ارتباط فیبر نوری روشی است که با ارسال پالس های نوری از طریق فیبر نوری،اطلاعات را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال می دهد. نور،موج مغناطیسی حاملی را ایجاد میکند که برای حمل و انتقال اطلاعات در نظر گرفته شده است.سیستم های ارتباطی فیبر نوری که نخستین نشانه های آن در دهه هفتاد میلادی رویت شد،انقلابی در صنعت ارتباط از راه دور برپا کرد و جزو ارکان اصلی عصر اطلاعات نیز محسوب میشود.فیبرهای نوری نسبت به انتقال الکتریکی مزایای بیشتری را به خود اختصاص داده  و بدین ترتیب در جهان توسعه یافته جایگزین ارتباط از طریق سیم های مسی شدند.

فرآیند ارتباط از طریق فیبرهای نوری مراحل زیر را دربر می گیرد:

ارسال سیگنال نوری بواسطه یک فرستنده،پخش سیگنال در تمام طول فیبر،حصول اطمینان از عدم تغییر و یا تضعیف سیگنال،دریافت سیگنال نوری و تبدیل آن به سیگنال الکتریکی.

1-کاربردها:

در بسیاری از کارخانه های مخابراتی از فیبر های نوری برای ارسال سیگنال های تلفنی،ارتباطات اینترنتی و دریافت سیگنال های تلویزیونی استفاده میشود.برتری فیبرهای نوری نسبت به سیم های مسی این است که در مسافت های طولانی و حجم زیاد درخواست ها،قدرت موج را کمتر هدر داده و از تداخل امواج نیز جلوگیری می کنند.هرچند که توسعه زیرساخت های شهری نسبتا دشوارو زمان بر بود،اما نصب و راه اندازی سیستم های فیبر نوری نیزکاری پیچیده و پرهزینه بود.به دلیل وجود چنین دشواری هایی سیستم های ارتباطی فیبر نوری ابتدا برای کاربرد در مسافت های طولانی نصب شدند زیرا در این صورت نهایت توان انتقالی آنها به کار گرفته می شد و تاحدودی هزینه های بالا را جبران می کردند.تا سال 2000 بهای ارتباطات فیبر نوری به طور چشم گیری کاهش پیدا کرد.در حال حاضر سیم کشی یک منزل مسکونی با فیبرهای نوری از سیم کشی های مسی مقرون به صرفه تر است. بدین منظوردر آمریکا هر مشترک 850 دلار هزینه می پردازد،در کشورهای پایین تری نظیر هلند که امور حفاری ارزان تر تمام میشود نیز مردم هزینه های کمتری را برای این فیبرها متحمل می شوند.

از سال 1990 که دسترسی تجاری به سیستم های تقویت کننده امواج ممکن شد،خطوط فیبر نوری را بین شهرها و حتی به آن سوی اقیانوس ها نیز گستراندند.تا سال 2002 ایجاد یک شبکه بین قاره ای به طول 250000 کیلومتر و با ظرفیت 2.56 ترابایت بر ثانیه در زیر دریاها به اتمام رسید؛ البته گزارش ها حاکی از آنند که از سال 2004 ظرفیت شبکه شدیدا افزایش یافته است.

2-تاریخچه:

در سال 1966 چارلز کی.کائو و جورج هاکهام در آزمایشگاه های STC واقع در هارلوی انگلستان، مبحث فیبر های نوری را مطرح کردند.آنها ثابت کردند که اتلاف 1000  dB/km در الیاف شیشه ای آن زمان(نسبت به اتلاف 5 تا 10 dB/km در کابل های هم محور) از ناخالصی هایی ناشی میشود که امکان زدودن آنها وجود دارد.

در سال 1970 کارخانجات صنایع شیشه کورنین موفق به تولید فیبرهای نوری شدند که هدررفت اندک آنها(حدود 20( dB/km کار را برای مقاصد ارتباطی مناسب می ساخت. در همان زمان لیزرهای نیمه رسانای گالیم –آرسنیکی نیز ساخته شدند که حجم کمی داشته و برای انتقال نور از فیبرهای نوری در مسافت های طولانی مناسب به نظر می رسیدند.

