ليف بصري: الفرق بين النسختين

[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
JarBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:إضافة قالب
JarBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:صيانة، إضافة تاريخ
سطر 1:
{{توسيع|تاريخ=أبريل 2019}}
[[ملف:Fibreoptic.jpg|تصغير|حزمة من الألياف الضوئية|200x200بك]]
'''الألياف الضوئية'''<ref>{{مرجع ويب
| المسارمسار = http://www.ldlp-dictionary.com/dictionaries/word/6280935/The%20Al-Kilani%20Dictionary%20of%20Computer%20&%20Internet%20Terminology%20(En/Ar)/optical%20fiber
| العنوانعنوان = LDLP - Librairie Du Liban Publishers
| الموقعموقع = www.ldlp-dictionary.com
| تاريخ الوصول = 2018-11-01
}}</ref><ref>[http://arabization.org.ma/TermDetails.aspx?term_id=159894&terme=ألياف%20ضوئية مكتب تنسيق التعريب]</ref> أو '''الألياف البصرية''' {{إنج|Fiber optic}} [[ألياف]] تصنع من [[زجاج]] خاصّ نقيّ للغاية، تكون طويلة ورفيعة ولا يتعدى سمكها سمك الشعرة. يجمع العديد من هذه الألياف في حزم داخل الكيبلات الضوئية، وتستخدم في نقل الإشارات الضوئية لمسافات بعيدة جداً.يقوم مبدأها على ظاهرة [[الانعكاس الكلي الداخلي|الانعكاس الكلي]] ، تتعدد استعمالات الألياف الضوئية إلا أن الربط [[انترنيت|بالانترنيت]] أحدثها و أكثرها شيوعا .
سطر 16:
أنه خلال مرور الضوء من الهواء إلى الماء فإن الشعاع الساقط سينكسر مقتربًا من [[تعامد|العمود المقام]] على سطح الماء, أما إن انتقل الشعاع الضوئي من الماء إلى الهواء فإنهع سينكسر مبتعدًا عن العمود, و في حالة كانت الزاوية ما بين الشعاع الساقط و العمود المقام أقل من 48 درجة فإن الضوء لن يدخل الهواء إطلاقًا حيث سنعكس بشكل كامل داخل الماء(لن يكون هناك انكسار), و هذه الزاوية تدعى الزاوية المقيِّدة(limiting angle) للوسط, و تكون هذه الزاوية 48 درجة في الماء, و 38 درجة في زجاج الصوَّان, و 23 درجة في الألماس.<ref>{{مرجع كتاب
|الأول=John |الأخير=Tyndall
|السنةسنة=1870 |العنوانعنوان=Notes about Light
|chapter=Total Reflexion
|المسارمسار=https://archive.org/details/notesofcourseofn00tyndrich}}</ref><ref>{{مرجع ويب
|الأول=John |الأخير=Tyndall
|السنةسنة=1873
|العنوانعنوان=Six Lectures on Light
|المسارمسار=https://archive.org/details/sixlecturesonlig00tynduoft}}</ref>
 
علميا قد تبيا ان الشعر البشري الغير مصبوغ يعمل ك الياف ضوئية وظهره تطبقات مثل الاضاءه الداخليه اثناء طب الاسنان في اواخر قرن ال 20 وقد تم عرض انتقال الصور من خلال انابيب بشكل مستقل وخاصه تم استخدام هاذ المبدا لل امور الطبيه الداخليه    اثبتت امتحانات هامريش ان الالياف ضوئيه الحديثه المغلفه ىالياف الزوجيه ذات الكسوه الشفافه ل تقديم ماشر انعكاس أكثر ملائمه حيث ظهره في وقت لاحق ثم ركزه هذه تنميه على حزم الياف ل نقل الصور وفي كليه امبريال ف لندن (هارود و كوباني) حقق انخفاظ فقدان الضوء من خلال حزمه 75 سم طويله التي ضمت عدت الالاف من الالياف تم نشر مقاله عام 1954 بعنوان فيرسكوب مرن الماسح الضوئي بجامعه لندن حصله باسل هيرشويتز أول براءه اختراع منظار الالياف ضوئيه شبه المرنه في جامعه مشتيقن عام 56 في عمليه تتطوير منظار معده انتجت كرست أول زوجاج مكسوه الالياف حيث كانت الالياف ضوئيه سابقه تعتمد ع الهواء او الزيوت والشمع مثل ماده الكسوه وهي غير عمليه.
