کابل فیبر نوری چیست و چگونه ساخته می شود؟

بروزترین تکنولوژی های مورد استفاده در ایجاد این سری از کابل ها

 

کابل فیبر نوری چیست

کابل فیبر نوری (fiber-optic cable و optical-fiber cable) مونتاژی شبیه کابل برق است، اما حاوی یک یا چند فیبر نوری است که برای حمل نور استفاده می شود.

عناصر فیبر نوری معمولاً به صورت جداگانه با لایه های پلاستیکی پوشانده می شوند و در یک لوله محافظ مناسب برای محیطی که کابل در آن مستقر می شود، قرار دارد. انواع مختلف کابل برای کاربردهای مختلف استفاده می شود، به عنوان مثال، ارتباطات از راه دور یا ایجاد اتصال داده با سرعت بسیار بالا بین قسمت های مختلف ساختمان یا ساختمان ها.

اجزاء داخلی کابل فیبر نوری

تنوع در بسته بندی

 

طراحی

فیبر نوری از یک هسته (Core) و یک لایه روکش (Cladding) تشکیل شده است که به دلیل تفاوت در ضریب شکست بین این دو، برای انعکاس داخلی کامل انتخاب شده است. در فیبرهای کاربردی، روکش معمولاً با لایه ای از پلیمر آکریلات یا پلی آمید پوشانده می شود. این پوشش از فیبر در برابر آسیب محافظت می کند اما به خواص موج نوری آن کمک نمی کند. فیبرهای روکش دار تکی (یا فیبرهایی که به صورت نواری یا دسته ای تشکیل می شوند)، یک لایه حائل شده از رزین سخت یا تیوب (لوله) هسته ای شکل در اطراف خود دارند تا هسته کابل را تشکیل دهند. چندین لایه غلاف محافظ، بسته به نوع کاربرد، برای تعیین فرم کابل اضافه می شود. در مونتاژ فیبر گاهی شیشه های جذب کننده نور (تیره) را بین فیبرها قرار می دهند تا از نوری که از یک فیبر به داخل فیبر دیگر نشت می کند، جلوگیری کنند. با قرار دادن این قطعه در فیبر باعث کاهش تداخل داده در فیبرها یا کاهش تداخل نوری در پروسه انتقال نور در فیبر دسته ای (چندتایی) می شود.

 

برای کاربردهای داخلی (Indoor)، فیبرهای پوشش دار به طور کلی محصور شده است، و با یک دسته از پلیمرهای رشته ای انعطاف پذیر مانند آرامید (Aramid)، در یک پوشش پلاستیکی سبک ساخته شده است تا یک کابل ساده تشکیل شود. در انتهای هر کابل ممکن است با یک اتصال فیبر نوری تخصصی خاتمه یابد تا بتواند به راحتی از طریق تجهیزات انتقال و دریافت قطع و وصل شود.

 

برای استفاده در محیطهای سخت تر، ساخت کابل بسیار مقاوم تر مورد نیاز است. در ساخت فیبر با تیوب شل و سست، فیبر به صورت مارپیچ درون لوله های نیمه سخت قرار می گیرد و اجازه می دهد کابل بدون ایجاد کشش در فیبر، کشیده شود. این باعث می شود فیبر در هنگام قرار دادن داخل زمین (دفن کردن) و در اثر تغییرات دما از تنش محافظت شود. فیبر با تیوب شل و سست ممکن است “بلوک خشک” یا پر از ژل باشد. بلوک خشک محافظت کمتری نسبت به ژل دارد اما هزینه آن بسیار کمتر است. فیبر ممکن است به جای یک تیوب شل و سست در یک کاور پلیمری سنگین تعبیه شده باشد که معمولاً به آن ساختار بافر محکم (tight buffer) می گویند. کابل های tight buffer برای کاربردهای مختلفی ارائه می شوند، اما رایج ترین آنها “Breakout” و “Distribution” است.

 

کابل های Breakout به طور معمول شامل یک ripcord، دو عضو تقویت کننده دی الکتریک غیر رسانا (به طور معمول یک اپوکسی میله شیشه ای) ، یک نخ آرامید و یک لوله بافر 3 میلی متر با یک لایه اضافی Kevlar است که هر فیبر را احاطه کرده است. ripcord یک سیم موازی از نخ محکم است که در زیر کاور (های) کابل برای از بین بردن کاور قرار دارد.

اجزاء کابل Breakout

 

کابلهای Distribution دارای یک پوشش Kevlar  کلی، یک ripcord، و یک پوشش bufferی 900 میکرومتر است که هر فیبر را احاطه کرده است. این واحدهای فیبری معمولاً به صورت دسته ای با اعضای اضافی مقاومت فولادی همراه هستند و دوباره با پیچ خوردگی مارپیچی امکان کشش دارند.

یک نگرانی اساسی در کابل کشی در فضای باز (Outdoor)، محافظت از فیبر در برابر آسیب های ناشی از آب است. این امر با استفاده از موانع جامد مانند لوله های مسی و ژله ضد آب یا پودر جاذب آب در اطراف فیبر حاصل می شود.