پس از یک دوره تحقیقات که از سال 1975 آغاز شده بود،نخستین سیستم های تجاری- ارتباطی فیبر نوری ایجاد شدند که طول امواج آنها حدودا 8/0 میکرومتر بود و لیزرهای نیمه رسانای گالیم-آرسنیکی نیز در آنها به کار گرفته شده بودند.

نخستین نسل از این سیستم ها در هر ثانیه 45 مگابایت را انتقال می دادند و تا 10 کیلومتر نیز پیام را ارسال می نمودند.در 22 آوریل سال 1977 در لانگ بیت کالیفرنیا صنایع مخابراتی و الکترونیکی،نخستین گفت و گوی از راه دور از طریق فیبرهای نوری را برقرار نمودند که حداکثر ظرفیت آن 6  Mbit/s بود.

در اوایل دهه هشتاد میلادی نسل دوم فیبرهای نوری برای مقاصد  تجاری ایجاد شدند که 3/1 میکرو میتر طول موج داشته و در آنها نیزاز لیزرهای نیمه رسانای گالیم-آرسنیکی استفاده شده بود. اگرچه در آغاز پراکندگی شار مغناطیسی باعث محدودیت این سیستم ها شده بود،اما ظهور فیبرهای 10 تا 50 کیلومتری در سال 1981 پیشرفت چشم گیر این سیستم را به دنبال داشت.در سال 1987 این سیستم ها تا 7/1 Gb/s را نیز انتقال می دادند

و پیام ها را تا 50 کیلومتر مخابره می کردند.

برای استفاده از فیبرهای نوری نخستین کابل مخابراتی فرا اقیانوسی TAT-8 نام داشت که بر مبنای تکنولوژی تقویت لیزر دسورویو شکل گرفته بود.بهره برداری از این کابل در سال 1988 آغاز شد.

نسل سوم فیبرهای نوری 55/1 میکرومتر طول موج داشت و هدررفت آن حدود 2/0 dB/km بود. علی رغم وجود دشواری های قبلی در توزیع پالس ها،رسیدن به چنین طول موجی با به کارگیری لیزرهای نیمه رسانای گالیم-آرسنیک ممکن شد.دانشمندان برای غلبه بر چنین دشواری هایی از فیبرهای انتقال دهنده شار استفاده کردند که با طول موج 55/1 میکرومتر و محدود کردن طیف لیزر به موج های طولی می خواستند پراکندگی و هدررفت را به کمترین میزان برسانند. این پیشرفت ها به تدریج باعث شدند که نسل سوم سیستم ها در هر ثانیه 5/2 گیگابایت را تا مسافتی بیش از 100 کیلومتر ارسال کنند.

چهارمین نسل فیبرهای نوری  برای حذف تکرارکننده ها ازتقویت امواج،و برای افزایش میزان داده ها از همسوسازی سیگنال ها بهره گرفتند.این دو پیشرفت انقلابی برپا کردند که در نتیجه آن از سال 1992 ظرفیت سیستم هر شش ماه یک بار دو برابر می شد و درسال 2001 میزان انتقال به 10 Tb/s رسید.اخیرا نیزبه کمک تقویت کننده های امواج میزان انتقال به 14 Tbit/s و به مسافتی بیش از 160 کیلومتر رسیده است.

در نسل پنجم سیستم ها هدف عمده،گسترش طول موجی است که سیستم (WDM همسو ساز سیگنال ها)در آن عمل می کند. طول موج قراردادی موسوم به باند C ،امواجی با طول موج بین 53/1 تا 57/1 میکرومتر را تحت پوشش می گیرد،فیبرهای خشک جدید نیز که هدررفت کمتری را در پی دارند طول موج هایی با 30/1 تا 65/1 میکرومتر را شامل می شوند.با تداوم پیشرفت ها مفهوم جدیدی به نام ״سولیتون های نوری״ نیز مطرح شد،که عبارت است از پالس هایی که با استفاده از پالس های مشابه خود و خنثی کردن اثرات پراکندگی های غیر خطی فیبر،شکل خود را حفظ می کنند.

