انواع فیبرهای نوری

فیبرهای نوری از نظر نحوه انتقال سیگنال به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند:

چون هسته فیبرهای نوری تک‌حالته (سینگل‌مود) قطر کمتری دارد، احتمال تضعیف سیگنال در آن‌ها کمتر است. یکی از علل تضعیف سیگنال در فیبر نوری، برخورد مداوم سیگنال‌ به دیواره شفاف هسته و منعکس شدن مجدد آن است که سبب می‌شود، سیگنال به‌جای مسیر مستقیم، حرکت زیگزاگی داشته باشد. پس هرچه قطر هسته کمتر باشد، هم دفعات و هم شدت انعکاس سیگنال کاهش می‌یابد و سیگنال طی حرکت خود، مسیر مستقیم‌تر و طولانی‌تری می‌پیماید. در فیبرهای نوری تک‌حالته چون قطر هسته کم است، نور عمدتا مانند یک پرتو منفرد طول کابل را درمی‌نوردد. چون سیگنال نوری نسبتا مستقیم پیش می‌رود، مسافت بیشتری طی می‌کند. ضمنا فیبر نوری تک‌حالته پهنای باند بسیار بیشتری دارد. معمولا منبع نور فیبرهای تک‌حالته، لیزر است. باتوجه به آنچه گفته شد، فیبر نوری تک‌حالته برای انتقال داده در مسافت‌های طولانی‌تر به کار می‌رود. فیبرهای نوری تک‌حالته معمولا گران‌ترند، چون برای تولید لیزر در ورودی هسته کوچک آن‌ها محاسبات دقیق‌تری لازم است.

هسته فیبرهای نوری چندحالته (مولتی‌مود) قطر بیشتری دارد. درنتیجه، سیگنال‌های نوری در طول مسیر ‌دفعات بیشتری به دیواره‌های هسته برخورد می‌کنند و منعکس می‌شوند و حرکت‌شان شکل زیگزاگی به خود می‌گیرد. بازتاب‌های پیاپی سیگنال به تضعیف بیشتر آن منجر می‌شود. درعوض، هرچه قطر هسته بیشتر باشد، تعداد پالس‌های نوری بیشتری درون کابل به حرکت درمی‌آیند و درنتیجه هم‌زمان داده‌های بیشتری می‌توانند منتقل شوند. اما در فیبرنوری چندحالته، احتمال از دست رفتن سیگنال و نیز تداخل سیگنال‌ها افزایش می‌یابد. درنتیجه، کابل فیبر نوری چندحالته برای انتقال داده در مسافت‌های کوتاه‌تر به کار می‌رود. برای ایجاد پالس نوری در فیبرهای نوری چندحالته معمولا از LED استفاده می‌شود

کابل‌های فیبر نوری از نظر جنس هسته و غلاف، سه نوع هستند: فیبر نوری با هسته و غلاف شیشه‌ای، فیبر نوری با هسته و غلاف پلاستیکی (POF) و فیبر نوری با هسته شیشه‌ای و غلاف پلاستیکی (PCF). اما این سه نوع فیبر نوری چه تفاوت‌ها و چه مزیت‌هایی دارند؟

در فیبر نوری شیشه‌ای یا GOF (مخفف Glass Optical Fiber)، هم هسته و هم غلاف از شیشه ساخته می‌شود. فیبر نوری شیشه‌ای مرغوب‌ترین و اصیل‌ترین نوع فیبر نوری است. در ابتدا همه فیبرهای نوری از این نوع بودند. فیبرهای نوری شیشه‌ای پهنای باند بسیار زیادی دارند و ظرفیت انتقال داده‌ آن‌ها در حد گیگابیت‌برثانیه است. چون نرخ تضعیف سیگنال (attenuation) در فیبرهای شیشه‌ای بسیار کمتر است، برای ارسال داده در فواصل طولانی مناسب هستند. سیگنال‌ها در فیبرهای نوری شیشه‌ای می‌توانند تا بیش از ۱۰ کیلومتر نیز پیش بروند. اما فیبرهای نوری شیشه‌ای معایبی نیز دارند. برای مثال، تولید و نصب فیبرهای نوری شیشه‌ای پرهزینه‌‌تر و سخت‌تر است. ضمنا چون هسته و غلاف این فیبرها شیشه‌ای است، شکننده‌ترند. مواردی از این دست سبب شد تا استفاده از پلیمر یا پلاستیک شفاف به‌جای شیشه پیشنهاد شود. و نتیجتا فیبرهای نوری POF و PCF ساخته شدند.

در فیبر نوری پلیمری یا POF (مخفف Polymer Optical Fiber) هم هسته و هم غلاف از پلیمر شفاف ساخته می‌شود. مزیت مهم فیبر نوری پلیمری بر فیبر نوری شیشه‌ای (GOF) مقاومت بیشتر آن در برابر خمیدگی و کشیدگی است. کابل‌های فیبر نوری پلیمری (POF) را گاهی فیبر نوری مصرفی (consumer) نیز می‌نامند زیرا خود کابل‌ها و هم لینک‌ها، کانکتورها و نصب‌شان ارزان‌تر است. ضمنا فیبرهای نوری POF در مقایسه با فیبرهای نوری شیشه‌ای انعطاف‌پذیرند. اما درعوض، فیبرهای POF ‌کم‌کیفیت‌تر از فیبرهای شیشه‌ای هستند و لذا در فواصل طولانی، درصد اعواج و تضعیف سیگنال‌‌شان بیشتر است. چون سرعت انتقال داده در کابل‌های POF کمتر است، در فواصل کوتاه (تا ۱۰۰ متر) به کار می‌روند. شبکه‌های خانگی و صنعتی از جمله موارد کاربرد فیبر نوری POF است. در ساخت حسگرها نیز از این فیبرها استفاده می‌شود، زیرا در مقایسه با فیبرهای نوری شیشه‌ای، کم‌هزینه‌تر و مقاومت‌ترند.

در فیبر نوری با غلاف پلیمری یا PCF (مخفف Polymer-Clad Fiber)، هسته از شیشه‌ و غلاف از پلیمر ساخته می‌شود. لذا این نوع کابل، تقریبا آمیزه‌ای از مزایای فیبر نوری شیشه‌ای و پلیمری را یک‌جا دارد. در فیبر نوری PCF، طول موج سیگنال‌ها متوسط و نرخ انتقال داده کمتر از ۱۰۰ مگابیت‌برثانیه است. فیبرهای نوری PCF معمولا تا حداکثر ۲ کیلومتر کارایی دارند. از فیبرهای نوری PCF می‌توان در شبکه‌های محلی و صنعتی بهره برد. از نظر پهنای باند و طول کابل، فیبر نوری PCF بالاتر از فیبر نوری POF و پایین‌تر از فیبر نوری GOF جای می‌گیرد.