این کابل ممکن است زره پوش (مقاوم شده) باشد تا از آن در برابر خطرات زیست محیطی مانند کارهای ساخت و ساز یا گاززدن حیوانات محافظت کند. کابلهای مخصوص زیر دریا به شدت در بخشهای نزدیک ساحل، بشدت مقاوم و ضد ضربه می شوند تا از آنها در برابر لنگرهای قایق، وسایل ماهیگیری و حتی حمله کوسه ها محافظت کنند. دلیل جذب حیوانات به این نوع کابل بواسطه نیروی الکتریکی است که به تقویت کننده های برق یا تکرار کننده های کابل منتقل می شود.

یک نوع از کابل مخصوص نصب در دریا

 

کابلهای مدرن در غلافها و زره های بسیار متنوعی قرار دارند که برای کاربردهایی مانند دفن در زمین، استفاده دوگانه به عنوان خطوط برق، نصب در مجراهای برقی، نصب بروی تیرها و دکل های برقی، نصب کابل در زیر دریا و قرار دادن در خیابانهای آسفالته طراحی شده اند.

 

ظرفیت و بازار

در سپتامبر 2012، NTT ژاپن یک کابل فیبر تکی را نشان داد که قادر به انتقال 1 پتابیت معادل 125هزار گیگابایت در ثانیه در مسافت 50 کیلومتر بود.

کابلهای فیبر مدرن می توانند تا هزار فیبر را در یک کابل داشته باشند که دارای پهنای باند بالقوه با ظرفیت ترابایت در ثانیه است. در بعضی موارد، ممکن است فقط بخش کوچکی از ظرفیت فیبر موجود در یک کابل نصب شده “روشن” شود. شرکت ها می توانند فیبر بلااستفاده را به سایر ارائه دهندگانی که به دنبال خدمات در یک منطقه یا از طریق آن هستند، اجاره دهند یا بفروش برسانند.

شرکت ها ممکن است شبکه های خود را به “ساخت بیش از حد”، به منظور خاص داشتن یک شبکه بزرگ از فیبر تیره (اصطلاحی برای فیبر استفاده نشده جهت واگذاری است) برای فروش، جهت کاهش نیاز کلی به حفر زمین و نصب این تجهیزات و مجوزهای لازم آن از شهرداری را در دستور کار قرار دهند.

بالاترین کابل فیبر تک حالت (single mode) با تعداد رشته، تعداد 864 عدد است که شامل 36 روبان و هر کدام شامل 24 رشته فیبر است.

 

قابلیت اطمینان و کیفیت

فیبرهای نوری بسیار محکم هستند، اما مقاومت در برابر اشکالات سطح میکروسکوپی که ذاتاً اجتناب ناپذیر است به شدت کاهش می یابد و این وضعیت ناشی از فرآیند تولید است. مقاومت اولیه فیبر و همچنین تغییر آن با توجه به زمان، باید نسبت به تنش وارده بر فیبر در حین کار، کابل کشی و نصب برای مجموعه ای خاص از شرایط محیطی در نظر گرفته شود.

 

نوع کابل فیبر نوی

• OFC : فیبر نوری ، رسانا
• OFN : فیبر نوری ، غیر رسانا
• OFCG : فیبر نوری ، رسانا ، استفاده عمومی
• OFNG : فیبر نوری ، غیر رسانا ، استفاده عمومی
• OFCP : فیبر نوری ، رسانا ، plenum
• OFNP : فیبر نوری ، غیر رسانا ، plenum
• OFCR : فیبر نوری ، رساننده ، riser
• OFNR : فیبر نوری ، غیر رسانا ، riser
• OPGW : سیم زمینی کامپوزیت فیبر نوری
• ADSS : خود-پشتیبانی از تمام دی الکتریک
• OSP : کابل فیبر نوری ، خارج از زمین
• MDU : کابل فیبر نوری ، سکون چندگانه

 

جنس کاور

متریال روکش بسیار مخصوص و کاربردی است. این ماده استاندارد میزان تحمل کابل را در برابر مقاومت مکانیکی، مواد شیمیایی و اشعه ماورا بنفش و غیره را تعیین می کند. برخی از مواد معمول روکش عبارتند از (Low smoke zero halogen) LSZH، پلی وینیل کلراید، پلی اتیلن، پلی اورتان، پلی بوتیلن ترفتالات و پلی آمید.

 

جنس فیبر

دو نوع ماده اصلی برای فیبرهای نوری وجود دارد : شیشه و پلاستیک. آنها خصوصیات کاملاً متفاوتی را ارائه می دهند و کاربردهای بسیار متفاوتی دارند. به طور کلی، فیبرهای پلاستیکی برای کاربرد در مسیرهای بسیار کوتاه و در حد مصرف کننده استفاده می شود، در حالی که فیبر شیشه برای ارتباطات از راه دور محدوده کوتاه/متوسط (multi-mode) و دوربرد (single-mode) استفاده می شود.

 

نمونه سوئیچ شبکه با ورودی پورت SFP جهت اتصال کابل فیبر نوری

منبع : ویکی پدیا