از اواخر دهه نود و سال 2000 میلادی صنایع برتر و شرکت های تحقیقاتی مانند KMI و RHK پیش بینی کردند که میزان تقاضا برای پهنای باند بیشتر به یک باره افزایش یابد چراکه میزان استفاده از اینترنت و تجاری شدن پهنای باند خدمات مشتریان از جمله ویدئو نیز رو به افزایش بود. استاندارد انتقال داده های اینترنتی نیز با سرعت  افزایش می یافت که حتی از سرعت پیشرفت مدارهای جامع با قانون مور نیز بیشتر بود.پس از ورشکست شدن دات-کام ها در سال 2006،صنایع نهایت توان خود  را به کار گرفته اند که شرکت ها را در هم ادغام نموده و از هزینه ها بکاهند.اخیرا کمپانی هایی نظیر  وریزون و AT&T از فیبرهای نوری برای ارسال حجم انبوه داده ها و سرویس های پهن-باند به مشتریان خود استفاده می کنند.

3- تکنولوژی:

سیستم های فیبر نوری امروزی عموما از قسمت های زیر تشکیل می شوند: یک فرستنده نوری که برای ارسال داده ها از طریق فیبرهای نوری ،سیگنال های الکتریکی را به نوری تبدیل می کنند، یک کابل متشکل از چندین دسته فیبر نوری که از مجاری زیرزمینی عبور داده میشود،انواع تقویت کننده ها،و یک گیرنده نوری که امواج را به شکل الکتریکی دریافت میکند.انتقال اطلاعات عموما از نوع دیجیتالی است که کارخانجات سازنده کامپیوترها،سیستم های مخابراتی و کابل ها تولید می کنند.

فرستنده ها:

نیمه رسانا هایی نظیر LED ها و دیودهای لیزری جزو رایج ترین فرستنده ها محسوب می شوند.تفاوت LED یا دیودهای لیزری در این است که LED  نورناهمدوس ودیودهای لیزری نور همدوس تولید می کند.در ارتباطات نوری،فرستنده های نیمه رسانای نوری می بایست فشرده،کارآمد و قابل اطمینان باشند و در طول موج های مطلوب و با فرکانس های بالا عمل کنند.

ساده ترین شکل یک LED عبارت است از پیوند p-n متمایل که انتشار نورآن به صورت خود به خودی است،پدیده ای که آن را نور الکتریکی می نامیم.نور منتشره ناهمدوس بوده و پهنای طیف آن از 30 تا 60 نانومتر متغیر است.نوری که LED از خود ساطع میکند کارایی چندانی ندارد و تنها 1%از نیروی اولیه معادل 100 میکرووات انرژی دارد که آنهم تدریجا تبدیل به نیروی اولیه لازم برای فیبرهای نوری می شود.با این وجود LED ها به خاطر طراحی ساده ای که دارند،در کاهش هزینه ها موثر هستند.

اغلب LED ها  از فسفید گالیم-آرسنیک(GaAsP) و یا از خود گالیم-آرسنیک(GaAs)ساخته می شوند. LED ها ی ساخته شده از GaAsP نسبت به LED ها ی ساخته شده از GaAs در طول موج های بلندتری عمل می کنند(3/1 میکرومتر در مقابل 81/0 تا 87/0 میکرومتر)،به همین خاطر پهنای طیف نور حاصل از آنها نیز حدودا 7/1 واحد بیشتر است.طیف نوری گسترده تر LED ها  تجزیه نور را نیز بیشتر کرده و در نتیجه میزان انتقال بیت ها را به طرز محسوسی کم می کنند( یکی از راه های رایج میزان مفید بودن آنها). LED ها  بیشتر برای استفاده در شبکه های محلی باانتقال 10-100مگابیت در ثانیه و مسافت های کوتاه مناسب هستند. امروزه LED ها یی تولید شده اند که در سطحشان کوانتوم های متعددی برای انتشار نور در طول موج های مختلف وجود دارد وهم اکنون نیز در شبکه های WDM محلی به کار می روند.

