بررسی فیبر نوری سینگل‌مود و مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش و کاربردهای آن
فیبر نوری به عنوان یکی از مؤثرترین و کارآمدترین رسانه‌های انتقال داده در دهه‌های اخیر مطرح شده است. با توجه به پیشرفت‌های چشمگیر فناوری در عرصه فیبر نوری، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع فیبرها مقاومت در برابر خمش است. این ویژگی از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که فیبر نوری معمولی به خمش حساس است و وقتی فیبر نوری تحت تنش خمشی قرار می‌گیرد، بخش‌هایی از نور از هسته فیبر خارج شده و به روکش اطراف آن نشت می‌کند که این مسئله موجب تلفات در سیگنال نوری می‌شود. این موضوع در طولانی‌مدت می‌تواند بر کیفیت انتقال داده و سرعت انتقال تاثیرات منفی بگذارد.
پیشرفت در طراحی و ساخت فیبر نوری در سال ۲۰۰۷ منجر به معرفی فیبرهای "مقاوم در برابر خمش" شد. این نوع فیبرها که ابتدا برای فیبر سینگل‌مود و سپس برای فیبر مالتی‌مود به کار گرفته شدند، دارای ویژگی‌هایی هستند که امکان استفاده از آنها در محیط‌هایی با خمش بالا را بدون ایجاد تلفات بالا فراهم می‌کند. این مقاله به بررسی فناوری و ساختار فیبرهای نوری سینگل‌مود و مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش، کاربردها، مزایا و چالش‌های آن می‌پردازد.
خمش و تلفات نور در فیبر نوری
در فیبر نوری، نور از طریق هسته (Core) منتقل می‌شود که با روکشی (Cladding) احاطه شده است. وقتی فیبر نوری خمیده شود، نور از هسته خارج شده و وارد روکش می‌شود و مقداری از نور از دست می‌رود. این تلفات نور در فیبرهای سینگل‌مود و مالتی‌مود رخ می‌دهد، اما در طول‌موج‌های بالاتر بیشتر قابل مشاهده است. در فیبرهای معمولی، این مشکل با اضافه کردن پوشش‌های مقاوم در برابر خمش تا حدودی کاهش داده می‌شود، اما همچنان تلفات نور در خمش‌های شدید باقی می‌ماند.
در فیبرهای نوری جدید مقاوم در برابر خمش، با استفاده از مواد خاص و ایجاد تغییراتی در ساختار هسته و روکش فیبر، این تلفات کاهش یافته است. این فیبرها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که حتی در خمیدگی‌های بسیار تنگ هم کمترین مقدار نور از دست برود. این بهبود در ساختار فیبر، امکان استفاده از آن را در محیط‌های خاصی که نیاز به کابل‌کشی‌های تنگ دارند فراهم می‌کند.
طراحی فیبرهای مقاوم در برابر خمش
در سال ۲۰۰۷، فیبر نوری سینگل‌مود مقاوم در برابر خمش و سپس در سال ۲۰۰۹ فیبر مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش معرفی شد. در این نوع فیبرها از مواد با ضریب شکست کمتر بین هسته و روکش استفاده شده که این لایه‌ی اضافی باعث می‌شود نور بازتاب شده و به هسته برگردد. در فیبرهای سینگل‌مود، تنها یک مود نوری در هسته هدایت می‌شود، اما فیبرهای مالتی‌مود دارای مودهای متعددی هستند که برخی از آنها به دلیل خمش، به راحتی از هسته خارج می‌شوند.
در فیبرهای مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش، لایه‌ای از شیشه با ضریب شکست کمتر به صورت یک حلقه‌ی محیطی یا "خندق" در اطراف هسته فیبر قرار می‌گیرد. این خندق باعث می‌شود که مودهای نوری که به صورت معمول در اثر خمش به خارج از هسته نشت می‌کنند، به هسته بازگردانده شوند. استفاده از این ساختار در فیبرهای مالتی‌مود باعث کاهش تلفات و بهبود عملکرد فیبر در شرایط خمش می‌شود.
مزایای استفاده از فیبرهای مقاوم در برابر خمش
فیبرهای مقاوم در برابر خمش به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، در بسیاری از کاربردهای عملی و محیط‌های کاری مورد توجه قرار گرفته‌اند. برخی از مزایای اصلی این نوع فیبرها عبارتند از:
کاهش تلفات در پچ پنل ها: در بسیاری از شبکه‌های ارتباطی، کابل‌های فیبر نوری به شکل خمیده و با زاویه‌های تند در پنل‌های پچ (Patch Panel) قرار می‌گیرند. فیبرهای مقاوم در برابر خمش، تلفات نور در این شرایط را کاهش می‌دهند.
نصب در ساختمان‌ها: این نوع فیبرها به‌راحتی در قالب‌های دیوارها، سقف‌ها، کف‌پوش‌ها و اطراف درب‌ها یا پنجره‌ها نصب می‌شوند، بدون این که تلفات نوری بالا را تجربه کنند. این امکان، طراحی‌های کابل‌کشی فشرده را آسان‌تر می‌کند.
