مقدمه :

در سال‌های اخیر، نیاز کاربران شبکه‌های مخابراتی به پهنای باند وسیع افزایش چشمگیری داشته است. به همین دلیل، پاسخگویی به این نیاز و نیز آینده‌نگری برای افزایش سرعت تطابق با نیازهای جدید و در حال رشد کاربران، به مهمترین چالش طراحی شبکه‌های مخابراتی آینده مبدل گشته است. ظهور تکنولوژی‌های فیبر نوری توانسته است تا حدی نگرانی محدودیت پهنای باند را مرتفع کند.

هدف این نوشتار معرفی تکنولوژی‌های نوری است، به‌گونه‌ای که ضمن پوشش کلیة مباحث مرتبط بتواند درک مناسبی در این زمینه ارایه کند: 

 

تار نوری و کابل نوری 

در دهه ۷۰ میلادی استفاده از تار نوری برای انتقال بهینه اطلاعات به صورت جدی توجه محققین کشورهای آمریکا، ژاپن و انگلیس را به خود جلب کرد. از آن تاریخ، پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه‌های مختلف ارتباطات نوری صورت گرفته است. رشد این تکنولوژی به حدی سریع است که پروسسورهای لازم برای پردازش اطلاعات حمل شده، بعضاً دچار محدودیت سرعت پردازش می‌شوند. به همین دلیل، انجام پردازش در حوزة نوری در کانون توجهات قرار گرفته است. آنچه که آشکار به نظر می‌رسد این است که تا مدتها برای انتقال اطلاعات با سرعت بالا جایگزینی برای فیبر نوری نخواهد آمد. تار نوری، به عنوان محیط حامل سیگنال نوری، در حقیقت یک موجبر دی‌الکتریک با مقطع استوانه‌ای است. نور به عنوان حامل اطلاعات، درون این تار منتشر می‌شود. معمولاً در سیستم‌های انتقال، مجموعه‌ای از چند تار نوری تحت عنوان کابل نوری برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود. 

 

انواع تار نوری 

بسته به تعداد مُدهای الکترومغناطیسی قابل حمل توسط تار، تار نوری به دو صورت تک‌مُدی و چندمُدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، بسته به نحوة تغییرات ضریب دی‌الکتریک موجبر، دو نوع دیگر تار قابل تشخیص است: در نوع اول (تار پله‌ای)، ضریب شکست در مقطع هستة تار ثابت است ولی در نوع دوم (تار تدریجی)، ضریب شکست از مقدار ماکزیمم خود در مرکز تار، به صورت تدریجی، تا بدنة تار کاهش می‌یابد. تار تک‌مُدی به صورت پله‌ای و تار چندمُدی به دو صورت پله‌ای و تدریجی استفاده می‌شود. بنابراین سه نوع تار نوری داریم: تک‌مُدی، چندمُدی تدریجی و چندم ُدی پله‌ای؛ نوع اول دارای بیشترین نرخ انتقال اطلاعات و کمترین تضعیف و نوع سوم دارای کمترین نرخ انتقال اطلاعات و بیشترین تضعیف است. تارهای نوری همچنین بسته به مصارف مختلفی که دارند، در اندازه‌ها و با مشخصات متفاوت ساخته می‌شوند؛ طبعاً مشخصات فیزیکی کابل نوری از لحاظ پوشش و محافظ برای کاربردهای کانالی، خاکی، هوایی و دریایی متفاوت خواهد بود. 

آیا تار نوری تلفات دارد؟ 

به صورت تئوری فرض می‌شود که تار نوری دارای تضعیف صفر و پهنای باند بی‌نهایت است؛ ولی در عمل به دلیل محدودیت‌های فیزیکی، پهنای باند تار محدود و تلفات آن غیر صفر است. 

تلفات در تار نوری از سه منبع ناشی می‌شود: 

۱- نوع اول تضعیف‌ها در اثر ناخالصی‌های موجود در تار است که باعث اتلاف انرژی می‌شود (تلفات جذب). 

۲- نوع دوم ناشی از غیر‌همگن بودن چگالی شیشه در طول تار است که باعث پراکندگی نور و تضعیف آن در طول تار می‌شود (تلفات پراکندگی) 

۳- نوع سوم ناشی از خمش تار یا غیر یکنواختی شعاع تار است که منجر به خروج شعاع نوری از تار می‌شود (تلفات هندسی).