در لیزرهای نیمه رسانا انتشار نور خود به خودی نیست در نتیجه نیروی بیشتری ( حدودا معادل 100 mW  ) تولیدشده  و با انتشار نور همدوس نیز مزایای دیگری را به خود اختصاص می دهند.خروجی لیزرها معمولا جهت دار است وبه همین خاطر می توانند با ضریب اتصال بالا(50%~) به فیبرهای 10 تا 50 کیلومتری متصل شوند.

طیف نوری باریک تر میزان انتقال بیت ها را نیز افزایش می دهد چرا که تجزیه تصادفی نور را کمتر میکند.به علاوه لیزرهای نیمه رسانا را می توان در فرکانس های بالا نیز مستقیما سوار کرد زیرا زمان بازترکیب کمی نیاز دارند. دیودهای لیزری عموما به طور مستقیم سوار می شوند و نور خروجی بلافاصله پس از خروج از دستگاه کنترل می شود.زمانی که حجم داده ها و یا مسافتی که باید طی کنند زیاد باشد،لیزر امواج پایدار ساطع می کند و یک دستگاه خارجی مثلا یک مدولاتور جاذب الکتریسیته و یا یک انترفرومتر(تداخل سنج)ماخ-زندر،نور را تنظیم می کند.تنظیم خارجی،دسترسی به مسافت های طولانی تری را ممکن می سازد زیرا پهنای خط نور منتشره از لیزر را افزایش داده و پراکندگی تصادفی در درون فیبر را زیادتر می کند.

گیرنده ها:

موج یاب نوری مهم ترین بخش از یک گیرنده نوری محسوب می شود که با استفاده از اثر فوتوالکتریک نور را به الکتریسیته تبدیل می کند.موج یاب نوری معمولا از دیودهای نوری نیمه رسانا ساخته می شود.دیودهای نوری متعددی از جمله دیود نوری p-n،دیود نوری p-i-n و دیود های نوری تقویتی وجود دارند.موج یاب های نوری فلزات نیمه رسانا(MSM) نیز در مدارهای جامع ژنراتورها و مقسم های طول موج استفاده می شوند.

مبدل های نور و الکتریسیته به یکدیگر معمولا با یک تقویت کننده مقاوت درونی و یا یک تقویت کننده انحصاری در ارتباط هستند تا سیگنال های نوری ورودی را به سیگنال های دیجیتال تبدیل کنند که احتمال دارد در هنگام عبور از کانال از شدت آن کاسته شده و یا تغییر ماهیت بدهد.می توان پیش از عبور داده ای اطلاعاتی با یک تثبیت کنده فرکانس ،سایر پردازش های سیگنالی نظیر بازیابی زمانی داده ها (CDR) را انجام داد. 

فیبر:

هر فیبر نوری از یک هسته،روکش و یک بافر(لایه محافظ بیرونی) تشکیل شده است،روکش با روش بازتاب  تماما درونی،نور را در درون هسته هدایت می کند.هسته و روکش(که ضریب شکست آن پایین تر است) هر دو از جنس سیلیس با درصد خلوص بالا ساخته می شوند که البته برای هردوی آنها می توان از پلاستیک نیز استفاده نمود.
پیوند دو فیبر نوری به یکدیگر از طریق اتصال فوزیونی و یا مکانیکی انجام می پذیرد،از آنجایی که تنظیم هسته های دو فیبر با یکدیگر به دقت میکروسکوپی نیاز دارد،اتصال آنها به یکدیگر مستلزم مهارت ها و تکنولوژی های خاصی می باشد.

در ارتباطات نوری عمدتا از دو نوع فیبر استفاده میشود:فیبر نوری چند حالتی و فیبر نوری تک حالتی.فیبر نوری چند حالتی هسته بزرگتری داشته(50میکرومتر≥)و بنابراین دقت کمتری را نیز طلب نموده و می توان از رابط ها و گیرنده ها و فرستنده های ارزان تری نیز برای اتصال به آن استفاده نمود.
با این وجود فیبر چند حالتی با تغییرات ناگهانی بیشتری نیز رو به روست که اغلب باعث محدودیت تصالات از لحاظ طول و پهنای باند می شود.به علاوه فیبرهای چند حالتی به خاطر محتویات غلیظ کننده ای که دارند اغلب گران تمام شده و اتلاف انرژی آنها نیز بیشتر می شود. فیبرهای تک حالتی هسته کوچکتری دارند(10 میکرومتر<) و در عین حال عناصر و روش های پیوندی پرهزینه تری را تحمیل می کننداما پیوند های طولانی تر و کاربردی تری را فراهم می آورند.

