كيف تعمل الألياف الضوئية

هل تساءلت يوما كيف تعمل الألياف الضوئية هل ترغب في توصيل إنترنت فائق السرعة إلى منزلك؟ هذه الخيوط الزجاجية الصغيرة هي أساس الاتصالات الحديثة، فهي تنقل البيانات عبر المدن وحتى المحيطات بسرعة الضوء. سواء كنت تشاهد فيلمًا أو تُجري مكالمة فيديو، كابل الألياف الضوئية من المرجح أن يكون ذلك هو السبب. في هذا الدليل، سنشرح كيف تعمل الألياف الضوئية بطريقة سهلة الفهم، تشمل كيفية عملها، ومكوناتها، وحتى معالجة أسئلة شائعة مثل ما إذا كانت خطرة أو تصدر إشعاعات. مع حلول CommMesh، لنغوص في عالم تكنولوجيا الألياف البصرية وانظر ما الذي يجعله يعمل!

كيف يعمل كابل الألياف الضوئية؟

لذا، كيف تعمل الألياف الضوئية لنقل البيانات بهذه السرعة؟ في جوهرها، كابل الألياف الضوئية يستخدم الضوء لنقل المعلومات - يشبه إرسال الرسائل باستخدام مصباح يدوي، ولكنه أكثر تطورًا. يوجد داخل الكابل خيوط رفيعة من الزجاج أو البلاستيك - تُسمى النواة - محاطة بطبقة تُسمى الكسوة. تحمل النواة إشارات ضوئية - مثل النبضات عند طول موجي 1310 نانومتر - بينما تحافظ الكسوة على الضوء داخلها من خلال عملية تُسمى الانعكاس الداخلي الكلي. يحدث هذا لأن الكسوة لها معامل انكسار أقل، مما يُعيد الضوء إلى النواة - مثل الانعكاس بزوايا تزيد عن 42 درجة - حتى عند المنعطفات.

هكذا تسير الأمور: يحوّل جهاز مثل جهاز التوجيه بياناتك - لنقل بث فيديو - إلى نبضات ضوئية باستخدام ليزر أو مصباح LED. تنتقل هذه النبضات عبر كابل الألياف الضوئية—على سبيل المثال، ٢٠ كم بخسارة ٠٫٢ ديسيبل/كم فقط—حتى يصلوا إلى الطرف الآخر، حيث يقوم جهاز آخر (مثل ONT، ~$100) بتحويل الضوء إلى بيانات—على سبيل المثال، ١ جيجابت في الثانية لجهاز التلفزيون. تتيح هذه الطريقة تكنولوجيا الألياف البصرية تصل سرعتها إلى 10 جيجابت في الثانية على مسافات طويلة - على سبيل المثال، 100 كيلومتر مع أدنى انخفاض للإشارة - مما يجعل كيف تعمل الألياف الضوئية تغيير جذري في خدمات الإنترنت والهاتف والتلفزيون.

هل كابل الألياف البصرية خطير؟

سؤال شائع حول كيف تعمل الألياف الضوئية يكون: هل كابل الألياف الضوئية خطير؟الإجابة المختصرة هي لا - ليس بالطريقة التي قد تظنها. كابل الألياف الضوئية لا ينقل الكهرباء، لذا لا يوجد خطر التعرض لصدمات كهربائية - على عكس الأسلاك النحاسية التي قد تُصعقك إذا تم التعامل معها بشكل خاطئ - على سبيل المثال، 120 فولت في دائرة كهربائية منزلية. الضوء الداخلي - على سبيل المثال، الأشعة تحت الحمراء بطول موجي 1550 نانومتر - غير مرئي وآمن عند مستويات الطاقة المنخفضة المستخدمة - على سبيل المثال، 1 ميغاواط للوصلة النموذجية - ولا يُسبب أي ضرر للجلد أو العينين في ظل الاستخدام العادي.

مع ذلك، هناك مخاطر صغيرة أثناء التثبيت. إذا نظرت مباشرةً إلى جهاز كابل الألياف الضوئية باستخدام ليزر عالي الطاقة - مثلاً ١٠ ميلي واط أثناء الاختبار - قد يُلحق الضرر بعينيك، تماماً مثل التحديق في ضوء ساطع. كذلك، شظايا الزجاج الصغيرة الناتجة عن قطع الألياف - مثلاً أثناء وصلة كابل الألياف الضوئية—قد يُهيّج الجلد أو العينين إذا لم يُعامل بحذر—على سبيل المثال، يُفيد استخدام قفازات $5 ونظارات السلامة $10. ولكن للاستخدام اليومي، تكنولوجيا الألياف البصرية آمنة - توفر CommMesh أدوات للتعامل مع أعمال الألياف البصرية بشكل آمن.

