انواع مختلفي از فیبرها بر اساس حالت‌هاي عبور نور و چگونگي توزيع ضريب شکست وجود دارند. ما قصد نداريم درباره‌ي جزئيات اين مسئله بحث کنيم، اما مهم است که بدانيد طراحي يک فيبر نوري وابسته به خواصي است که ما از آن انتظار داريم. پارامترهاي کليدي مانند ميرايي، پهناي باند، پخش نور و مقاومت کششي بيشتر مورد توجه قرار مي‌گيرند.

هم چنين محافظت از فيبرها در برابر عوامل خارجي مانند رطوبت، گرما، سرما و آب، مي‌بايست در نظر گرفته شود. به همين دليل الياف با غلافي از جنس پلاستيک استفاده مي‌شوند. کل مواد سازنده‌ي يک تک فيبر يا دسته فيبرها، پوشش‌ها و ژاکت‌ها را با نام کابل فيبري مي‌خوانند.

واضح است که اين کابل‌ها بايد از انعطاف پذيري بالا، مقاومت بالا در برابر تاب برداشتن و شکستن و وزن پايين برخوردار باشند.

اگر علاقه داريد بدانيد که چه نوع پليمرهايي و به چه ميزان در توليد کابل‌هاي ليفي کاربر دارند، مثال‌هاي زير را نگاه کنيد:

 

مثال اول

در مثال اول، ما يک سيستم چند لايه را داريم که فيبر در مرحله اول با يک لوله ضربه گير پوشيده شده است. اين لوله‌ي ضربه گير، معمولاً از جنس سيليکون يا رزين اپوکسي است و از لايه‌ي خارجي، نرم‌تر است و هيچ عامل فعال نوري ندارد. اين لوله، فيبر را از خم شدن‌هاي در مقياس ميکرو که ناشي از تماس فيزيکي با ساير اجزاء کابل است محافظت مي‌کند. مانند مواد نسبتاً شکننده، الياف نيز به تقويت کردن مکانيکي نياز دارند. بسياري از مواد به شکل رشته يا فيلامنت، مي‌توانند اين نقش را بازي کنند. يکي از اين مواد فايبرگلاس است. در اين مثال ما دسته‌اي از رشته‌هاي فايبرگلاس را مي‌بينيم که لوله‌ي ضربه گير را دور تا دور در بر گرفته‌اند. البته از آن جايي که فايبرگلاس ماده‌اي نسبتاً سخت است، يک لايه‌ي ديگر از پلي يورتان به آن اضافه مي‌شود تا باعث نرم شدن آن شود. اگر کابل ليفي علاوه بر عايق الکتريکي بودن به مقاومت کششي بالا نيز نياز دارد، مي‌توان يک لايه از الياف کولار روي آن قرار داد. تا به حال چيزي درباره‌ي کولار و خواص شگفت انگيز آن شنيده‌ايد؟ اگر نه اينجا کليک کنيد تا چيزهايي در اين مورد ياد بگيريد. معمولاً کولار به شکل فيلامنت در اين نوع کابل‌ها آرايش مي‌يابد. نهايتاً شما بايد فکر کنيد که کابلتان ممکن است در محيط‌هاي مختلفي به کار رود: در هوا، در آب يا زيرزمين. بنابراين يک لايه خارجي محافظ نيز الزامي است. پي‌وي‌سي و پلي يورتان پر کاربردترين مواد براي اين منظور هستند.

 

اما در انتخاب دقت کنيد: PVC با در نظر گرفتن مقاومت آن در برابر آب، آتش، اسيدها، قلياها، هيدروکربن و الکل نسبت به پلي يورتان ماده بهتري است. به عکس، پلي يورتان در زمينه هايي مانند مقاومت سايشي، مقاومت در برابر تابش هسته اي و مقاومت در دماهاي پايين به پي وي سي برتري دارد.

مثال دوم

در مثال دوم (اين مثال از کتاب "فيبرهاي نوري" نوشته‌ي اس. آنگار انتشارات جان وايلي و پسران،1990، گرفته شده است.)، ما يک کابل فيبري خارجي با ژاکت ضربه گير داريم که از دو پوشش ساخته شده است: يکي از جنس سيليکون و ديگري از هايترل که روي سيليکون اکسترود شده است. هايترل يک کوپليمر قطعه‌اي از جنس پلي اتر – استر (يک الاستومر گرمانرم) است که در برابر آب مقاومت بهينه‌اي دارد و توسط شرکت دوپونت به فروش مي‌رسد. بين دو لايه از الياف کولار، يک ماده مقاوم در برابر رطوبت قرار داده مي‌شود. اين ماده‌ي مانع رطوبت مي‌تواند از پلاستيک (اغلب پلي اتيلن)، فلز (به ويژه آلومينيوم) يا از هر دو ساخته شود. در نهايت، يک پوشش PVC، مفيد بودن اين کابل را در هواي آزاد تضمين مي کند.

مثال سوم

مثال سوم (اين مثال از کتاب "فيبرهاي نوري" نوشته‌ي اس. آنگار انتشارات جان وايلي و پسران،1990، گرفته شده است.)، همان مثال دوم است با کمي اصلاحات. فقط در اين جا، کابلي نشان داده مي‌شود که در زير زمين مي‌خواهيم از آن استفاده کنيم. از آن جايي که اين کابل به محافظت قوي‌تر در برابر رطوبت نياز دارد، دو غلاف، بين لايه‌هاي کولار قرار داده شده اند: يک لايه مقاوم در برابر رطوبت و ديگري يک پوشش فلزي.

 

اين آخرين نکته هم کم اهميت‌تر از بقيه نيست: چرا فيبرهاي نوري اين قدر مفيد هستند؟

فايبر اپتيک (FO) يک علم است که توسط آن انرژي الکتريکي به نور(يا انرژي نوري) تبديل مي‌شود؛ اين نور از طريق فيبرهاي نوري به جاهاي ديگر منتقل مي‌شود و در آخر دوباره به انرژي الکتريکي تبديل مي‌شود.

 

جالب به نظر مي‌رسد که امواج از طريق خطوط تلفن يا کابل تلويزيون به شکل نوري منتقل مي‌شوند که بسياري از اوقات در محدوده‌ي طيف فرکانس نور مرئي قرار مي‌گيرد. مزاياي قابل توجه ارتباط از راه دور به وسيله‌ي فيبرهاي نوري در مقايسه با سيم‌هاي فلزي يا انتقال هم محور مي‌تواند به شرح زير خلاصه شود:

پهناي باند بزرگ، کاملاً مستقل از اندازه‌ي کابل.

ميرايي کم، يعني اتلاف نوري به حداقل مي‌رسد.

کاهش القاء الکترومغناطيسي،  صداي القا شده، و مکالمه‌ي متقابل تا حد زياد.

امکان داشتن کابل‌هاي طولاني با وزن کم.

هزينه‌ي پايين نصب و نگهداري.

خب... پس با داشتن اين ويژگي ها، مي‌توانيد فکر کنيد که فيبرهاي نوري واقعاً عالي هستند. هدايت نور، يکي از موفق‌ترين کشف‌هاي بشر بوده است. اما... آيا تا به حال تصور کرده‌ايد که بدون پليمرها چه اتفاقي براي علم فايبر اپتيک مي‌افتاد؟

 

 

مبع : Tebyan