کابل های فیبر نوری و انواع آن و تفاوت های آن ها با هم
زمان مطالعه: ۵ دقیقه · به‌روزرسانی:
کابل فیبر نوری چیست؟ راهنمای جامع انواع، ساختار و تفاوت‌ها
کابل فیبر نوری (Fiber Optic Cable) یکی از پیشرفته‌ترین و سریع‌ترین بسترهای انتقال داده در جهان است که اطلاعات را به شکل پالس‌های نوری منتقل می‌کند. بر خلاف کابل‌های مسی سنتی که سیگنال‌های الکتریکی را جابه‌جا می‌کنند و در برابر نویز و افت فاصله آسیب‌پذیرند، یک کابل باریک فیبر نوری با قطری کمتر از یک اینچ می‌تواند پهنای باندی از چندین گیگابیت تا صدها ترابیت در ثانیه را در فواصل طولانی و بدون تداخل الکترومغناطیسی جابه‌جا کند.
ساختار کابل فیبر نوری
هر تار فیبر نوری از چند لایه اصلی تشکیل شده است:
هسته (Core): بخش مرکزی و فوق‌العاده باریک از جنس شیشه سیلیکایی خالص یا پلیمر شفاف که نور در درون آن حرکت می‌کند.
غلاف انعکاسی (Cladding): لایه‌ای شفاف با ضریب شکست کمتر نسبت به هسته که دور هسته را می‌پوشاند. این اختلاف ضریب شکست باعث پدیده «بازتاب کلی نور» (Total Internal Reflection) شده و پرتوهای نور را داخل هسته هدایت می‌کند.
روکش محافظ اولیه یا بافر (Coating / Buffer): لایه‌ای پلاستیکی برای محافظت فیزیکی تار شیشه‌ای در برابر ضربه، رطوبت و خمش بیش از حد.
ژاکت خارجی (Outer Jacket): بیرونی‌ترین لایه کابل که بسته به نوع کاربرد (محیط داخلی یا خارجی)، در برابر کشش، نفوذ آب، اشعه ماوراءبنفش (UV) و حریق مقاومت ایجاد می‌کند.
انواع کابل فیبر نوری بر اساس تعداد مدهای گذرنده نور
تقسیم‌بندی فیبر نوری بر اساس نحوه و تعداد الگوهای انتشار نور، مهم‌ترین فاکتور در انتخاب کابل برای پروژه‌های شبکه است:
۱. فیبر نوری تک‌حالته (Single-Mode Fiber - SMF)
مشخصات هسته: قطری بسیار باریک، حدود ۸ تا ۹ میکرومتر (µm) دارد.
منبع نور و طول موج: از نور لیزر با طول موج‌های بلند نظیر ۱۳۱۰ و ۱۵۵۰ نانومتر بهره می‌برد.
نحوه انتشار: به دلیل باریک بودن هسته، نور تنها در یک مسیر مستقیم منتشر می‌شود؛ در نتیجه پدیده «پراکندگی مدی» (Modal Dispersion) عملاً رخ نمی‌دهد.
کاربرد: شبکه‌های مخابراتی زیرساختی، اتصالات بین‌شهری، خطوط پرسرعت اینترنت و فواصل بیش از ۲ کیلومتر (تا ده‌ها کیلومتر بدون تکرارکننده).
۲. فیبر نوری چندحالته (Multi-Mode Fiber - MMF)
مشخصات هسته: قطری به مراتب بزرگ‌تر، معمولاً ۵۰ یا ۶۲.۵ میکرومتر (µm) دارد.
منبع نور و طول موج: از منبع نوری ارزان‌تر مانند LED یا VCSEL با طول موج‌های کوتاه‌تر در بازه ۸۵۰ تا ۱۳۰۰ نانومتر استفاده می‌کند.
نحوه انتشار: قطر زیاد هسته اجازه می‌دهد پرتوهای نور در مسیرها و زوایای گوناگون (چندین مد) وارد و بازتاب داده شوند. به دلیل تفاوت در طول مسیر پرتوها، پدیده تاخیر و تضعیف در فواصل زیاد ایجاد می‌شود.
کاربرد و پهنای باند: برای فواصل کوتاه مناسب است (حداکثر تا ۵۵۰ متر در شبکه‌های ۱۰ گیگابیت). بر خلاف تصور رایج، پهنای باند نهایی فیبر مالتی‌مود کمتر از سینگل‌مود است؛ مزیت اصلی آن هزینه کمتر تجهیزات اکتیو و سهولت اتصال کانکتورهاست.