سطر 37:
=== في الاتصالات ===
يمكن ان تستخدم الألياف الضوئية كوسيلة للاتصالات السلكية واللاسلكية ولربط شبكات الحاسوب لانها مرنة ويمكن ان تُجمع كاسلاك. وهي مفيدة بشكل خاص للاتصالات بعيدة المدى، لان الضوء ينتشر من خلال الياف رقيقة بدلا من الاسلاك الكهربائية. مما يسمح للاتصالات بعيدة المدى ان يتم اجراؤها تم تشكيل إشارات ضوئية لكل قناة تنتشر في الألياف بمعدلات تصل إلى 111 جيجابت في الثانية,<ref>باستخدام عدة أجهزة تكرار الاشارة (أجهزة الريبيتر).
[http://www.ntt.co.jp/news/news06e/0609/060929a.html 14 Tbps over a Single Optical Fiber]: Successful Demonstration of World's Largest Capacity – 145 digital high-definition movies transmitted in one second. NTT Press Release. September 29, 2006. {{Webarchive|url=http://web.archive.org/web/20170921122920/http://www.ntt.co.jp/news/news06e/0609/060929a.html |date=21 سبتمبر 2017}}</ref><ref>{{استشهاد بخبر|المؤلفمؤلف = Alfiad, M. S.|السنةسنة = 2008|العنوانعنوان = 111 Gb/s POLMUX-RZ-DQPSK Transmission over 1140&nbsp;km of SSMF with 10.7 Gb/s NRZ-OOK Neighbours| periodical = Proceedings ECOC 2008|الصفحاتصفحات =Mo.4.E.2|المسارمسار=https://w3.tue.nl/fileadmin/ele/TTE/ECO/Files/Pubs_2009/Alfiad_OFC_09_OThR4.pdf|display-authors=etal}}</ref> على الرغم من أن 10 أو 40 جيجابت في الثانية هو اعتيادي في الأنظمة المنتشرة. .<ref>Yao, S. (2003) [http://www.generalphotonics.com/downloads/techpubs/Polarization-in-Fiber-Systems-Squeezing-out-More-Bandwidth.pdf "Polarization in Fiber Systems: Squeezing Out More Bandwidth"] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20110711082842/http://www.generalphotonics.com/pdf/PSReprint.pdf |date=July 11, 2011 }}, The Photonics Handbook, Laurin Publishing, p. 1. {{Webarchive|url=http://web.archive.org/web/20161018153821/http://www.generalphotonics.com/downloads/techpubs/Polarization-in-Fiber-Systems-Squeezing-out-More-Bandwidth.pdf |date=18 أكتوبر 2016}}</ref><ref>[http://www.ciena.com/news/news_2007pr_6976.htm Ciena, ''JANET Delivers Europe’s First 40 Gbps Wavelength Service''] 07/09/2007. Retrieved 29 Oct 2009. {{Webarchive|url=http://web.archive.org/web/20101122084344/http://ciena.com/news/news_2007pr_6976.htm |date=22 نوفمبر 2010}}</ref> أظهر الباحثون في حزيران 2013 انتقال 400 جيجابت في الثانية عبر قناة واحدة باستخدام تعدد الزخم الزاوي المداري.
