استفاده از انکسار (شکست) برای هدایت نور  اساس فیبرهای نوری امروزی است.

بازتاب کلی(انعکاس کلی): وقتی نور از هوا وارد آب می شود زاویه تابش آن کم میشود (به خط عمود بر سطح نزدیک می‌شود) و وقتی از آب وارد هوا میشود زاویه تابش آن زیاد میشود (از خط عمود دور میشود).

اگر زاویه  تابش نور با خط عمود در تابش از داخل آب بزرگتر از ۴۸ درجه شود هیچ نوری از آب خارج نمیشود ، در واقع نور به طور کامل از سطح آب منعکس میشود و زاویه  انعکاس کلی آغاز میشود که  آنرا زاویه بحرانی می نامیم.

فیبر نوری رشته ای از تارهای بسیار نازک شیشه ای یا پلاستیکی بوده که قطر هر یک از تارهای نظیر قطر یک تار موی انسان است. تارهای فوق در کلافهائی سازماندهی و کابلهای نوری را بوجود می آورند. از فیبر نوری بمنظور ارسال سیگنالهای نوری در مسافتهای طولانی استفاده میشود. امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر شبکه های تلفن شهری و بین شهری، شبکه های کامپیوتری و اینترنت استفاده بعمل می آید.

نحوة دقیق انتقال اطلاعات از طریق سیستم فیبر نوری مستلزم استفادة ترکیبی از  فرستنده ها، منبع نور حالتهای مختلف نور، شیشه بازتابی، تکرارکننده و سایر قطعات است.

یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشکیل شده است :

هسته (Core) : هسته نازک شیشه ای یاپلاستیک در مرکز فیبر که سیگنا ل های نوری در آن حرکت می نمایند. یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود.

روکش Cladding بخش خارجی فیبر بوده که دورتادور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده به هسته می گردد. پوسته  از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود.
قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است.

هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که با عث می‌شود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می‌نامند.

بافر Buffer Coating : روکش پلاستیکی سخت که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر است . این لایه کل کابل را در خود نگه می‌دارد، و می‌تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.

صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در دسته های سازماندهی شده

و کابلهای نوری را بوجود می آورند.

هر یک از کلافهای فیبر نوری توسط یک روکش با نام Jacketمحافظت می گردند قطر یک کابل نمونه کمتر از 1 اینچ است.

فیبرهای نوری نسل سوم:

طراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر و از حداقل پاشندگی در طول موج ۱۳۱۰ نانومتر بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیده‌تری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم، که حداقل پاشندگی آن در محدوده ۱٫۳ میکرون قرار داشت، به محدوده ۱٫۵۵ میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی. اس. اف(D.S.F. Fiberِ) ساخته شد.

انواع فیبر نوری:
از لحاظ کلی دو نوع فیبر وجود دارد: تک حالتی و چند حالتی

الف: فیبرهای تک حالته (Single Mode) : فیبر تکه حالته یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار میدهد. نظیر تلفن، از لحاظ فیزیکی هستة یک فیبر تک حالتی معمولاً 8 تا 10 میکرون است. فیبر تک حالتی قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز است. فقط یک حالت از نور را در هر زمان حمل می کند و در برابر انحراف مقاومتر است چون نور فقط از یک مسیر حرکت میکند. فیبرهای تک حالتی معمولاً در شبکه های وسیع به کار می روند. بک بونهای اصلی اینترنت که در آنها اطلاعات باید برای فواصل دور با سرعت بالا انتقال یابند از فیبرهای تک حالتی بهره می گیرند. برای تاباندن نور در  فیبرهای تک حالتی از لیزر استفاده می شود. استفاده از لیزر برای تمرکز کردن پالسهای نوری در فیبر نوری معمولاً گرانتر از استفاده از LED تمام می شود، اما لیزر می تواند نور را با توان ماندگاری بیشتری بفرستد.

ب: فیبرهای چند حالته (Multi-Mode): فیبر چند حالتی می تواند صدها حالت نور را به طور همزمان انتقال بدهد. از لحاظ فیزیکی هستة یک فیبر چند حالتی معمولاً 50 تا 5/62 میکرونی است. نظیر شبکه های کامپیوتری. در فیبر نوری چند حالتی حالتهای نور می توانند در صدها مسیر مختلف انتقال یابند که باعث می شود پالسهای نور همدیگر را به سادگی انحراف بدهند. فیبرهای چند حالتی قادر به ارسال نور مادون قرمز از طریقLED میباشند و در وضعیتهایی به کار می روند که لازم نیست داده ها برای مسیرهای طولانی جابه جا شوند.

