الألياف الضوئية عبارة عن ألياف شفافة مرنة مصنوعة من الزجاج المبثوق أو البلاستيك، وهي أكثر سمكًا قليلاً من شعر الإنسان. الألياف الضوئية هي الطريقة الأكثر استخدامًا لنقل الضوء من كلا الطرفين، وتستخدم على نطاق واسع في اتصالات الألياف الضوئية. تتمتع الألياف الضوئية بمسافة نقل أطول ونطاق ترددي أعلى من الكابلات السلكية. تتكون الألياف الضوئية عادةً من نواة شفافة ذات معامل انكسار منخفض ومادة تكسية شفافة. تعمل الألياف الضوئية كموصل لموجة الضوء، مما يسبب انعكاسًا كليًا للضوء في قلب الألياف.
بشكل عام، هناك نوعان من الألياف الضوئية: تلك التي تدعم مسارات انتشار متعددة أو أوضاع عرضية تسمى ألياف متعددة الأوضاع (MMF)، وتلك التي تدعم وضعًا واحدًا تسمى ألياف أحادية الوضع (SMF). ولكن ما هو الفرق بينهما؟ قراءة هذا المقال سوف تساعدك على الحصول على الجواب.
1. ما هي الألياف أحادية الوضع؟
في اتصالات الألياف الضوئية، الألياف أحادية الوضع (SMF) عبارة عن ألياف ضوئية تنقل الإشارات الضوئية مباشرة في الوضع الجانبي. تعمل الألياف أحادية الوضع بمعدل بيانات 100M/s أو 1G/s، ويمكن أن تصل مسافة الإرسال إلى 5 كيلومترات على الأقل. عادة، يتم استخدام الألياف أحادية الوضع لنقل الإشارات عن بعد.
2. ما هي الألياف متعددة الأوضاع؟
تُستخدم الألياف متعددة الأوضاع (MMF) بشكل أساسي للاتصالات عبر الألياف قصيرة المسافة، كما هو الحال في المباني أو الحرم الجامعي. سرعة النقل النموذجية هي 100 متر/ثانية، يمكن أن تصل مسافة النقل إلى 2 كم (100BASE-FX)، يمكن أن تصل 1 جرام/ثانية إلى 1000 متر، يمكن أن تصل 10 جرام/ثانية إلى 550 متر. هناك نوعان من معامل الانكسار: معامل الانكسار المتدرج ومؤشر الخطوة.
3. ما هو الفرق بين الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع؟
1. القطر الأساسي
يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الألياف متعددة الأوضاع وأحادية الوضع في أن الأول له قطر أكبر، وعادة ما يكون قطره الأساسي 50 أو 62.5 ميكرومتر، في حين أن الألياف أحادية الوضع النموذجية يبلغ قطرها الأساسي 8 و10 ميكرومتر، حزمة كليهما أقطار الطبقة كلها 125 ميكرومتر.
2. مصدر الضوء
عادة ما يتم استخدام الليزر و LED كمصادر للضوء. تعتبر مصادر ضوء الليزر أكثر تكلفة بكثير من مصادر ضوء LED لأن الضوء الذي تنتجه يمكن التحكم فيه بدقة وله طاقة عالية. يكون الضوء الناتج عن مصادر ضوء LED أكثر تشتتًا (العديد من أوضاع الإضاءة)، وتستخدم مصادر الضوء هذه في الغالب في وصلات الألياف متعددة الأوضاع. في الوقت نفسه، عادةً ما يتم استخدام مصدر ضوء الليزر (الذي ينتج ضوءًا قريبًا من وضع واحد) في وصلات الألياف أحادية الوضع.
3. عرض النطاق الترددي
نظرًا لأن الألياف متعددة الأوضاع لها حجم أساسي أكبر من الألياف أحادية الوضع، فإنها تدعم أوضاع نقل متعددة. بالإضافة إلى ذلك، مثل الألياف متعددة الأوضاع، تظهر الألياف أحادية الوضع أيضًا تشتتًا مشروطًا ناتجًا عن أوضاع مكانية متعددة، لكن التشتت المشروط للألياف أحادية الوضع أقل من الألياف متعددة الأوضاع. لهذه الأسباب، تتمتع الألياف أحادية الوضع بعرض نطاق ترددي أعلى من الألياف متعددة الأوضاع.
4. لون الغمد
يُستخدم لون الغلاف أحيانًا للتمييز بين وصلات الألياف متعددة الأوضاع وبين وصلات الألياف متعددة الأوضاع. وفقًا للتعريف القياسي TIA-598C، بالنسبة للتطبيقات غير العسكرية، تستخدم الألياف الضوئية أحادية الوضع سترة خارجية صفراء، وتستخدم الألياف الضوئية متعددة الأوضاع سترة خارجية برتقالية أو خضراء مائية. وفقًا للأنواع المختلفة، تستخدم بعض الشركات المصنعة اللون الأرجواني لتمييز ألياف OM4 عالية الأداء عن أنواع الألياف الأخرى.
5. تشتت مشروط
تُستخدم مصادر ضوء LED أحيانًا في الألياف متعددة الأوضاع لإنشاء سلسلة من الأطوال الموجية التي تنتشر بسرعات مختلفة. سيؤدي ذلك إلى تشتت متعدد الوسائط، مما يحد من مسافة النقل الفعالة لوصلات الألياف متعددة الأوضاع. وفي المقابل، فإن الليزر المستخدم لتشغيل ألياف أحادية النمط ينتج طولًا موجيًا واحدًا من الضوء. ولذلك، فإن تشتتها المشروط أصغر بكثير من الألياف متعددة الأوضاع. بسبب التشتت المشروط، تتمتع الألياف متعددة الأوضاع بمعدل تمدد نبضي أعلى من الألياف أحادية الوضع، مما يحد من قدرة نقل المعلومات للألياف متعددة الأوضاع.
6. السعر
بالنسبة للألياف متعددة الأوضاع التي يمكنها دعم أوضاع بصرية متعددة، فإن سعرها أعلى من الألياف أحادية الوضع. ولكن فيما يتعلق بالمعدات، نظرًا لأن الألياف أحادية الوضع تستخدم عادةً ثنائيات الليزر ذات الحالة الصلبة، فإن معدات الألياف أحادية الوضع تكون أكثر تكلفة من معدات الألياف متعددة الأوضاع. ولذلك، فإن تكلفة استخدام الألياف متعددة الأوضاع أقل بكثير من تكلفة استخدام الألياف أحادية الوضع.
4. ما هو نوع الألياف التي يجب اختيارها؟
ضع في اعتبارك مسافة الإرسال المغطاة والميزانية الإجمالية. إذا كانت المسافة أقل من بضعة أميال، فستعمل الألياف متعددة الأوضاع بشكل جيد، وستتراوح تكلفة نظام النقل (المرسل والمستقبل) من 3300 يوان إلى 5300 يوان. إذا تجاوزت المسافة المغطاة 6-10 كيلومترات، فيجب اختيار الألياف أحادية الوضع، ولكن نظرًا لزيادة تكلفة صمامات الليزر الثنائية، فإن تكلفة نظام النقل ستتجاوز عادةً 6700 يوان.