برای بسته بندی فیبرها به گونه ای که ماندگاری تجاری داشته باشند،معمولا با اشعه فرابنفشUV)) و پلیمرهای آکریلیک مقاوم در برابر نور یک لایه محافظ بر روی آنها می کشند سپس به دو سر آنها رابطهای مخصوص فیبر نوری را وصل می کنند و در پایان آنها را در یک کابل سرهم می کنند. پس از انجام این مراحل،کابل هار ا از زیر زمین عبور داده و همانند سیم های مسی دور تادور بالای دیوارهای ساختمان کشیده می شوند.این فیبرها پس از نصب و قرار دادن در جای خود نسبت به  سیم های پیچیده شده مشابه،نگهداری کمتری لازم دارند.

تقویت کننده ها:

در سیستم های ارتباطی فیبرهای نوری،به دلیل هدررفت موجود در این فیبرها،مسافت های انتقال محدود بوده است.تکنولوژی تکرار کننده نوری-الکترونیکی این مشکل را برطرف ساخته است.این تکرار کننده ها ابتدا سیگنال ها را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کرده سپس با استفاده از یک فرستنده همین سیگنال را با شدت و قوه بیشتری ارسال می کنند.این تکرار کننده ها از قیمت های بسیار بالایی برخوردار هستند زیرا سیگنال های تقسیم شده از نظر طول موج،بسیار پیچیده می شوند (با ذکر این مطلب که این کاردر فواصل بیست کیلومتری انجام میشود).

یکی از راه ای پیش رو استفاده از یک تقویت کننده نوری است،که سیگنال های نوری را بدون تبدیل به سیگنال های الکتریکی تقویت می کند.برای این کار قسمتی ازفیبر را به اربیم که جزو گروه فلزات نادر است آغشته نموده،سپس با استفاده ازنور لیزری که نسبت به سیگنال ها طول موج کمتری داشته باشد(معمولا 980نانومتر) آن را به سراسر فیبر پمپاژ میکنند.در تاسیسات امروزی تقویت کننده ها تقریبا جای تکرار کننده ها را گرفته اند.

افزایش ظرفیت طول موجی:

افزایش ظرفیت طول موجی(WDM) فرآیندی است که در آن ظرفیت فیبر نوری را با افزودن کانال های جدید افزایش می دهند که هر کانال در یک طول موج تازه قرار می گیرد.این امر مستلزم این است که فرستنده به یک ادغام کننده طول موج و گیرنده به یک تفکیک کننده (علی الخصوص یک طیف سنج)مجهز باشند.
در WDM معمولا از چارچوب های هادی امواج برای ادغام و تفکیک آنها استفاده می شود.امروزه با استفاده از تکنولوژی WDM می توان پهنای باند یک فیبر را به160 کانال تقسیم نمود[3] تا بدین ترتیب بتوان در هر ثانیه ترابایت های زیادی را انتقال داد.

حاصل ضرب پهنای باند در مسافت:

از آنجایی که با افزایش طول فیبر،میزان پراکندگی نیز افزایش می یابد معمولا برای توصیف سیستم فرستنده فیبر از حاصل ضرب پهنای باند در مسافت استفاده می کنند که با واحد مگاهرتز ×کیلومتر بیان میشود.معمولا پهنای باند سیگنال با مسافتی که طی می کند رابطه تناسبی دارد.مثلا یک فیبرچند حالتی معمولی که ضرب پهنای باند در مسافت آن برابر با 500  MHz×kmباشد،می تواند یک سیگنال 500مگاهرتزی را در مسافتی به طول یک کیلومتر ویا یک سیگنال 1000 مگاهرتزی را 5/0کیلومتر حمل کند.

