بسته های تصویری

● روش های انتقال اطلاعات توسط نور
ارتباط نوری در دهه ۱۹۷۰ با ابداع تلگراف نوری آغاز شد. هر چند كه در سال ۱۸۸۰ نیز الكساندر گراهام بل یك سیستم تلفن نوری را به ثبت رساند، ولی این اختراع مانند اختراع قبلی اش یعنی تلفن معمولی نبود و به صورت یك اختراع تجربی باقی ماند و هرگز تحقق پیدا نكرد. یك دانشمند آلمانی به نام «ون هیل» و یك دانشمند انگلیسی به نام «هاپكینز» در سال ۱۹۴۵ مقاله هایی را در مورد «بسته های تصویری» منتشر كردند. گزارش هاپكینز به بسته های تصویری از فیبرهای بدون پوشش مربوط می شد، در حالی كه گزارش ون هیل درباره بسته های ساده ای از فیبرهای دارای پوشش شیمیایی بود، به طوری كه یك فیبر ساده را با یك پوشش شفاف از ماده ای مخصوص می پوشاند. در نهایت این دانشمند آلمانی به خاطر گفت وگو با یك فیزیكدان نوری آمریكایی تحت تاثیر قرار گرفت و اختراع بسیار مهمی ارائه كرد كه به نام كابل فیبر نوری دارای پوشش معروف شد. این درحالی بود كه هیچ كدام از فیبرهایی كه تا آن زمان تهیه می شدند پوششی نداشتند. ون هیل یك فیبر برهنه از شیشه یا پلاستیك را با یك پوشش شفاف از ماده ای مخصوص پوشاند و با این كار از سطح انعكاس كلی در برابر آلودگی ها محافظت كرد و تا حد زیادی تداخل بین فیبرها را نیز از بین برد.
تا سال ۱۹۶۰ از فیبرهای نوری پوشش دار با تضعیفی معادل یك دسی بل db در هر متر استفاده كردند كه برای كاربردهای پزشكی كاملا مناسب بود ولی برای استفاده در ارتباطات به هیچ وجه مناسب نبود.
یك سال بعد، «اسنیتزد» آمریكایی توضیحی نظری در مورد فیبری منتشر كرد كه هسته آن به حدی كوچك بود كه می توانست نور را تنها با یك موج حمل كند. این پیشنهاد برای یك وسیله پزشكی كه به جست وجو در داخل بدن انسان می پرداخت، مناسب به نظر می رسید، ولی مشكل مهمی كه داشت این بود كه افت نوری این فیبر بالا بود و در مسافت های بسیار طولانی و در ارتباطات راه دور قابل استفاده نبود. در سال ۱۹۶۴ یك دانشمند آمریكایی دیگر نیاز به یك شكل خالص تر از شیشه را برای كمك به كاهش افت نوری فیبر، تشریح و در ضمن استاندارد افت نوری آن را نیز تعیین كرد. محققان شركت corning glass در تابستان سال ۱۹۷۰ آزمایش های مهمی را انجام داده و ماده ای فوق العاده خالص با نقطه ذوب بالا و افت نوری مناسب را پیدا كردند. آنها در نهایت سیم فیبرهای نوری یا همان «فیبرهای موج بر نوری» را ابداع كردند كه توانایی آنها در حمل و نقل اطلاعات، ۶۵ هزار برابر سیم های مسی بود.اطلاعات از طریق این سیم ها توسط الگویی از امواج نوری حمل می شد كه رمزگشایی آنها حتی در مقصدی كه هزاران كیلومتر دورتر قرار داشت، به سادگی امكان پذیر بود.
كارشناسان این شركت مشكل افت نوری را نیز حل كردند. آنها در اصل با استفاده از «تیتانیوم» در هسته فیبر، افت نوری را به حداقل رساندند. سرانجام دو سال بعد هم توانستند فیبر چند حالته ای را با ناخالصی ژرمانیوم ابداع كنند كه افت نوری آن به چهار دسی بل در هر كیلومتر می رسید و بسیار قدرتمند تر از فیبر مركب با تیتانیوم بود.