هل كابل الألياف الضوئية موصل للكهرباء؟

قطعة اخرى من كيف تعمل الألياف الضوئية هو الفهم: هل كابل الألياف الضوئية يوصل الكهرباء؟لا، لا يدعم - وهذه ميزة كبيرة. على عكس كابلات النحاس - مثل كابل Cat6 الذي يحمل 48 فولتًا لشبكة إيثرنت -كابل الألياف الضوئية مصنوع من الزجاج أو البلاستيك، وهما عازلان - أي أنهما لا يوصلان الكهرباء إطلاقًا - على سبيل المثال، لا يتدفق تيار كهربائي حتى عند 1000 فولت. لهذا السبب تكنولوجيا الألياف البصرية يعتبر مثاليًا للأماكن التي يشكل فيها التداخل الكهربائي مشكلة - مثل بالقرب من خطوط الطاقة - على سبيل المثال، الجري لمسافة 10 كم بدون ضوضاء إشارة.

هذه الطبيعة غير الموصلة تجعل أيضًا أعمال الألياف البصرية أكثر أمانًا في العواصف - على سبيل المثال، لا خطر من صواعق البرق التي قد تُحرق شبكتك، على عكس النحاس الذي قد يعمل كمانع صواعق - على سبيل المثال، جهاز توجيه $500 الذي تعرض للحرق في عاصفة. وهذا يعني أيضًا كابل الألياف الضوئية يمكن تركيبها في المناطق الخطرة، مثل المصانع الكيميائية، دون مخاطر حدوث شرارات، أي احتمالية اشتعال الغاز صفر. لذا، في كيف تعمل الألياف الضوئيةإن عدم قدرتها على توصيل الكهرباء يعد ميزة أساسية للسلامة والموثوقية.

من ماذا تصنع كابلات الألياف الضوئية؟

للإمساك كيف تعمل الألياف الضوئيةدعونا ننظر إلى ما هي المواد التي تصنع منها كابلات الألياف الضوئية؟. أ كابل الألياف الضوئية يحتوي على أجزاء رئيسية قليلة، تعمل جميعها معًا لنقل الإشارات الضوئية.

• جوهر: القلب - مصنوع من زجاج فائق النقاء (سيليكا) أو بلاستيك - على سبيل المثال، 9 ميكرون للوضع الفردي - حيث ينتقل الضوء - على سبيل المثال، نبضات 1310 نانومتر.
• الكسوة: طبقة زجاجية حول القلب - على سبيل المثال، 125 ميكرون - مع مؤشر انكسار أقل - على سبيل المثال، 1.46 مقابل 1.48 - للحفاظ على الضوء في الداخل عن طريق الانعكاس.
• الطلاء: طبقة بلاستيكية واقية - على سبيل المثال، 250 ميكرون - لحماية الزجاج - على سبيل المثال، من الخدوش أثناء وصلة كابل الألياف الضوئية.
• سترة: الغطاء الخارجي - على سبيل المثال، PVC أو البولي إيثيلين - على سبيل المثال، سمكه 3 مم - للحماية من الماء أو التلف - على سبيل المثال، حاصل على تصنيف IP68 للاستخدام في الهواء الطلق.
• أعضاء القوة: الألياف مثل خيوط الأراميد - على سبيل المثال، كيفلر - لإضافة المتانة - على سبيل المثال، تحمل شد 1000 نيوتن أثناء التثبيت.

الزجاج في تكنولوجيا الألياف البصرية نقي جدًا—على سبيل المثال، 99.999% السيليكا—أن الضوء ينتقل دون أي خسارة تقريبًا—على سبيل المثال، 0.2 ديسيبل/كم—مما يجعل أعمال الألياف البصرية كفاءة عالية على مسافات طويلة - على سبيل المثال، 100 كم مع إشارات واضحة - على عكس التلاشي الذي يحدثه النحاس بمقدار 10 ديسيبل/كم.

