- מה זה סיבים אופטיים?
- בשביל מה סיבים אופטיים?
- איך עובד סיבים אופטיים?
- מאפייני סיבים אופטיים
- יתרונות סיבים אופטיים
- חסרונות של סיבים אופטיים
אנו מסבירים מהו סיבים אופטיים וכיצד זה עובד. בנוסף, בשביל מה זה, מאפיינים, יתרונות וחסרונות של סיבים אופטיים.
מה זה סיבים אופטיים?
סיבים אופטיים הם אמצעי שידור פיזי של מֵידָע, נפוץ ברשתות נתונים ותקשורת, המורכב מחוט דק של זכוכית או פלסטי, שדרכו פולסים של אוֹר לייזר או לד, המכיל את נתונים לשדר.
באמצעות שידור פעימות האור הללו, ניתן לשלוח ולקבל מידע במהירויות גבוהות באמצעות כבל, בטוח מפני הפרעות אלקטרומגנטיות ובמהירות דומות לאלו של רדיו. זה הופך את הסיבים האופטיים למדיום העברת הכבלים המתקדם ביותר שקיים.
היישום של סיבים אופטיים הוא יורש של מאות שנים של מחקר י ניסוי על האור ותכונותיו, מימי קדם כאשר היוונים תקשרו באמצעות השתקפות אור השמש במראות קטנות, הניסויים האופטיים של מהפכה מדעית, עד המצאת הטלגראפיה האופטית ב-1792 על ידי קלוד שאפה, ועבודתם המאוחרת של הפיזיקאים הצרפתים ז'אן-דניאל קולדון וז'אק באבינה, והאירי ג'ון טינדל, כולם בסוף המאה ה-19.
סיבים אופטיים ככאלה לא יהנו ריבית מהמהנדסים עד 1950 ובשנת 1970 היצירה הראשונה תיוצר, תוך שימוש בזיהומים של טיטניום בסיליקה, על ידי עבודתם של רוברט מאורר, דונלד קק, פיטר שולץ ופרנק זימאר. העברת המידע הראשונה דרך המדיום הזה נעשתה ב-22 באפריל 1977 בלונג ביץ', קליפורניה, ובשנות ה-80 היא שוכללה והחלה להיות מיושמת בקנה מידה בינלאומי.
בשביל מה סיבים אופטיים?
סיבים אופטיים אידיאליים לתקשורת כבלים, ומאפשרים להקים רשתות מחשבים ארוכות טווח ומקומיות, עם אובדן מינימלי של מידע לאורך הדרך.
היישומים שלו מגוונים בתחום זה, ומאפשרים השגת חומרי רשת, חיישני סיבים אופטיים (לטמפרטורה, לַחַץ או רמות אור), חומר תאורה (יעיל במיוחד מכיוון שאינו מצריך קרבה למקור האור), והוא שימושי גם לקישוט (יש עצים של חַג הַמוֹלָד עשוי מסיבים אופטיים) או כמרכיב של בטון שקוף.
איך עובד סיבים אופטיים?
עקרון הפעולה של סיבים אופטיים הוא זה של חוק סנל, המאפשר לחשב את זווית השבירה של האור בעת מעבר ממדיום אחד למשנהו עם מקדם שבירה שונה.
כך, בתוך הסיב, אלומות האור כלואות ומתפשטות בליבה, לאור התכונות הפיזיקליות של החיפוי וזווית ההשתקפות המתאימה, ומעבירות את המידע הנשלח אל היעד. באחרון הוא פועל באופן דומה לטלגרף.
מאפייני סיבים אופטיים
הסיב האופטי המשמש כיום מורכב מליבה של פלסטי או זכוכית (תחמוצת סיליקון וגרמניום) בעלת מקדם שבירה גבוה, מכוסה בפלסטיק דומה, אך עם מקדם שבירה נמוך יותר.
לפיכך, על פי מנגנון התפשטות האור בפנים, הסיב האופטי יכול להיות משני סוגים:
- סיב במצב יחיד. היא מאפשרת התפשטות של מצב אור יחיד, על ידי הפחתת קוטר ליבת הסיבים, ומאפשרת שליחת מידע למרחקים ארוכים ובקצב העברה טוב.
- סיבים מולטי-מודאליים. הוא מאפשר לאלומות אור להתפשט ביותר מדרך אחת (יותר מאלף מצבים שונים), מה שמגדיל את מרווח השגיאה והופך אותו לא מאוד מומלץ לחיבורים למרחקים ארוכים מאוד.
יתרונות סיבים אופטיים
לסיבים אופטיים יש את היתרונות הבאים:
- זה תופס מעט מקום. בהתחשב בגודלו הקטן, אך הוא גמיש ביותר, מה שמקל על התקנתו.
- זה אור. ובכן, הוא שוקל פי שמונה פחות מכבל רגיל.
- זה מציג התנגדות גדולה. גם מכני וגם תרמי, ועמיד היטב בפני קורוזיה.
- זה יותר אקולוגי. בהשוואה לפסולת שהותיר חיווט קונבנציונלי.
- חסין בפני הפרעות אלקטרומגנטיות. בהתחשב באופי מרכיביו.
- מהיר, יעיל ובטוח. זוהי הצורה הידועה ביותר של העברת נתונים בכבלים.
חסרונות של סיבים אופטיים
החסרונות של סיבים אופטיים מצביעים על הדברים הבאים:
- הם שבירים. מאחר והזכוכית בפנים חשופה להישבר.
- זה דורש ממירים. כדי להחזיר את אנרגיית אור למובן האינפורמטיבי שלו.
- חיבורים הם קשים. במיוחד באזורים כפריים.
- הוא אינו מעביר אנרגיה חשמלית. לכן, זה דורש פולטים ומסועים מורכבים, אשר אספקתם של אֵנֶרְגִיָה אי אפשר לקחת את זה מהקו עצמו.
- הוא מזדקן בנוכחות מים. מה שמגביל את היישום שלה ברחבי העולם.
- אין זיכרונות אופטיים.