يمكن لكل ليف أن يحمل العديد من القنوات المستقلة، وكلٍ باسخدام طول موجي ضوئي مختلف (مضاعفة تقسيم الطول الموجي). معدل نقل البيانات (معدل نقل البيانات دون البايتات العامة) لكل ليف هو معدل البيانات لكل كل قناة الذي يتم تقليله بواسطة تقنية تصليح الأخطاء (FEC)، مضروبا في عدد القنوات (عادة ما يصل إلى ثمانين في أنظمة الكثافة التجارية (WDM) اعتبارا من عام 2008). اعتبارا من عام 2011 سُجل الرقم القياسي للنطاق الترددي على أحادي النواة وهو 101 تيرابيت في الثانية (370 قناة وتحتوي كل قناة على 273 جيجابيت في الثانية).<ref>{{cite journal
| العنوان = Ultrafast fibre optics set new speed record
سطر 79:
ويمكن استخدام الألياف الضوئية كمجسات لقياس الإجهاد ودرجة الحرارة والضغط والكميات الأخرى عن طريق تعديل الألياف بحيث تعدل خاصية القياس الكثافة والطور والاستقطاب والطول الموجي و زمن العبور للضوء في الألياف. أجهزة الاستشعار هي الاقل تعقيدا، كونها لا تحتاج سوى مصدر بسيط وكاشف. ومن السمات المفيدة بوجه خاص لمثل هذه المجسات الضوئية أنها تستطيع إذا لزم الأمر توفير الاستشعار الموزع على مسافات تصل إلى متر واحد. في المقابل، يمكن توفير قياسات محلية عالية من خلال دمج عناصر اجهزة الاستشعار المصغرة مع غيض من الألياف.<ref>{{Cite journal
| pmid = 24599822
| السنةسنة = 2014
| المؤلف1مؤلف1 = Kostovski
| الأول1 = G
| العنوانعنوان = The optical fiber tip: An inherently light-coupled microscopic platform for micro- and nanotechnologies
| journal = Advanced Materials
| volumeالمجلد = 26
| issue = 23
| الصفحاتصفحات = 3798–820
| الأخير2 = Stoddart
| الأول2 = P. R.
سطر 98:
وتشمل الاستخدامات الشائعة لأجهزة استشعار الألياف الضوئية أنظمة أمنية متقدمة للكشف عن حالات الاختراق. ينتقل الضوء على طول كابل استشعار الألياف الضوئية وضعت على سياج، خط أنابيب أو كابلات الاتصالات، ويتم رصد الإشارة العائدة وتحليلها للكشف عن الاضطرابات. وتتم معالجة هذه الإشارة رقميا للكشف عن الاضطرابات حيث تقوم بارسال إنذار إذا حدث اختراق.
 
وتستخدم الألياف الضوئية على نطاق واسع كمكونات من أجهزة الاستشعار الكيميائية الضوئية وأجهزة الاستشعار البيولوجية.<ref>{{مرجع كتاب |الأول=Florinel-Gabriel |الأخير=Bănică |العنوانعنوان=Chemical Sensors and Biosensors: Fundamentals and Applications |الناشرناشر=John Wiley and Sons |المكانمكان=Chichester |السنةسنة=2012 |at= Ch. 18–20 |isbn=978-0-470-71066-1}}</ref>
 
=== نقل الطاقة ===
سطر 197:
التشويش في الياف الضوئية يعرف ايضا بانه الخسارة في اثناء عملية النقل ,هو تقليل من كثافة شعاع الضوئي (الاشارة) التي تنتقل خلال الوسط الناقل.معامل التشويش في الياف الضوئية يقاس بوحدة (الديسبال/كم) خلال الوسط بسبب الجودة العالية نسبيا لشفافية وسائل الإرسال الضوئية الحديثة. .الوسط المادي هو بالعادة الياف من زجاج السيليكا التي تحتجز الشعاع الضوئي داخلها
التشويش عامل مهم يحدد عملية نقل الاشارات الرقمية لمسافات طويلة .لذلك ,معظم الابحاث تدور حول تقليل التشويش ورفع تضخيم الإشارة الضوئية.اظهرت الابحاث التجريبية ان التشويش في الياف الضوئية سببه هوالتشتت و الامتصاص .
