ليف بصري أحادي النمط

الليف رباعي الكسوة

المصادر

من جانب آخر، خسائر الانحناء الكبير منخفضة في الليف البصري رباعي الكسوة، وله نقطتا تشتت صفري، وتشتت منخفض نسبيًّا على نطاق أطوال موجات أوسع مقارنةً بالليف أحادي الكسوة أو الليف ثنائي الكسوة.

مراجع

وفي هذا الصدد، الليف البصري رباعي الكسوة ليفٌ بصريٌّ أحادي النمط يحتوي أربعة كسوات، لكل كسوة معامل انكسار دون القلب. ترتَّب معاملات الانكسار النسبية بالنسبة إلى بعضها وفق ترتيب البُعد عن القلب: الأدنى، فالأعلى، فالأدنى منه، فالأعلى منه.

المبدلات الليفية البصرية

علاوةً على ذلك، المبدل البصري مكوّن ذو منفذين أو أكثر يرسل الإشارة الضوئية في وسيط إرسال ما أو يعيد توجيهها أو يحجبها انتقائيًّا. يجب تشغيل المبدل البصري لاختيار حالة من حالات عدة أو التبديل بينها؛ وفق وثيقة تلكرديا GR-1073.

التاريخ

كذلك، نشر إلياس سنتزر عام 1961 إبان عمله في شركة American Optical وصفًا نظريًّا شاملًا للألياف أحادية النمط في مجلة Journal of the Optical Society of America. بدأ فريقٌ من روبرت ماورر ودونالد كيك وبيتر شولتز في مصانع كورنينج للزجاج (الآن كورنينغ إنكوربوريتد) العمل على السيليكا المصهورة، وهي مادة يمكن تنقيتها تنقية فائقة إلا أن نقطة انصهارها مرتفعة ومعامل انكسارها منخفض، وقد صنع الفريق أشكالًا أسطوانية أولية، بترسيب مواد منقاة من الطور الغازي، مع إضافة كميات مضبوطة بدقة من المواد المطعِّمة؛ لرفع معامل انكسار القلب قليلًا فوق معامل انكسار الكسوة، دون رفع الخسارة رفعًا شديدًا. أعلن الفريق نجاحه في سبتمبر 1970 في صنع ألياف أحادية النمط ذوات خسارة دون 20 ديسيبل/كم عند خط الهيليوم-نيون ذي طول موجة 633 نانومترًا.

الموصلات

وفي هذا السياق، الموصل البصري متعدد الألياف مُصمَّم لتوصيل ألياف بصرية متعددة في آنٍ واحد، ليُوصَّل كل ليف بصري بليف آخر واحد فقط. أُدرج الجزء الأخير من التعريف؛ منعًا للبس بين الموصلات متعددة الألياف ومكونات التفريع كالموزّع، إذ يصل الأخير ليفًا بصريًّا واحدًا باثنين أو أكثر من الألياف. تُستعمل موصلات الألياف البصرية لتوصيل الألياف البصرية في كل موضع يستلزم إمكانية الوصل والفصل. وحدة الموصل الأساسية تجميعة الموصل، وتتكون من مهايئ وقابستين. تجمَّع الموصلات على الليف البصري عادةً في المصنع للعمليات الدقيقة التي قد تنطوي عليها صناعة الموصلات البصرية من تلميع وضبط، غير أن عمليتَي التجميع والتلميع يمكن إجراؤهما ميدانيًّا، كإعداد وصلات توصيل بيني بالأطوال المطلوبة.

إشارات تشغيلها

كذلك، إشارة التشغيل -المعروفة كذلك بإشارة التحكم- كهربائية غالبًا، وإن كان ممكنًا مبدأً أن تكون ضوئية أو ميكانيكية. قد يكون تنسيق إشارة التحكم ثنائيًّا وإشارةً مستقلة، أو مُرمَّزة ضمن إشارة البيانات المدخلة في حالة التبديل بإشارات ضوئية. يقصد عادةً استقلال أداء المفتاح عن طول الموجة ضمن عرض نطاق المكوّن.

استخداماتها

وفي هذا السياق، لوحات التوصيل في المنشآت الخارجية؛ توفيرًا للمرونة وتوصيلًا للألياف التابعة لمقدمي خدمات مختلفين.

وفي هذا السياق، توصيل معدات الاختبار البصرية بالألياف؛ لأغراض الاختبار والصيانة.

التوصيلات البصرية في المقسم.

ومن ناحية أخرى، صُمِّمت الموصلات البصرية متعددة الألياف للاستخدام في كل موضع يستلزم توصيل مجموعة من الألياف وفصلها بسرعة أو بصورة متكررة. وتشمل التطبيقات مقاسم شركات الاتصالات، والمنشآت في مواقع العملاء، وتطبيقات المنشآت الخارجية. تشمل استخداماتها:

توصيل المعدات بشبكة الهاتف في المقسم.

إضافةً إلى ذلك، توصيل الألياف بالإلكترونيات البعيدة والخارجية كوحدات الشبكة البصرية (ONUs) وأنظمة الحامل الحلقي الرقمي (DLC).

ومن جهة أخرى، توصيل الموزعات والمقسّمات ومشاطِرات تقسيم طول الموجة (WDMs) بالألياف البصرية.

