ادامه به نسل‌های مختلف فیبر نوری و تکامل آن‌ها می‌پردازیم.
نسل اول
نسل اول Optical Fiber (فیبر نوری) در سال 1970 و بعد از یک دوره تحقیقات که از سال 1975 آغاز شد و اولین سیستم ارتباطی فیبر نوری شکل گرفت. این سیستم با wavelength 0.8 (طول موج) میکرومتر و با لیزر نیمه رسانا Gallium arsenide کار می‌کرد. data transfer speed با سیستم نسل اول و در صورت استفاده از تقویت کننده‌ها در فاصله ده کیلومتر 45 مگابیت بر ثانیه بود.
نسل دوم
نسل دوم Optical Fiber با هدف تجاری اوایل دهه 1980 میلادی توسعه یافت. این سیستم با wavelength 1.3 میکرومتر و با لیزر نیمه رسانا Indium Gallium Arsenide عمل می‌کرد، از فیبرهای نوری مالتی مود در سیستم‌های نسل دوم فیبر نوری، استفاده می‌شد. فیبرهای نوری مالتی مود با مشکل پراکندگی نور مواجه بودند به همین علت در سال 1981 فیبر نوری سینگل مود (single mode fiber) به میان آمد و به این ترتیب سیستم نسل دوم ارتقا پیدا کرد. اما نکته قابل توجه این بود که ، ساخت و طراحی کانکتورهایی که بتواند با single mode fiber کار کنند به شدت مشکل بود.
نسل سوم
نسل سوم Optical Fiber با طول موج 1.55 میکرومتر کار می کرد و attenuation آن 0.2db/km است. گسترش و پیشرفت نسل سوم optical fiber وابسته به کشف ماده‌ای به نام ایندیم گالیم آرسنید و همچنین توسعه فتودیودهای آن. متخصصان با استفاده از وسیله ای به نام لیزر نیمه رسانا توانستند مشکلاتی مانند pulse spreading را حل نمایند. دانشمندان و پژوهشگران توانستند تا سیستم های نسل سوم تجاری optical fiber را در صورت استفاده از repeater در فاصله های 100km داده ها و اطلاعات را با 2.5 گیگابیت بر ثانیه انتقال دهد.
نسل چهارم
در نسل چهارم سیستم ارتباطی فیبر نوری برای اینکه بتوان نیاز به دستگاه Repeater و تکنولوژی Multiplex براساس تفکیک WDM را کاهش دهد از تقویت کننده‌های نوری استفاده می‌کند تا ظرفیت انتقال اطلاعات و داده‌ها را افزایش دهد. این دو تغییر مهم در فیبر نوری سبب شد تا ظرفیت نسل چهارم از شروع سال 1992 تا 2001 هر شش ماه یکبار دو برابر شود و در نهایت نرخ انتقال اطلاعات و داده‌ها به 10 ترابیت بر ثانیه افزایش دهد.
نسل پنجم
نسل پنجم فیبر نوری بر روی افزایش طول موج که سیستم های WDN مبتنی بر آن کار می کنند متمرکز شد. طول موج های مرسوم به باند C، طول موج 1.53-1.57 میکرومتر را پوشش می دهد.
Dry Fiber که اصطلاحا به آن Low-Loss می گویند دامنه طول موج یاد شده را به 1.30-1.65 میکرومتر افزایش می دهد. یکی دیگر از مواردی که در نسل پنجم فیبر نوری مطرح است سالیتون نوری یا همان موج های منزوی خود تقویت کننده نوری می باشد؛ به این معنا که Pulse ها با خنثی نمودن dispersion شکل خود را حفظ می نمایند.
سخن آخر
فیبرنوری تحولی بسیار عظیمی در تمامی حوزه ها ایجاد کرد چرا که شما با اتصال به اینترنت فیبر نوری می توانید تمامی اطلاعات و داده های خود را به طور همزمان ارسال کنید. یکی از مزایای اینترنت فیبر نوری رسانا نبودن آن است که از تداخلات الکترومغناطیسی تاثیر نمی پذیرد. تکنولوژی فیبر نوری علاوه بر توسعه اینترنت در حوزه هایی همچون پزشکی، صنعت نفت، صنعت گاز، خودرو سازی، ساختمان و روشنایی به کار می رود.
امیدواریم توانسته باشیم در این مقاله نگاه کلی به روند توسعه فیبر نوری و تاریخچه آن به شما ارائه دهیم.
نظر خود را وارد نمایید