نحوه انتقال اطلاعات در فیبر نوری :

نور در کابل نوری از طریق هسته  و توسط جهشهای پیوسته حرکت میکند. با توجه به اینکه سطح روکش قادر به جذب نور موجود در هسته نمیباشد، نور قادر به حرکت در مسافتهای طولانی میباشد. برخی از سیگنالهای نوری به دلیل عدم خلوص شیشة موجود، ممکن است دچار نوعی تضعیف در طول هسته گردند. میزان تضعیف فیبر نوری به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی دارد.

. براي جبران تضعيف سيگنال هاي ورودي در طول مسير کانال و در فواصل معيين يک تقويت کننده مي گذارند تا سيگنال هايي را که ضعيف شده اند تقويت کرده و به توان بالاتر برساند .

يکي از مزيت هاي فيبر نوري اين است که نسبت به کابل هاي مسي داراي تضعيف يا تلفات کمتري است و سيگنال هاي نور فاصله بيشتري را بدون نياز به تقويت کننده طي مي کنند . بطور مثال فيبر هاي نوري تقريباً در هر 50 کيلومتر (بسته به نوع فيبر ) به تقويت کننده نياز دارند ولي در کابل هاي مسي اين رقم به 5 کيلومتر کاهش مي يابد .

فرستنده نوری:

نقش فرستنده شبیه ملوانی است که روی عرشه کشتی فرستنده پیام ایستاده و پیام را ارسال می‌کند. فرستنده ابزار تولید نور را در فواصل زمانی مناسب خاموش یا روشن می‌کند.
معمولاً از ديودهاي ليزري ( LD ) و با ديودهاي نور گسيل ( LED ) به عنوان منبع نور استفاده مي گردد .

فرستنده درعمل به فیبر نوری متصل می‌شود و حتی ممکن است دارای لنزی برای متمرکز کردن نور به داخل فیبر هم باشد. قدرت اشعه لیزر بیش از LED‌ هاست اما با کم و زیاد شدن دما شدت نورشان تغییر می‌کند و گرانتر هم هستند. متداول‌ترین طول موج‌هایی که استفاده می‌شود عبارتند از: 850 نانومتر، 1300 نانومتر و 1550 نانومتر. (مادون قرمز و طول موج‌های نامرئی طیف).

تقویت کننده نوری :
همانطور که قبلا هم به آن اشاره شد، نور حین عبور از فیبر ضعیف می‌شود. (مخصوصا در فواصل طولانی بیش از نیم مایل یا حدود یک کیلومتر مثلا در کابل‌های زیر دریا) بنابرین یک یا بیش از یک تقویت کننده نوری در طول کابل بسته می‌شوند تا نور ضعیف شده را تقویت کنند.
یک تقویت کننده نوری دارای فیبرهای نوری با پوشش ویژه ای است. نور ضعیف شده پس از ورود به این تقویت کننده تحت تاثیر این پوشش خاص و نیز نور لیزری که به این پوشش تابیده می‌شود تقویت می‌شود. ملکول‌های موجود در این پوشش ویژه با تابش لیزر به آنها، سیگنال نوری جدید و قوی تولید می‌کنند که مشخصات آن مشابه نور ورودی به تقویت کننده است. درواقع تقویت کننده نوری یک آمپلی فایر لیزری برای نور ورودی به آن است.

گیرنده نوری :
گیرنده نوری مشابه ملوانی که روی عرشه کشتی گیرنده پیام بود عمل می‌کند.

در قسمت گيرنده به يک آشکار ساز نيازمنديم تا اطلاعاتي را که به شکل سيگنالهاي نوري از فيبر گرفته مي شود را تبديل به سيگنالهاي الکتريکي کند . این گیرنده برای دریافت و آشکارسازی نور ورودی از فتوسل یا فوتودیود استفاده می‌کند.

مزایای فیبر نوری:
فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های فلزی مرسوم (سیمهای مسی)، دارای این مزایا است:
ارزان تر بودن: فیبر نوری بطول چندین مایل از سیم مسی با همین طول ارزانتر است. این قیمت مناسب باعث می‌شود که بتوانید تلویزیون کابلی یا اینترنت را هر جایی در اختیار داشته باشید و در هزینه‌های شما نیز صرفه جویی می‌‌گردد.

