ماهي الألياف البصرية وما علاقتها بتطور الانترنت

دائماً ما نسمع عن طرق انتقال المعلومات عن طريق الانترنت وهي السلكي والاسلكي ولكن هل سمعت عن الألياف البصرية أو كيفية عملها وكيف شكلها وهل تختلف عن الخلايا الشمسية (الضوئية) كل هذه الأسئلة سوف تجدون لها إجابة في هذه المقالة.

ما هي الألياف البصرية؟؟؟

الألياف الضوئية أو البصرية هي الألياف التي تصنع من الزجاج الخاص ويكون نقي جدا (السيليكا، البلاستيك) وتكون على شكل سلك طويل ورفيع لا يتعدى سمك الشعرة، وتكون بشكل حزم داخل الكيبلات الضوئية وتقوم بنقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جدا.

آلية عمل الألياف البصرية:

الألياف البصرية هي عبارة عن عازل أسطواني الشكل تقوم بنقل الضوء من خلالها على طول محورها، من خلال عملية تسمى عملية الإنعكاس الداخلي الكلي و الألياف تتكون من نواة تحيط بها طبقة كلاهما مصنوعان من المواد العازلة لتقليل الإشارات الضوئية في النواة و يجب أن يكون معامل الانكسار داخل النواة أكبر من معامل الانكسار في المادة العازلة نفسها.

ما هي استخدامات الألياف البصرية ؟؟

• في الاتصالات:

تعد الاتصالات من أبرز استخدامات الألياف فهي طريقة نقل ممتازة جدا وفعالة في الاتصالات و شبكات الانترنت والحاسوب، حيث تقوم الألياف بنقل المعلومات بسرعة عالية جداً ولمسافات طويلة جداً، بسبب مرونتها العالية ويمكن تجميعها بكابلات ،حيث انها مفيدة أكثر في نقل الاتصالات البعيدة جدا لأنها معتمدة على انتشار الضوء من خلال الألياف، كما أنها تقلل من فرص فقد الإشارات بنسبة الكوابل النحاسية أو الكهربائية وهذه الميزة تقلل من نشر اجهزة تجديد الاشارات (repeater) على طول الكابل.

• في المستشعرات:

حيث تستخدم الألياف البصرية أيضا في المستشعرات حيث تدخل في صناعة مستشعر لقياس الكميات المادية مثل درجة الحرارة والضغط والسلاسة والفولتية والتسارع ……. حيث تَستخدم الألياف كعنصر استشعار يسمى المستشعر الداخلي ويُستخدم لنقل الإشارات من المستشعر الى وحدة معالجة الإشارات (المستشعر الخارجي) ومن مميزات الألياف في المستشعرات أنها محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي ويمكنها التعامل مع الظروف القاسية حيث انها مشهورة وتمتلك شعبية باعتبارها من المستشعرات المفضلة للعديد من الصناعات.

• في نقل الطاقة:

يمكن استخدام الألياف البصرية لنقل الطاقة عن طريق كهروضوئية لتقوم بتحويل الضوء إلى كهرباء، حيث أن هذه الطريقة لنقل الطاقة ليست مثالية وفعالة مثل الطرق المعروفة والتقليدية، لكن في حالات خاصة التي يكون فيها من المستحسن عدم وجود موصل معدني كما هو الحال في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي والتي تنتج عنها مجالات مغناطيسية قوية.

• استخدامات أخرى:

1. في المجال الطبي
2. مجال الهندسة الوراثية
3. في المجال العسكري
4. في مجال التدريس

مميزات الألياف الضوئية:

1. الألياف غير قابلة للاشتعال مما يقلل وقوع الحرائق.
2. الألياف تحتاج الى طاقة أقل من المولدات.
3. إنتقال البيانات بسرعة عالية جداً خلال الألياف تصل إلى أكثر من 100 ميجا بايت بالثانية.
4. فقد اقل للإشارات المرسلة.
5. خفيفة الوزن بالنسبة للأسلاك النحاسية حيث الأسلاك النحاسية وزنها 94.5 كجم بالنسبة إلى الألياف الضوئية 3.6 كغم.
6. لديه قدرة أكبر على حمل المعلومات لأن الألياف الضوئية رفيعة بالنسبة لباقي الأسلاك العادية، فإنه يمكن وضع أعداد كبيرة من الخلايا داخل حزمة واحدة مما يزيد عدد خطوط الهاتف، أو عدد قنوات البث التلفزيوني في حزمة واحدة حيث أن عرض نطاق الألياف الضوئية يصل إلى 50 THZ في حين أن أكبر نطاق يحتاجه البث التلفزيوني لا يتجاوز 6Mhz.
7. لا يمكن أن تداخل الاشارات المرسلة عبر الألياف أو بين الألياف المتجاورة في الحزمة الواحدة مما يؤدي إلى وضوح الاشارة المرسلة سواء أكانت محادثة تلفازية ،أو بث تلفزيوني كما إنها لا تتعرض للتداخلات الكهرومغناطيسية مما يجعل انتقال المعلومات يتم بسرية تامة مما له فائدة المجالات العسكرية.

أنواع الألياف البصرية:

1. ليف ذي نمط واحد

تقوم الإشارات الضوئية بالإنتقال خلالها على نمط واحد في كل ليف ضوئي من الألياف التي توجد في الحزمة ويتم استخدامها في شبكات الهاتف و كوابل التلفزيون حيث يتميز هذا النوع بصغر نصف قطر القلب الزجاجي حيث يصل إلى 9 micron حيث أن تمر خلاله أشعة الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي 1.3-1.55 nm.

2. ليف متعدد الأنماط

حيث يتم نقل العديد من الأنماط للإشارات الضوئية من خلال الألياف الضوئية مما يتم إستخدامها لشبكات الحاسوب، و هذا النوع من الألياف يكون نصف قطره يصل إلى 62.5 micron وينقل خلاله أشعة الليزر تحت الحمراء.

ما هو الاختلاف بين الخلايا الضوئية (الشمسية) و الألياف الضوئية؟؟؟

الخلايا الضوئية (الشمسية):

هي عبارة عن لوحات وخلايا مرصوفة بجانب بعضها البعض تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية .

حيث أن ينبع الاختلاف أن الخلايا الشمسية وظيفتها الأساسية هي إنتاج طاقة كهربائية أما الألياف البصرية هي نقل المعلومات.

ملخص المقالة أن الألياف الضوئية (البصرية) هي صيحة المستقبل من حيث السرعة والامكانيات العالية والسرية الكبيرة حيث أنه لا يمكن اختراقها وإن الانترنت المستقبلي الذي يرتبط فيها بشكل أساسي سوف يصبح لا محدود السرعة والاستخدامات.