با ترکیب پیشرفت هایی که در زمینه مدیریت پراکندگی ها، افزایش ظرفیت طول موج وتقویت کننده های نوری حاصل شده است فیبرهای نوری امروزی می توانند در هر ثانیه 14ترابایت را در مسافتی به طول160 کیلومتر انتقال دهند.مهندسین برای توسعه ارتباطات فیبر نوری همواره با محدودیت های مواجه بوده اند و هم اکنون نیز بسیاری از این محدودیت ها در دست تحقیق قرار دارند.در همین رابطه در 25 مارس سال 2010NTT  موفق شد با افزایش ظرفیت طول موج ها به 432 طول موج با ظرفیتی معادل 171 Gbit/s در 240 کیلومتر از یک فیبر نوری تک حالتی،در هر ثانیه 1/69 ترابایت انتقال دهد.این میزان در انتقال نوری بالاترین رکوردی بوده که تا بدین زمان ثبت شده است.

NTT میزان انتقال سیگنال های نوری در هر کانال را به 111 گیگابایت در هر ثانیه رسانید،اگرچه در سیستم های قبلی نیز 10 تا 40 Gbit/s عادی تلقی می شد. هر فیبر می تواند کانال های مستقل بسیاری را در خود جای دهد که هر کدام از آنها طول موج مربوط به خود را دارد(WDM).میزان خالص انتقال داده ها(بدون در نظر گرفتن بایت های اضافی) در هر فیبر برابر است با میزان انتقال داده در هر کانال ضرب در تعداد کانال ها(در سال 2008 در سیستم های WDM این تعداد معمولا هشتاد عدد بوده است).آزمایشگاه ثبت رکوردهای انتقال نوری که تحت سرپرستی آزمایشگاه های بل در ویلارسوی فرانسه قرار دارد،تعداد این کانال ها را به 155 افزایش داده که هرکدام از آنها در هر ثانیه 100 گیگابایت را در مسافتی به طول 7000 کیلومتر انتقال می دهند.

پراکندگی:

در فیبرهای شیشه ای نوری امروزی،جذب مستقیم ماده مانع از افزایش مسافت انتقال نمی شود بلکه پراکندگی های فراوان پالس ها در جریان عبور از داخل فیبر مانع از چنین افزایشی می شوند.عوامل متعددی باعث این پراکندگی ها می شوند.پراکندگی حرکتی که از تغییر سرعت های محوری در حالات عرضی مختلف ناشی می شود عملکرد فییبرهای چند حالتی را محدود می سازد. در فیبرهای تک حالتی به خاطر اینکه تنها از یک وضعیت عرضی پشتیبانی می کنند،پراکندگی حرکتی خود به خود حذف می شود.

عملکرد فیبرهای تک حالتی بیشتر به واسطه پراکندگی تصادفی محدود می شود(که پراکندگی سرعت جمعی نیز نام دارد)که علت آن نیز تغییر خواص شیشه نسبت به طول موج های نور است،نور حاصل از فرستنده های نوری لزوما باید پهنای طیفی غیر از صفر داشته باشد(به خاطر نوسانات).پراکندگی قطبی نیز یکی دیگر از منابع محدودکننده به شمار می رود،علت این است که اگرچه فیبرهای تک حالتی تنها یک حالت عرضی را حفظ می کنند اما می توانند همین حالت را با دو قطب متفاوت نیز حفظ کنند ،کافی است که نقص یا تغییر اندکی در فیبر ایجاد شود تا سرعت های قطبی شدن تغییر کند.این پدیده انعکاس مضاعف نامیده می شود که در صورتی که فیبر خاصیت قطبی خود را حفظ کند اثر متقابل بر آن خواهد داشت.پراکندگی ها باعث محدودیت پهنای باند فیبرها می شوند زیرا پراکنده شدن پالس های نوری مانع از دنباله روی پالس ها از یکدیگر شده و گیرنده دیگر قادر به تشخیص آنها نخواهد بود.