مقایسه فیبر Single-Mode و Multi-Modeانواع فیبر نوری بر اساس تغییرات ضریب شکست هسته
نحوه هدایت نور در داخل هسته به توزیع ضریب شکست آن بستگی دارد:
۱. فیبر با ضریب شکست پله‌ای (Step-Index)
در این نوع، ضریب شکست در تمام نقاط هسته کاملاً یکنواخت است و در مرز بین هسته و غلاف، ناگهان کاهش می‌یابد. پرتوهای نور پس از برخورد به مرز غلاف با زاویه‌ای تند و به‌صورت خطوط شکسته بازتاب می‌شوند. فیبرهای سینگل‌مود و برخی فیبرهای مالتی‌مود ارزان از این ساختار استفاده می‌کنند.
۲. فیبر با ضریب شکست تدریجی (Graded-Index)
در فیبرهای Graded-Index، ضریب شکست از مرکز هسته به سمت لبه‌ها به شکل یکنواخت و تدریجی کاهش پیدا می‌کند. در نتیجه، پرتوهایی که مسیر طولانی‌تری را طی می‌کنند، در نواحی بیرونی با ضریب شکست کمتر سرعت بیشتری می‌گیرند و پرتوها به شکل خمیده و منحنی منعکس می‌شوند. این ویژگی باعث رسیدن هم‌زمان پرتوها به انتهای کابل و کاهش چشمگیر پراکندگی مدی در فیبرهای چندحالته می‌شود.
انواع کابل فیبر نوری بر اساس جنس مواد سازنده
کابل‌های نوری بر اساس جنس مواد تشکیل‌دهنده هسته و غلاف به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
فیبر تمام شیشه‌ای (Silica / Glass Fiber): هسته و غلاف هر دو از شیشه سیلیس بسیار خالص ساخته شده‌اند. این دسته بالاترین کیفیت انتقال، کمترین افت توان سیگنال و بیشترین پهنای باند را ارائه می‌دهند و استاندارد اصلی مخابرات و شبکه‌های صنعتی محسوب می‌شوند.
فیبر تمام پلاستیکی (Plastic Optical Fiber - POF): هسته و غلاف از جنس پلیمرهایی مانند PMMA هستند. این کابل‌ها قطری بزرگ (حدود ۱ میلی‌متر) دارند و نور قرمز مرئی با طول موج حدود ۶۵۰ نانومتر که توسط LED گسیل می‌شود را عبور می‌دهند. انعطاف‌پذیری فوق‌العاده و قیمت پایینی دارند، اما افت سیگنال در آن‌ها زیاد بوده و برای فواصل بسیار کوتاه (مانند داخل خودرو، تجهیزات صوتی و شبکه خانگی) کاربرد دارند.
فیبر شیشه‌ای با روکش پلاستیکی (Plastic-Clad Silica - PCS / HCS): هسته مرکزی از جنس شیشه سیلیکا و روکش یا غلاف آن از پلیمرهای پلاستیکی ویژه ساخته شده است. این نوع، حد فاصلی میان دو نوع قبلی است و برای کاربردهای صنعتی و سنسورها استفاده می‌شود.
انواع کابل فیبر نوری بر اساس شرایط محیطی و نصب
شرایط محیطی تعیین‌کننده جنس روکش و ساختار فیزیکی کابل هستند:
۱. کابل‌های محیط باز (Outdoor)
این کابل‌ها برای نصب در زیر خاک، داکت‌های شهری، معابر خیابانی یا به‌صورت هوایی (هوایی خودنگهدار) طراحی شده‌اند. ویژگی‌های شاخص این گروه عبارتند از:
استفاده از ساختار لوله شل (Loose Tube) که تارهای نوری را درون محفظه‌ای از ژل ضدآب (ژله تیکسوتروپیک) قرار می‌دهد تا مانع نفوذ رطوبت و فشار مکانیکی شود.
مجهز بودن به زره فولادی (Armored) برای محافظت در برابر جویدگی حیوانات و فشارهای فیزیکی محیط.
مقاومت بالا در برابر تابش اشعه خورشید (UV) و نوسانات شدید دما.
۲. کابل‌های محیط بسته (Indoor)
این کابل‌ها برای کابل‌کشی داخل ساختمان، سینی کابل‌ها و اتاق سرور طراحی شده‌اند. ویژگی‌های شاخص این گروه عبارتند از:
استفاده از ساختار بافر سخت (Tight Buffer) با انعطاف‌پذیری بسیار بالا برای آرایش راحت در رک‌ها و پچ‌پنل‌ها.
استفاده از روکش‌های بدون هالوژن و کم‌دود (LSZH) که در صورت آتش‌سوزی، دود غلیظ و گازهای اسیدی و سمی متصاعد نمی‌کنند.
دارای قطر کمتر و وزن سبک‌تر در مقایسه با کابل‌های زمینی و زره‌دار بیرونی.
دیدگاه‌ها