هل تصدر كابلات الألياف البصرية إشعاعات؟

قطعة أخيرة من كيف تعمل الألياف الضوئية يكون: هل تصدر كابلات الألياف الضوئية إشعاعات؟الجواب هو لا، ليس بالمعنى الضار. كابل الألياف الضوئية يحمل الضوء - على سبيل المثال، الأشعة تحت الحمراء عند 1550 نانومتر - وليس الإشعاع المؤين مثل الأشعة السينية أو أشعة جاما، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا - على سبيل المثال، مخاطر التعرض لجرعة 1 جراي. الضوء الموجود في تكنولوجيا الألياف البصرية غير مؤين - يشبه ضوء الشمس أو المصباح اليدوي - على سبيل المثال، طاقة 1 ميغاواط - ويبقى محاصرًا داخل الكابل - على سبيل المثال، لا يوجد تسرب ما لم يتم قطعه.

لا يوجد إشعاع كهرومغناطيسي أيضًا - على عكس الكابلات النحاسية، التي تصدر مجالات كهرومغناطيسية - على سبيل المثال، 1 فولت/متر عند 1 متر - مما يجعل أعمال الألياف البصرية محصن ضد التداخل - على سبيل المثال، انعدام الضوضاء بالقرب من خط ٥٠ كيلو فولت. حتى في حالة انقطاع الكابل، فإن الضوء ليس ضارًا - على سبيل المثال، ١٥٥٠ نانومتر غير مرئي ومنخفض الطاقة - على عكس الأشعة فوق البنفسجية التي تبلغ ١٠ إلكترون فولت لكل فوتون. لذا، في كيف تعمل الألياف الضوئيةإنها خالية من الإشعاع - آمنة للاستخدام في المنازل والمكاتب - على سبيل المثال، توصيلة FTTH بمسافة 1 كم بدون أي مخاطر صحية.

لماذا تُعتبر كابلات الألياف الضوئية هي المستقبل؟

الآن بعد أن قمنا بتغطية كيف تعمل الألياف الضوئيةدعونا نتحدث عن سبب استيلائهم. كابل الألياف الضوئية تقدم سرعات مذهلة - على سبيل المثال، 10 جيجابت في الثانية مقابل 1 جيجابت في الثانية للنحاس - على مسافات هائلة - على سبيل المثال، 100 كم مع خسارة 0.2 ديسيبل/كم - مثالية لـ النطاق العريض بالألياف يحب الألياف الضوئية إلى المنازلتتميز هذه الكابلات بالموثوقية - على سبيل المثال، لا تتداخل مع العواصف - على عكس انقطاعات النحاس - على سبيل المثال، فقدان إشارة 20% أثناء المطر. كما أنها مقاومة للمستقبل - على سبيل المثال، لا يتطلب الترقية من 1G إلى 10G PON كابلات جديدة - مما يوفر $5000/كم مقارنةً بإعادة توصيل الأسلاك النحاسية.

تقنية الألياف الضوئية كما يُخفّض استهلاك الطاقة - على سبيل المثال، واط واحد لكل كيلومتر مقابل ١٠ واط للنحاس - وهو أمرٌ جيدٌ لكوكب الأرض - على سبيل المثال، انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل بمقدار ٩٠١TP٣T لكل وصلة بطول ١٠ كيلومترات. من الاتصالات - على سبيل المثال، شبكات أساسية بطول ١٠٠ كيلومتر - إلى مراكز البيانات - على سبيل المثال، ٥٠٠ متر أوم4 يدير—أعمال الألياف البصرية تُمكّننا التكنولوجيا من الاتصال بعالمنا المتصل - توفر CommMesh في CommMesh الكابلات اللازمة لتحقيق ذلك.

الخلاصة: روعة كيفية عمل الألياف الضوئية

كيف تعمل الألياف الضوئيةإنها أعجوبة تكنولوجية، إذ تستخدم الضوء لنقل البيانات عبر خيوط زجاجية، بأمان وكفاءة، وكأنها همسة تجوب العالم. من كيف كابل الألياف الضوئية ينقل الإشارات إلى ما هو مصنوع منه، وقد أظهر هذا الدليل السبب تكنولوجيا الألياف البصرية هو العمود الفقري للإنترنت الحديث - سريع وآمن وخالٍ من الإشعاع. سواء كنت تُنشئ شبكة أو كنت مهتمًا فقط، أعمال الألياف البصريةفي المرة القادمة التي تقوم فيها ببث عرض ما، ستعرف السحر الكامن وراءه!