برخی پراکندگی ها به خصوص پراکندگی تصادفی را می توان با دستگاه  ״متعادل کننده پراکندگی״ از بین برد.این دستگاه در قسمت مشخصی از فیبر پراکندگی متضادی نسبت به پراکندگی القا شده توسط فرستنده ارسال نموده و بدین ترتیب پالس ها را برجسته تر میکند به نحوی که دستگاه های الکترونیکی بتوانند به درستی آنها را رمزگشایی کنند.

 
افت قدرت امواج:

افت قدرت امواج که جبران آن مستلزم استفاده از سیستم های تقویت کننده می باشد،از جذب شدن مواد ،تفرق عادی تابش ها و اتلاف پیوند ها ناشی میشود.اگرچه ضریب جذب برای سیلیس خالص تنها حدود 03/0 dB/kmمی باشد(در فیبرهای جدید اتلاف انرژی برابر با 3/0 dB/km است)،اما وجود ناخالصی در فیبرهای نوری انرژی را تا حدود 1000 dB/km هدر می دهد. فشارهای فیزیکی وارد بر فیبر،نوسانات مربوط به چگالی در مقیاس میکروسکوپی و نقصان های موجود در تکنیک های اتصال جزو سایر موارد اتلاف انرژی در فیبرهای نوری محسوب می شوند.

درگاه های ارسال:

هرگونه تاثیری که به افت قدرت یا پراکندگی منتهی شود به طول موج نور وابسته است.آن دسته از باندها یا درگاه های طول موج که میزان تاثیرات در آنها کمتر باشد برای ارسال مناسب تر اند.این درگاه ها استانداردسازی شده اند،باندهای فعلی عبارتند از:

عبارتند از:

 توجه داشته باشید که این جدول نشان میدهد که تکنولوژی جدید درگاه های دو و سه را که ابتدا جدا از یکدیگر بوده اند،به یکدیگر پیوند داده است.

آن طور که ثبت شده،زیر باند O درگاه دیگری موسوم به درگاه اول قرار داشته که طول موج هایی با800 تا 900 نانومتر داشته است اما از آن جایی که اتلاف انرژی در این درگاه زیاد بوده است از آن برای ارتباطات در مسافت های کوتاه استفاده می شده است.درگاه های کنونی پایین تر(O وE)اتلاف را تا حدود 1300 نانومتر کمتر کرده اند.در این قسمت پراکندگی مساوی با صفر است. درگاه های میانی(S  وC) با تقریبا 1500نانومتر بیشترین کاربرد را دارند.این قسمت از کمترین اتلاف انرژی و گسترده ترین طیف برخوردار است .البته پراکندگی هایی در آن به چشم میخورد که برای رفع آنها از تعدیل کننده پراکندگی استفاده می شود.

بازیابی:

وقتی که یک شبکه ارتباطی ملزم شود که نسبت به تکنولوژی فیبر نوری موجود،مسافت بیشتری را پوشش دهد،می بایست با استفاده از تکرارکننده ها سیگنال را در نقاط میانی بازیابی نمود.تکرارکننده ها هزینه های سنگینی را به سیستم های ارتباطاتی تحمیل می کنند به همین دلیل است که طراحان سیستم ها می کوشند کمتر از آنها استفاده کنند.

با پیشرفت هایی که اخیرا در زمینه تکنولوژی ارتباطات و فیبرهای نوری حاصل شده است ،مشکل افت قدرت سیگنال ها مرتفع شده است تا جایی که بازیابی سیگنال های نوری تنها برای مسافت هایی با طول صدها کیلومتر لازم است.
این مساله تا حدود زیادی هزینه های شبکه های نوری را کاهش  داده ،به خصوص در پوشش های زیر دریا که هزینه و دقت تکرار کننده ها جزو عوامل تعیین کننده در سیستم های سیم کشی محسوب می شود.پیشرفت هایی که در این زمینه حاصل شده است به مدیریت پراکندگی ها مربوط می شود،که قصد دارداثرات پراکندگی ها را در مقابل سولیتون ها و برنامه های غیر خطی تعدیل کند،سولیتون ها از اثرات غیر خطی در فیبر برای ایجاد پراکندگی در مسافت های طولانی استفاده می کنند.

