للألياف الضوئية وتطبيقاتها العديد من الاستخدامات حيث يتم استخدامها في الاتصالات وتستخدم أيضًا لتوصيل جهاز كمبيوتر داخل شبكات المنطقة المحلية أثناء نقلها للإشارات من نقطة إلى أخرى. من خلال هذه المقالة سنتعرف على تفاصيل حول الألياف الضوئية و التطبيقات.
ما هي الألياف الزجاجية؟
- الألياف الضوئية عبارة عن ألياف صغيرة وشفافة للغاية مصنوعة من البلاستيك أو الكوارتز.
-
يتم استخدامه لنقل الضوء بين نهايات الألياف وله استخدامات عديدة بما في ذلك استخدامه في مجال الاتصالات.
- يساعد على تغطية مسافات طويلة ويستخدم بدلا من الاسلاك المعدنية
- لأن الإشارات التي تنتقل عبر هذه الألياف أبسط وأسرع دون خسائر كبيرة.
- الألياف الطبيعية لها خاصية تمنع التداخل الكهرومغناطيسي.
- تحتوي كابلات الألياف الضوئية على حزمة من الزجاج أو البلاستيك، الشعيرة أقل من عُشر حجم الشعرة، شفافة وصغيرة جدًا، لكنها يمكن أن تستقبل 25000 مكالمة هاتفية.
- تستخدم الألياف في التصوير الفوتوغرافي والإضاءة.
أنظر أيضا: الألياف الضوئية وتأثيرها على الإنسان
أنواع الألياف الزجاجية
يوجد نوعان من كابلات الألياف الضوئية يختلفان حسب استخدامهما كالتالي:
الألياف أحادية الوضع
- تحتوي كل حزمة ضوئية على مجموعة من الألياف، يحمل كل ليف فردي إشارة بصرية واحدة فقط حيث يتم استخدام الألياف الضوئية لتكييف الوضع الأحادي في كابلات الهاتف والتلفزيون.
- يتميز هذا النوع من الألياف بنصف قطر صغير من اللب الزجاجي، وحجمه 9 ميكرون، والتي تنبعث منها أشعة الليزر تحت الحمراء.
الألياف متعددة الأوضاع
- يحمل هذا النوع من الألياف متعددة الوسائط العديد من الإشارات الضوئية في ليف ضوئي واحد، وهو ألياف ضوئية مناسبة للاستخدام في شبكات الكمبيوتر.
- هذا النوع من الألياف له نصف قطر أكبر يبلغ 26.5 ميكرون وينقل الأشعة تحت الحمراء عبر ألياف بصرية متعددة.
ما هي مكونات نظام الألياف البصرية؟
وتتكون من مجموعة من ثلاثة أجزاء داخل نظام الألياف الضوئية وهي كالتالي:
مرسل
- الباعث هو مصدر الضوء الرئيسي الذي يساعد في تكوين ليزر أو ثنائي ضوئي.
-
هو الذي ينشئ ويشفر الإشارة الضوئية عندما نرسل إشارة تلفزيونية، على سبيل المثال.
- يتم ذلك عن طريق تحويل الإشارة الضوئية حسب الشيء المراد إرساله سواء كان إشارة.
- أو المعلومات، يتم تحديدها من خلال شدة أو نقصان الإشارة الضوئية.
الألياف الزجاجية
- تستخدم كابلات الألياف الضوئية لنقل الإشارة الضوئية لمسافات طويلة.
المستقبل
- هو الذي يستقبل ويفك تشفير الإشارة الضوئية لتحويلها إلى إشارة كهربائية يتم إرسالها إلى التلفزيون أو الهاتف.
ما هي مزايا الألياف الزجاجية
- تتمتع الألياف الضوئية بقدرة كبيرة على تحمل درجات الحرارة العالية.
- حجمها صغير جدًا لأن الألياف الضوئية هي بحجم الشعرة.
- يسهل حملها وهذا بسبب وزنها الخفيف مما يجعلها سهلة الحمل.
- عمر الألياف الضوئية طويل مقارنة بالأنظمة الأخرى التي يمكن استخدامها لنقل المعلومات والبيانات.
- الألياف الضوئية منخفضة السعر لأنها مصنوعة من مادة موصلة توجد في الرمال، مما يجعلها بسيطة وسهلة الصنع وغير مكلفة.
- ضد الكهرومغناطيسية الناتجة عن الأجهزة الكهربائية.
- إنه غير قابل للاشتعال، ويحتاج إلى تشغيل مولدات، ويستخدم في العديد من الصناعات، ويمكن استخدامه في التصوير الطبي.
مكونات الألياف الزجاجية
تتكون الألياف الضوئية من أسطوانتين مركزيتين إحداهما القلب وهي محاطة بأسطوانة وهي عبارة عن غطاء ثم الغطاء الخارجي الواقي ثم الغلاف الخارجي وهذه المكونات بالتفصيل وهي كما يلي: يلي ما يلي:
القلب
- وهي عبارة عن أسطوانة زجاجية صغيرة ينتقل الضوء من خلالها، مع قلب من الكوارتز ومدخل من الجرمانيوم.