نازکتر بودن و ظرفیت انتقال بالاتر: فیبرنوری با ضخامتی کمتر از ضخامت سیم مسی تولید می‌گردد و این مزیت بزرگی است. از آنجا که فیبرنوری نازکتر از سیم‌های مسی است، بنابراین در کابلی با قطر معلوم تعداد فیبرنوری بیشتری جا می‌گیرد تا سیم مسی. پس این امکان فراهم می‌شود که از کابلی با قطر مشابه تعداد خطوط تلفن بیشتر یا تعداد کانال‌های تلویزیونی بیشتری عبور داده شود.

تضعیف کمتر سیگنال: سیگنال عبوری از فیبرنوری نسبت به سیگنال عبوری از سیم مسی کمتر تضعیف می‌گردد.

عدم تداخل: برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در سیم‌های مسی که با سیگنال‌های عبوری از کابل‌های نزدیک تداخل می‌کنند، سیگنال‌های نوری در فیبرنوری حتی با سیگنال‌های عبوری از فیبری که در همان کابل است تداخل ندارند. بنابراین صدا در مکالمات تلفنی واضح تر منتقل می‌گردد و کانال های تلویزیونی هم بهتر دریافت می‌شوند.

کم مصرف بودن: از آنجا که سیگنال‌ها در فیبرنوری کمتر ضعیف می‌شوند، بنابراین فرستنده‌های کم مصرف تری نسبت به فرستنده‌های با ولتاژ بالا در سیم‌های مسی نیاز است. این مزیت باز هم باعث صرفه جویی در هزینه‌ها می‌شود.

سیگنال‌های دیجیتال: بهترین و اصلی ترین کاربرد فیبر نوری انتقال اطلاعات دیجیتال است که بخصوص برای شبکه‌های کامپیوتری مفید است.

اشتعال ناپذیری: چون هیچ الکتریسیته ای از فیبرنوری عبور نمی‌کند، خطر اشتعال هم وجود ندارد.

سبک بودن: فیبرنوری درمقایسه با سیم مسی وزن کمتری دارد و فضای کمتری را اشغال می‌کند.

بخاطر وجود این مزایاست که شما فیبرنوری را در بسیاری از صنایع، در ارتباطات برجسته امروزی و شبکه های کامپیوتری می‌بینید. مثلا اگر از آمریکا به اروپا تلفن بزنید (یا برعکس)، و این ارتباط از طریق یک ماهواره مخابراتی انجام شود، اغلب می‌شنوید که صدا دچار تکرار و انعکاس می‌شود. ولی باوجود فیبرنوری ارتباط شما مستقیم و بدون پژواک است.

معایب فیبر نوری:
• این نوع رسانه برای شبكه‌های معمولی و كوچك بسیار پر هزینه است.
• نصب فیبر‌های نوری كاری دشوار است.
• برای نصب فیبرهای نوری و تجهیزات آن به افراد متخصص نیاز است. اما در نصب سیم‌های مسی تقریبا اكثر افرادی كه آشنایی كمی در این زمینه دارند می‌توانند آنها را نصب كنند.
• برای نصب فیبر‌های نوری دقت بسیار زیادی مورد نیاز است. حتی برای قطع كردن آن. زیرا در این صورت زاویه شكست نور تغییر می كند و روند انتقال داده ها دچار اختلال می شود.
• یكی از اصلی‌ترین اشكالات فیبر‌های نوری شكننده بودن فیبر داخل كابل است. در صورت خم كردن بیش از اندازه سیم، فیبر مورد نظر شكسته و دیگر آن كابل به در‌د نمی خورد. در صورتی كه سیم‌های مسی را هر چقدر كه دوست دارید می‌توانید تا كنید.

موضوعات مشابه (اضافه بر موضوعات منوی سمت راست)

استانداردهای IEC

تبدیل مقیاس AWG سیم ها به میلیمتر مربع

افت ولتاژ هنگام راه اندازی موتور

روش های کابل کشی

مراحل برقکشی ساختمان

اتصال زمین

مشخصات سیم های افشان(1)

مشخصات سیم های افشان(2)

شناخت کابل و انواع آن

کابل های فشار ضعیف و متوسط

نحوه کار با جداول کابل

استاندارد رنگ سیم های کابل

کابرد آلمینیوم در کابل سازی