کاهش مشکلات نصب بی‌دقت: به علت ویژگی مقاوم در برابر خمش، این فیبرها در برابر اشتباهات احتمالی هنگام نصب حساسیت کمتری دارند. این مسئله باعث می‌شود که نصب و نگهداری کابل‌ها در پروژه‌های بزرگ‌تر سریع‌تر و راحت‌تر انجام شود.
استفاده در کابل‌های با فیبر بالا و میکروکابل‌ها: با کاهش حساسیت فیبر به تنش، امکان ساخت کابل‌هایی با قطر کمتر و تعداد فیبر بیشتر فراهم می‌شود. این کابل‌ها نسبت به کابل‌های سنتی حجم کمتری دارند و برای کاربردهایی که به کابل‌های سبک‌تر و کم‌حجم‌تر نیاز دارند، بسیار مناسب‌اند.
ساختار فیبرهای مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش
در فیبرهای مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش، حدود ۴۰۰ مود نوری در هسته انتقال داده می‌شود. مودهای داخلی که به عنوان "مودهای قوی" شناخته می‌شوند، در برابر خمش مقاوم‌تر هستند، اما مودهای بیرونی که به نام "مودهای ضعیف" شناخته می‌شوند، به راحتی تحت تأثیر خمش از هسته خارج می‌شوند.
برای حل این مشکل، فیبرهای مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش با یک لایه شیشه‌ای که ضریب شکست کمتری دارد در اطراف هسته طراحی می‌شوند. این خندق با طراحی هندسی دقیق، مودهای ضعیف را بازتاب داده و به داخل هسته بازمی‌گرداند. این ویژگی باعث می‌شود که عملکرد فیبرهای مالتی‌مود در برابر خمش بهبود یابد و تلفات ناشی از خمش کاهش یابد.
کاربردهای فیبرهای مقاوم در برابر خمش
با توجه به ویژگی‌های ذکر شده، فیبرهای مقاوم در برابر خمش در محیط‌های مختلفی کاربرد دارند. برخی از کاربردهای اصلی این نوع فیبرها عبارتند از:
نصب در مجتمع‌های مسکونی و ساختمان‌های چند طبقه: در ساختمان‌های بزرگ، کابل‌کشی فیبر نوری به صورت فشرده و در فضاهای محدود انجام می‌شود. استفاده از فیبرهای مقاوم در برابر خمش در این موارد باعث می‌شود که کابل‌ها به راحتی در فضاهای کوچک نصب شوند و کیفیت انتقال داده حفظ شود.
کابل‌های OSP (کابل‌های بیرونی): فیبرهای سینگل‌مود مقاوم در برابر خمش در کابل‌های OSP نیز به کار می‌روند. این کابل‌ها به دلیل امکان ساخت با قطر کوچک‌تر و وزن سبک‌تر، قابلیت حمل و نصب آسان‌تری دارند.
میکروکابل‌ها و کابل‌های با فیبر بالا: استفاده از فیبرهای مقاوم در برابر خمش امکان ساخت کابل‌هایی با تعداد فیبر بالا و اندازه کوچک را فراهم می‌کند. این کابل‌ها به دلیل قطر کمتر می‌توانند در کاربردهای خاص مانند تجهیزات مخابراتی یا شبکه‌های داخلی بسیار مناسب باشند.
سازگاری فیبرهای مقاوم در برابر خمش با فیبرهای معمولی
یکی از سوالاتی که در ارتباط با فیبرهای مقاوم در برابر خمش مطرح می‌شود، سازگاری این نوع فیبرها با فیبرهای معمولی است. در فیبرهای سینگل‌مود، به دلیل اینکه تنها یک مود نوری در هسته هدایت می‌شود، استفاده از فیبر مقاوم در برابر خمش مشکلی ایجاد نمی‌کند و به راحتی می‌توان آنها را با فیبرهای معمولی ترکیب یا اتصال داد.
در فیبرهای مالتی‌مود، وضعیت کمی پیچیده‌تر است. فیبرهای مالتی‌مود مقاوم در برابر خمش ممکن است دارای قطر هسته یا زاویه عددی بزرگ‌تری نسبت به فیبرهای معمولی باشند. این تفاوت می‌تواند در اتصال فیبرهای مقاوم در برابر خمش با فیبرهای معمولی موجب افزایش تلفات نوری شود. برای حل این مسئله، برخی از تولیدکنندگان، طراحی پروفایل ضریب شکست هسته را کمی تغییر داده‌اند تا مودهای با مرتبه بالا را کاهش دهند.
فیبرهای نوری مقاوم در برابر خمش، با توجه به ویژگی‌های منحصر به فرد خود، به عنوان یکی از دستاوردهای مهم در حوزه انتقال داده مطرح شده‌اند. این نوع فیبرها علاوه بر کاهش تلفات ناشی از خمش، امکان استفاده در فضاهای محدود و کابل‌کشی‌های پیچیده را نیز فراهم می‌کنند. با افزایش کاربرد فیبرهای نوری در صنایع مختلف و نیاز به نصب کابل‌های نوری در محیط‌های مختلف، فیبرهای مقاوم در برابر خمش توانسته‌اند جایگاه ویژه‌ای در بازار به دست آورند و استفاده از آنها روز به روز در حال افزایش است. آلما شبکه ارائه دهنده انواع فیبرنوری لگراند در خدمت شما مشتریان گرامی می باشد.
