نیروگاه‌های برق آبی

يك فيبر نوري از سه بخش متفاوت تشكيل شده است :

هسته (Core)

-         هسته‌ی نازك شيشه‌اي در مركز فيبر كه سيگنال‌هاي نوري در آن حركت مي‌نمايند.

-     روکش     Cladding بخش خارجي فيبر بوده كه دورتادور هسته را احاطه كرده و باعث برگشت نورمنعكس شده به هسته مي گردد.

روکش بافر Buffer Coating  

           روكش پلاستيكي كه باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير موارد آسيب پذير  است .

انواع فيبر نوري

صدها و هزاران نمونه از رشته‌هاي نوري فوق در دسته‌هایي سازماندهي شده و كابل‌هاي نوري را به‌وجود مي‌آورند. هر يك از كلاف‌هاي فيبر نوري توسط روكش هایي با نام Jacket محافظت مي گردند. فيبر هاي نوري در دو گروه عمده ارائه مي گردند

فيبرهاي تك حالته (Single-Mode)

 به‌منظور ارسال يك سيگنال در هر فيبر استفاده مي شود نظير : تلفن

فيبرهاي چندحالته Multi-Mode

به‌منظور ارسال چندين سيگنال در يك فيبر استفاده مي شود( نظير : شبكه هاي كامپيوتري)

 فيبرهاي تك حالته داراي يك هسته‌ی كوچك ( تقريبا" با قطر 9 ميكرون ) بوده و قادر به ارسال نور مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) مي باشند. فيبرهاي چند حالته داراي هسته بزرگ‌تر ( تقريبا" ۵ / ۶۲ ميكرون قطر ) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طريق LED مي باشند.

ارسال نور در فيبر نوري

فرض كنيد ، قصد داشته باشيم با استفاده از يك چراغ قوه، يك راهروي بزرگ و مستقيم را روشن نمایيم . هم‌زمان با روشن نمودن چراغ قوه، نور مربوطه در طول مسير مستقيم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد كرد. با توجه به عدم وجود خم و يا پيچ در راهرو، در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشكلي وجود نداشته و چراغ قوه مي تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده‌ی مورد نظر را روشن كرد. در صورتي‌كه راهروي فوق داراي خم و يا پيچ باشد، با چه مشكلي برخورد خواهيم كرد؟

در اين حالت مي توان از يك آيينه در محل پيچ راهرو استفاده کرد تا باعث انعكاس نور از زاويه مربوطه گردد. در صورتي‌كه راهروي فوق داراي پيچ هاي زيادي باشد ، چه كار بايست كرد؟ در چنين حالتي در تمام طول مسير ديوار راهروي مورد نظر ، مي بايست از آيينه استفاده كرد. به اين ترتيب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با يك زاويه‌ی خاص) از نقطه‌اي به نقطه‌اي ديگر حركت كرده ( جهش كرده و طول مسير راهرو را طي خواهد كرد). عمليات فوق مشابه آن چيزي است كه در فيبر نوري انجام مي گيرد.

تكنولوژي فيبر نوري

نور، در كابل فيبر نوري از طريق هسته (نظير راهروي مثال ارائه شده ) و توسط جهش‌هاي پيوسته با توجه به سطح آب‌كاري شده ( Cladding) (مشابه ديوارهاي شيشه اي مثال ارائه شده ) حركت مي كند.  (مجموع انعكاس داخلي) . با توجه به اين‌كه سطح آب‌كاري شده ، قادر به جذب نور موجود در هسته نمي‌باشد ، نور قادر به حركت در مسافت هاي طولاني مي باشد. برخي از سيگنال‌هاي نوري به‌دليل عدم خلوص شيشه‌ی موجود ، ممكن است دچار نوعي تضعيف در طول هسته گردند. ميزان تضعيف سيگنال نوري به درجه‌ی خلوص شيشه و طول موج نور انتقالي بستگی دارد. ( مثلا" موج با طول ۸۵۰ نانومتر بين ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر كيلومتر ، موج با طول ۱۳۰۰ نانومتر بين ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر كيلومتر ، موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بيش از ۵۰ درصد در هر كيلومتر.