الصفحة الرئيسية
- وهي عبارة عن أسطوانة تحيط بالنواة أو القلب الزجاجي تساعد على الاحتفاظ بالضوء وحماية مركزها.
- مصنعة من ثاني أكسيد السيليكون بحيث يكون معامل الانكسار لللب أكبر من معامل انكسار الغلاف حتى تحدث عملية الانعكاس.
- مع تكرار عملية الانعكاس، ينتشر الضوء داخل اللب ثم يصل إلى الألياف الضوئية.
غطاء واقي
- وهو عبارة عن غمد مصنوع من البلاستيك يحمي الألياف الضوئية من العناصر الخارجية، بما في ذلك الرطوبة، ويساعد على حمايتها من الانكسار.
- الغلاف الخارجي، الذي يسمى الغلاف، يحمي الكبل البصري المكون من صفيف أو حزمة من الألياف الضوئية.
أنظر أيضا: الألياف الضوئية وتأثيرها على الإنسان
تطبيقات الألياف البصرية
فيما يلي التطبيقات الرئيسية لكابلات الألياف الضوئية وهي كما يلي:
استخدام الألياف الضوئية في الاتصالات
- تُستخدم الألياف الضوئية في الاتصالات الهاتفية والعديد من الشركات الخاصة تستخدمها في الاتصالات.
- كما أن له استخداماً آخر في مجال الاتصال التلفزيوني حيث يعرض العديد من القنوات والفيديو عبر كابل تلفزيون، وهو عبارة عن حزمة من الألياف الضوئية.
- كما أنها تستخدم في محطات توليد الطاقة لأنها تساعد في نقل المعلومات.
- لها استخدامات مختلفة على الطائرات والسفن وذلك لأنها خفيفة الوزن وسهلة النقل والصيانة.
الاستخدام الطبي للفيبرجلاس
-
هناك استخدامات أخرى مهمة للألياف الضوئية بما في ذلك استخدامها في الإجراءات الجراحية المستخدمة في المناظير الداخلية.
- يساعد المنظار على الانحناء لأن حجم الألياف الضوئية لا يتعدى 200-400 ميكرون ولا يتعدى 1000 ميكرون.
-
تُستخدم أيضًا التطبيقات الجراحية باستخدام الألياف البصرية، حيث يمكن إزالة البروستاتا الحميدة.
- كما أنه يستخدم لتفتيت حصوات الكلى وإزالة الأنسجة السرطانية في الرئتين.
- كما يستخدم في الداخل في بعض العمليات الجراحية التي يكون الغرض منها إرسال الضوء إلى العضو الداخلي المرئي وإرسال البيانات عبر الصورة عن طريق حزم الألياف.
- هنا يتم استخدام العديد من الألياف المرنة والصلبة، والتي تعمل على تصور الأعضاء الداخلية من خلال فتحة عن طريق الجلد.
- كما أنه يرسل طاقة الليزر عبر هذه الألياف لتوفير الإضاءة لأغراض التصوير الملون، وله استخدامات أخرى في الطب، وهي التحليل الطيفي للقياس عن بعد.
استخدام الألياف الضوئية في الأجهزة الطبية
- الألياف الضوئية هي الألياف الأكثر استخدامًا في الطب لأنها تساعد في تصور المواقع داخل الجسم أو الإضاءة بالمنظار.
- تطبيقات الألياف الضوئية، بما في ذلك المناظير الداخلية، التي يستخدمها الأطباء للكشف عن أعراض الغثيان وآلام البطن وتشخيصها لتمكين العلاج المناسب.
- الأجهزة الاستشارية الطبية هي أحد تطبيقات الألياف الضوئية التي تقيس مجموعة من الخصائص الفسيولوجية، وتستخدم مستشعرات الألياف الضوئية لقياس معدل ضربات القلب ودرجة حرارة الجسم والعضلات.
فكرة عمل الألياف البصرية
- أساس الفكرة هو وصول الضوء في خط مستقيم وطويل، وذلك لأن الضوء ينتقل في خطوط مستقيمة ويمر بسهولة عبر الألياف، لأنه عندما تكون الألياف منحنية، لا ينتقل الضوء.
- على الرغم من وجود انحناء هنا يعكس الضوء، يتم استخدام المرآة الخاصة لنقل الضوء من خلال عملية الانعكاس على الحائط الذي يحاذي لب الزجاج.
- لا يمتص هذا الجدار الضوء ولكنه يخلق انعكاسًا، مما يسمح للضوء بالانتقال لمسافات طويلة.
انظر أيضًا: استخدام الألياف الضوئية في الاتصالات
في نهاية المقال، الألياف الضوئية وتطبيقاتها، وجدنا أن الألياف الضوئية مهمة في مجال الاتصالات والطب لأنها تساعد في نقل الضوء بسهولة وسرعة.