SMF-28 يمكن تصنيع ليف ضوئي احادي النمط قليل الخسارة.اليف الضوئي كورينج الذي يعتبر المرجع لطول الموجي الاتصالات,نسبة الخسارة فيه 0.17ديسبل/كم خلال 1550 نانومتر..<ref name="CorningSMF28ULL">{{مرجع ويب |المسارمسار=http://www.corning.com/opticalfiber/products/SMF-28_ULL_fiber.aspx |العنوانعنوان=Corning SMF-28 ULL optical fiber|تاريخ الوصول=April 9, 2014}}</ref>
على سبيل المثال عند استخدام 8 كم من اليف الضوئي ينقل 75% من الضوء خلال مسافة 1550 نانومتر.وقد لوحظ انه لو كانت مياه المحيط نقية كالياف الضوئية,لتمكنا من رؤية طول الطريق إلى أسفل حتى من خندق ماريانا في المحيط الهادئ، وعمق 36،000 قدم .<ref name="Jachetta2007">{{مرجع كتاب |الأخير= Williams |الأول=E. A. (ed.) |السنةسنة=2007 |العنوانعنوان=National Association of Broadcasters Engineering Handbook (Tenth Edition) |المسارمسار= |المكانمكان= |الناشرناشر=Taylor & Francis |الصفحاتصفحات=1667–1685 (Chapter 6.10 – Fiber–Optic Transmission Systems, Jim Jachetta)|isbn=978-0-240-80751-5}}</ref>
 
=== تشتت الضوء ===
سطر 205:
التشويش ينتج من تشتت الضوء في السطح الخارجي والاسطح الداخلية . في المواد البلورية كالمعادن والسيراميك بالإضافة إلى المسام، معظم الأسطح الداخلية أو الاسطح الخارجية على شكل حدود التي تفصل مناطق صغيرة من النظام البلوري. وقد تبين مؤخرا أنه عندما ينخفض حجم مركز الانتشار (أو حدود ) إلى ما دون حجم الطول الموجي للضوء المنتشر، فإن الانتثار لم يعد يحدث إلى حد كبير. وقد أدت هذه الظاهرة إلى إنتاج مواد خزفية شفافة.
ايضا، فإن تشتت الضوء في الألياف الضوئية هو بسبب عدم انتظام الجزيئات (التقلبات التركيبية) في الهيكل الزجاجي. في الواقع، واحدة من المدارس الناشئة من الفكر هو أن الزجاج هو ببساطة الحد من حالة الصلبة الكريستالات. وفي هذا الإطار، تصبح "المجالات" التي تظهر درجات مختلفة من النظام القصير المدى اللبنات الأساسية لكل من المعادن والسبائك، فضلا عن النظارات والسيراميك. موزعة بين وداخل هذه المجالات هي العيوب الهيكلية الصغيرة التي توفر المواقع الأكثر مثالية لانتثار الضوء. وتعتبر هذه الظاهرة نفسها واحدة من العوامل التي تحد من شفافية الأشعة تحت الحمراء.
التشت يمكن أيضا أن يكون ناتج عن عمليات ضوئية غير الخطية في الألياف.<ref>{{cite journal|doi=10.1364/AO.11.002489|العنوان=Optical Power Handling Capacity of Low Loss Optical Fibers as Determined by Stimulated Raman and Brillouin Scattering|السنة=1972|الأخير1=Smith|الأول1=R. G.|journal=Applied Optics|volume=11|الصفحات=2489–94|pmid=20119362|issue=11|bibcode=1972ApOpt..11.2489S}}</ref><ref>{{مرجع ويب |العنوانعنوان=Brillouin Scattering |المسارمسار=https://www.rp-photonics.com/brillouin_scattering.html |العملعمل=Encyclopedia of Laser Physics and Technology |الناشرناشر=RP Photonics |الأول=Rüdiger |الأخير=Paschotta}}</ref>
=== الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء ===
بالاضافة لتشتت الضوء ,التشويش او الخسارة في الموجة , أيضا بسبب امتصاص انتقائي لأطوال موجية محددة، بطريقة مماثلة لتلك المسؤولة عن ظهور اللون. المواد الأولية تشمل كلا من الإلكترونات والجزيئات على النحو التالي: على المستوى الإلكتروني، يعتمد ذلك على ما إذا كانت المدارات الإلكترونية متباعدة او ( "كمية") بحيث يمكنها امتصاص كمية من الضوء او( الفوتون) لطول موجي معين او تردد في الأشعة فوق البنفسجية او نطاقات مرئية. هذا هو ما يثير اللون.
سطر 218:
=== بنية كابل الالياف الضوئية ===
الألياف العميلة تكون بالعادة مغطية بمادة صلبة صمغية ومطلية ،وتحيط بها طبقة اضافية مصقولة،وقد تكون الطبقة المصقولة محاطة بغلاف خارجي يصنع بالعادة من البلاستيك.الهدف من استخدام هذه الطبقات اعطاء حماية للالياف دون التأثير على الخصائص الموجية لها.