در سال ۱۹۷۳ فرآیندی شیمیایی با نام «رسوب سازی با بخار اصلاح شده» را برای تولید فیبر ابداع كردند. این فرآیند پیشگام تولید تجاری كابل های فیبر نوری است. در همان سال اولین ترافیك تلفنی زنده از طریق یك سیستم فیبر نوری كه با سرعت شش مگابایت در ثانیه كار می كرد توسط شركت General Sonic در كالیفرنیا نصب و آزمایش شد.
سپس نمونه دیگری نیز در شهر شیكاگو مورد استفاده قرار گرفت. این درحالی است كه هر زوج فیبر نوری می تواند اطلاعاتی معادل ۶۷۰ كانال صوتی را حمل كند. امروزه بیش از ۸۰ درصد ترافیك اطلاعاتی و صوتی راه دور در جهان توسط كابل های فیبر نوری حمل می شود.موارد استفاده و تقاضا برای فیبر نوری به شدت افزایش یافته و كاربردهای بی شماری پیدا كرده است. نمونه ای از این كاربردها انتقال صدا و یا تصویر به مسافت های زیاد است.
شركت های بین المللی و سازمان های دولتی نیز برای انتقال اطلاعات مالی و داده ها از فیبر نوری استفاده می كنند زیرا به سیستم های قابل اطمینان نیاز دارند.
شركت های تلویزیونی كابلی نیز از فیبر برای تحویل سرویس های دیتا و ویدئوی دیجیتال استفاده می كنند. سیستم های ترابری هوشمند مانند بزرگراه های مجهز به چراغ های راهنمایی هوشمند از سیستم های سنجش از راه دور مبتنی بر فیبر نوری بهره می برند.
عملكرد فیبر نوری نیز به این صورت است كه مقدار نوری كه می توان از طریق زاویه پذیرش خارجی به یك هسته تزریق كرد با كارایی فیبر نوری مورد نظر متناسب است، یعنی هرچه مقدار نور قابل تزریق به هسته بیشتر باشد، نور بیشتری به گیرنده خواهد رسید.كابل های فیبر نوری از سه نوع ماده ساخته می شوند.
كابل های شیشه ای، كابل های پلاستیكی و plasticclad silica PCS . كابل فیبر نوری شیشه ای دارای كمترین تضعیف است و گسترده ترین كاربرد را دارد. شیشه مورد استفاده در آن از جنس دی اكسید سیلیكون و یا كوارتز گداخته فوق العاده شفاف است. در طول فرآیند ساخت آن ناخالصی هایی به شیشه خالص افزوده می شود. كابل فیبر نوری پلاستیكی نیز دارای بیشترین تضعیف و دارای هسته و پوسته پلاستیكی و نسبتا ضخیم است. مهم ترین مزیت آنها هزینه ساخت و بهره برداری است و مورد پسند آن دسته از افرادی است كه با مشكلات بودجه ای مواجه اند، البته فقط برای محیط های مخصوص قابل استفاده است زیرا به راحتی قابل اشتعال است، البته قابلیت مقاومت بالایی نیز دارد.
كابل فیبر نوری PCS چیزی بین شیشه و پلاستیك است یعنی دارای یك هسته شیشه ای و یك پوسته پلاستیكی است و البته معایبی نیز دارد، از آن جمله عملا در حلا ل های آلی حل نمی شود در نتیجه میان نصب كنندگان لینك محبوبیتی ندارد و در هر نوع محیطی نیز قابل استفاده نیست البته بهبودهایی نیز در وضعیت آن به وجود آمده است. هم اكنون به دلیل سرعت بالای انتقال نور از آن در زمینه های مختلف علم استفاده می شود كه دامنه كاربردهای آن با پیشرفت دانش به شدت در حال گسترش است و در آینده ای نزدیك زمینه های مختلفی را دربر خواهد گرفت.

ترجمه:علیرضا سزاوار

منبع : روزنامه شرق