سيستم رله فيبر نوري

به‌منظور آگاهي از نحوه‌ی استفاده‌ی فيبر نوري در سيستم‌هاي مخابراتي ، مثالي را دنبال خواهيم كرد كه مربوط به يك فيلم سينمایي و يا مستند در رابطه با جنگ جهاني دوم است . در فيلم فوق دو ناوگان دريایي كه بر روي سطح دريا در حال حركت مي‌باشند ، نياز به برقراري ارتباط با يكديگر در يك وضعيت كاملا" بحراني و توفاني را دارند. يكي از ناوها قصد ارسال پيام براي ناو ديگر را دارد. کاپيتان ناو فوق پيامي براي يك ملوان كه بر روي عرشه كشتي مستقر است ، ارسال مي دارد. ملوان فوق پيام دريافتي را به مجموعه‌اي از كدهاي مورس ( نقطه و فاصله ) ترجمه مي نمايد. در ادامه، ملوان مورد نظر با استفاده از يك نورافكن، اقدام به ارسال پيام براي ناو ديگر مي نمايد.

يك ملوان بر روي عرشه‌ی كشتي دوم ، كدهاي مورس ارسالي را مشاهده مي نمايد. در ادامه ملوان فوق كدهاي فوق را به يك زبان خاص ( مثلا" انگليسي ) تبديل و آن‌ها را براي كاپيتان ناو ارسال مي دارد. فرض كنيد فاصله دو ناو فوق از يكديگر بسار زياد ( هزاران مايل ) بوده و برای برقراي ارتباط بين آن‌ها از يك سيستم مخابراتي مبتني بر فيبر نوري استفاده گردد.

سيستم رله‌ی فيبر نوري از عناصر زير تشكيل شده است :

فرستنده: مسئول توليد و رمزنگاري سيگنال هاي نوري است .

فيبر نوري: مديريت سيگنال‌هاي نوري در يك مسافت را برعهده مي گيرد.

بازياب نوري:  به منظور تقويت سيگنال‌هاي نوري در مسافت‌هاي طولاني استفاده مي گردد.

 دريافت كننده نوري: سيگنال‌هاي نوري را دريافت و رمزگشایي مي نمايد

در ادامه به بررسي هر يك از عناصر فوق خواهيم پرداخت .

فرستنده

وظيفه‌ی فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روي عرشه كشتي ناو فرستنده پيام است . فرستنده سيگنال‌هاي نوري را دريافت و دستگاه نوري را به‌منظور روشن و خاموش شدن در يك دنباله مناسب ( حركت منسجم ) هدايت مي نمايد. فرستنده ، از لحاظ فيزيكي در مجاورت فيبر نوري قرار داشته و ممكن است داراي يك لنز به‌منظور تمركز نور در فيبر باشد. ليزرها داراي توان بمراتب بيشتري نسبت به LED مي‌باشند. قيمت آن‌ها نيز در مقايسه با LED به‌مراتب بيشتر است . متداول‌ترين طول موج سيگنال‌هاي نوري ، ۸۵۰ نانومتر ، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است .

بازياب ( تقويت كننده ) نوري

همانگونه كه قبلا" اشاره گرديد ، برخي از سيگنال‌ها در مواردي كه مسافت ارسال اطلاعات طولاني بوده ( بيش از يك كيلومتر ) و يا از مواد خالص براي تهيه فيبر نوري ( شيشه ) استفاده نشده باشد ، تضعيف و از بين خواهند رفت . در چنين مواردي و برای تقويت ( بالا بردن ) سيگنال‌هاي نوري تضعيف شده، از يك يا چندين " تقويت كننده نوري " استفاده مي گردد. تقويت كننده‌ی نوري از فيبرهاي نوري متععدد، به همراه يك روكش خاص (doping) تشكيل مي گردند. بخش دوپينگ با استفاده از يك ليزر پمپ مي گردد . زماني‌كه سيگنال تضعيف شده به روكش دوپينگي مي رسد ، انرژي ماحصل از ليزر باعث مي گردد كه مولكول هاي دوپينگ شده، به ليزر تبديل مي گردند. مولكول هاي دوپينگ شده در ادامه باعث انعكاس يك سيگنال نوري جديد و قوي‌تر با همان خصايص سيگنال ورودي تضعيف شده ، خواهند بود.( تقويت كننده ليزري)

دريافت كننده نوري

وظيفه‌ی دريافت كننده ، مشابه نقش ملوان بر روي عرشه كشتي ناو دريافت كننده پيام است. دستگاه فوق سيگنال‌هاي ديجيتالي نوري را اخذ و پس از رمزگشایي ، سيگنال‌هاي الكتريكي را براي ساير استفاده كنندگان ( كامپيوتر ، تلفن و ... ) ارسال مي نمايد. دريافت كننده، به منظور تشخيص نور از يك "فتوسل" و يا "فتوديود" استفاده مي كند.

منبع   http://soroush206.blogfa.com :