تركيبة الالياف الصلبة تحتوي بالعادة على زجاج (اسود)ماص للضوء يوضع بين الالياف،وذلك لمنع الضوء من التسرب من أحد الالياف الي آخر،وهذا يقلل من تقاطع الاشعاعات وايضا تقلل من التوهج في الالياف .<ref>{{مرجع ويب|المسارمسار=http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/129#toc2 |العنوانعنوان=Light collection and propagation |العملعمل=National Instruments' Developer Zone |الناشرناشر=National Instruments Corporation |تاريخ الوصول=2007-03-19 |وصلة مكسورة=yes |مسار الأرشيفأرشيف=https://web.archive.org/web/20070125051848/http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/129 |تاريخ الأرشيفأرشيف=January 25, 2007 }}</ref><ref name=hecht2002>{{مرجع كتاب| الأول=Jeff| الأخير=Hecht| العنوانعنوان=Understanding Fiber Optics| السنةسنة=2002| الطبعةطبعة=4th| isbn=0-13-027828-9|الناشرناشر= Prentice Hall}}</ref>
 
هناك مشكلة باستخدام الألياف التقليدية وهي انه لا يمكن ثنيها بزاوية تقل عن 30مم،مما يجعل التعامل معها صعب. إما الألياف المنحنية فان الهدف منها هو تسهيل التركيب في المنازل ومن الأمثلة على هذا النوع هذا النوع يمكن ثنيه بقطر اقل من 7.5مم من دون أن يؤثر عليه بشكل سلبي.ومع تطور هذا النوع ( الألياف المنحنية ) قد أصبحت أيضا مقاومة للقطع وبالتالي أصبح من الممكن الحفاظ على الإشارة من التسرب والضياع في حالة القطع.وميزة اخرى هامة هي قدرة الكابل على تحمل القوة الافقية اللتي تطبق عليه،ويسمى هذا من الناحية العملية (قوة الشد للكابل) حيث تحدد مقدار القوة اللتي يمكن تطبيقها على الكابل اثناء فترة التركيب.
سطر 237:
ذلك يشمل اما الحرص لمحاذاة الليف ووضعه في مكان اتصاله مع الجهاز ,أو استخدام عدسة للسماح للمقارنة فوق فجوة الهواء.
عادةً حجم الألياف أكبر بكثير من حجم الليزر ديود ,أو رقاقة السيليكون الضوئية .في هذه الحالة يتم استخدام الألياف المدبب أو العدسة لمطابقة توزيع وضع الليف مع الجزء الأخر.
العدسة على نهاية الليف يمكن أن تتكون باستخدام التلميع القطع بالليزر<ref>{{مرجع ويب|العنوانعنوان=Laser Lensing |العملعمل=OpTek Systems Inc.|المسارمسار=http://www.opteksystems.com/laser-lens}}</ref>, أو الانصهار الربط .
في بيئة المختبر، يقترن نهاية الألياف العارية باستخدام نظام إطلاق الألياف، والذي يستخدم عدسة الهدف المجهر لتركيز الضوء وصولا إلى نقطة جيدة. يتم استخدام مرحلة الترجمة الدقيقة (جدول تحديد المواقع الصغيرة) لنقل العدسة أو الألياف أو الجهاز للسماح بتحسين كفاءة الاقتران. الألياف مع الموصل في النهاية تجعل هذه العملية أبسط من ذلك بكثير: الموصل هو توصيله ببساطة إلى الموازاة الليفي قبل الانحياز، الذي يحتوي على عدسة التي يتم إما وضعه بدقة فيما يتعلق بالألياف، أو قابل للتعديل. لتحقيق أفضل كفاءة للحقن في الألياف أحادية النمط، يجب أن يكون الاتجاه الأمثل والموقف والحجم والاختلاف من شعاع. مع الحزم الجيد، 70 إلى 90٪ كفاءةالاقتران لا يمكن أن يتحق.
مع الألياف المصقولة بطريقة أحادية النمط بشكل صحيح، فإن الشعاع المنبعث لديه شكل غاوسي مثالي تقريبا - حتى في الحقل البعيد - في حالة استخدام عدسة جيدة. العدسة تحتاج إلى أن تكون كبيرة بما فيه الكفاية لدعم الفتحة العددية الكاملة من الألياف، ويجب أن لا تحدث الانحرافات في شعاع. وعادة ما تستخدم العدسات شبه كروية.