متطلَّبات الصناعة

وفي السياق ذاته، تُغطّي متطلبات الصناعة للموصلات البصرية متعددة الألياف وثيقة GR-1435، المتطلبات العامة للموصلات البصرية متعددة الألياف، وتتضمن آخر متطلبات الصناعة لموصلات الألياف البصرية وثيقة تلكرديا GR-326، المتطلبات العامة لموصلات الألياف البصرية أحادية النمط وتجميعات الوصلات.

تطبيقات إضافية

وعلى صعيد آخر، قد تلزم تطبيقات المنشآت الخارجية تركيب الموصلات تحت الأرض في أغلفة مدفونة قد تغمر تحت الماء أو على جدران خارجية أو أعمدة المرافق، وقد تكون الأغلفة التي تغشاها محكمة الإغلاق أو مفتوحة التهوية. تحول الأغلفة المحكمة دون تعرض الموصلات لتقلبات الحرارة ما لم تُخترَق، أما الأغلفة المفتوحة فتعرّضها لتقلبات الحرارة والرطوبة، وقد تعرضها لتكثف السوائل والتأثيرات الحيوية من بكتيريا وحشرات منتقلة جوًّا وغيرها. أما موصلات المنشآت الأرضية فقد تغمر بالمياه الجوفية عند اختراق أغلفتها أو تجميعها تجميعًا غير سليم.

علاوةً على ذلك، يمكن توظيف الموصل البصري متعدد الألياف في إنشاء مفتاح منخفض التكلفة للاختبار البصري. ومن تطبيقاته كذلك استخدامه في الكابلات المسلَّمة للمستعمل مع وصلات متعددة الألياف مُجهَّزة مسبقًا بالموصلات، مما يُقلّص الحاجة إلى اللحام الميداني ويخفّض بشكل ملحوظ ساعات العمل اللازمة لمدّ كابل الليف البصري في شبكة اتصالات، وهو ما ينعكس بدوره في توفير تكاليف التركيب.

الخصائص

من جهة ثانية، ويُحدَّد النمط المقيَّد الأدنى رتبة عند طول الموجة المطلوب بحل معادلات ماكسويل وفق الشروط الحدية التي يفرضها الليف، وتحدد بقطر القلب ومعاملي انكسار القلب والكسوة. يُتيح حل معادلات ماكسويل للنمط المقيَّد الأدنى رتبة وجود زوج من الحقول متعامدة الاستقطاب في الليف، وهو المعتاد في ألياف الاتصالات.

بافتراض أن g معامل المقطع.

من جانب آخر، يتحقق عمل الليف أحادي النمط خطوي معامل الانكسار حين يقل التردد المعياري V عن 2.405 أو يساويه. أما في مقاطع قانون القوة، فيتحقق العمل أحادي النمط عندما يكون V أقل على وجه التقريب من:

من جانب آخر، لا يُعاني الليف أحادي النمط تشتتًا نمطيًّا؛ لضيق مقطعه العرضي الذي لا يسمح إلا بانتقال النمط الأول، خلافًا لليف البصري متعدد الأنماط. ولهذا يتفوق الليف أحادي النمط على نظيره متعدد الأنماط في الحفاظ على دقة كل نبضة ضوئية على مسافات أطول، مانحًا إياه نطاقًا تردديًّا أوسع. معدات الألياف أحادية النمط أغلى ثمنًا من معدات نظائرها متعدد الأنماط، بيد أن الليف نفسه أرخص عند الشراء بالجملة.

مقارنة

علاوةً على ذلك، كلٌّ من OS1 وOS2 ليفان بصريان أحاديا النمط قياسيان، بمواصفات 9/125 ميكرومتر، ويعملان معًا عند طولي موجة 1310 نانومترات و 1550 نانومترًا. الخسارة القصوى في OS1 تبلغ 1 ديسيبل/كم، وفي OS2 لا تجاوز 0.4 ديسيبل/كم. يُعرَّف OS1 وفق معيار ISO/IEC 11801، ويُعرَّف OS2 وفق ISO/IEC 24702.

ومن ناحية أخرى، قد لا يرتبط الاستقطابان المتعامدان بأنماط مُنحلَّة في التطبيق العملي.

من جهة ثانية، يتراوح قطر لب الليف البصري أحادي النمط غالبًا بين 8 إلى 10.5 ميكرومترات، وقطر الغلاف 125 ميكرومترًا. قد تُخضع أنواع خاصة من الليف البصري أحادي النمط لتعديلات كيميائية أو فيزيائية لإكسابها خصائص مميزة، كالليف مُزاح التشتت والليف مُزاح التشتت غير الصفري، ويحدد تشتت نمط الاستقطاب والتشتت اللوني معدلات نقل البيانات. بلغت معدلات نقل البيانات عام 2005 ما يصل إلى 10 غيغابت في الثانية على مسافات تجاوز 80 كيلومترًا باستخدام أجهزة الإرسال والاستقبال المتاحة تجاريًّا، وتستطيع أنظمة DWDM الضوئية المتطورة قطع آلاف الكيلومترات بسرعة 10 غيغابت/ث، وعدة مئات من الكيلومترات بسرعة 40 غيغابت/ث باستخدام مضخمات بصرية وأجهزة تعويض التشتت.