آخرین قدم:

اگرچه سیستم های فیبر نوری در کاربری هایی با پهنای باند بالا برتر هستند،اما در رسیدن به اهداف و فرضیه های خود و برداشتن آخرین قدم کند پیش رفته اند.البته از آن جایی که میزان تقاضا برای پهنای باند بیشتر رو به افزایش است،شایسته است که پیشرفت های بیشتری در این رابطه محقق شوند.در همین راستا در کشور ژاپن ، EPON ، DSL را جایگزین اینترنت پهن باند نموده است.در کره جنوبی نیز KT سرویسی به نام FTTH(فیبرتا خانه) ارائه کرده که ارتباطات فیبر نوری را تا 100% به خانه های مشترکین وارد کرده است. بیشترین استقبال از FTTH در ژاپن،کره و اخیرا نیز در چین صورت گرفته است.سنگاپور نیز به تازگی اجرای طرح NGBN( نسل بعدی شبکه های پهن باند) را به پایان رسانیده و از سپتامبر سال 2010 ارائه خدمات اینترنتی با فیبر نوری را آغاز نموده است.

در آمریکا شرکت خدمات ارتباطاتی وریزون،نوعی سرویس FTTH موسوم به FiOS ارائه نموده تا بتواند در محدوده تحت پوشش خود بازارهایی با درآمد متوسط بیشتر(high-ARPU) را به چنگ آورد.سایر نام های برتر نظیر ILEC (متصدی مخابرات محلی) و AT&T  نوعی سرویس  FTTN(فیبر در اتصالات شبکه ای) موسوم به پیچ U شکل را ارائه می کنند که جفت سیم های پیچیده شده را به منازل مشترکین می رساند. MSOنیز از FTTN با کابل های هم محور HFC استفاده می کند.تمامی شرکت های ارتباطات شبکه ای معروف در مسافت های طولانی بین سرویس دهنده تا مشترک از فیبرهای نوری بهره می گیرند.

در تکنولوژی دسترسی به شبکه، EPON(شبکه نوری غیر فعال اترنت) مهار را در دست گرفته است.در اروپا و نیز در شرکت های مخابراتی آمریکایی، BPON(شبکه نوری غیر فعال بر مبنای ATM) و GPON (شبکه نوری غیر فعال گیگابایتی) به خاطر فراهم آوردن دسترسی همه جانبه به اینترنت از محبوبیت بیشتری برخوردارند.

4- مقایسه با فرستنده های الکتریکی:

در یک سیستم خاص انتخاب بین فیبر نوری و گیرنده های الکتریکی(یا مسی) بر مبنای حجم مورد انتقال صورت می پذیرد.معمولا از فیبرهای نوری در سیستم هایی استفاده می شود که به پهنای باند بیشتری نیاز دارند و یا نسبت به سیم کشی های الکتریکی می خواهند مسافت بیشتری را پوشش دهند.

مهم ترین مزیت های فیبر نوری عبارتند از: رساندن هدر رفت ها به حداقل( فواصل بین تقویت کننده ها و یا تکرار کننده ها را نیز بیشتر می کند)،عدم وجود جریانات زمینی و پارازیت ها،عدم استفاده از منبع تغذیه مشلبه رساناها(هم به دلیل اینکه برای ارسال به جای الکتریسیته از نور استفاده می شود و هم اینکه فیبرهای نوری عایق برق محسوب می شوند) و ظرفیت بالا برای انتقال حجم زیاد داده ها.تنها یک کابل نوری با پهنای زیاد می تواند جای هزاران اتصال الکتریکی را پر کند.

یکی دیگر از برتری های فیبر این است که حتی کنار هم قرار گرفتن آنها در مسافت های طولانی نیز باعث تداخل مکالمه ها نخواهد شد،مشکلی که بعضا در برخی خطوط الکتریکی به چشم می خورد.هم چنین از فیبرها می توان در میدان های امواج مغناطیسی مثلا در کنار خطوط برق و خطوط راه آهن نیز استفاده کرد.کابل های غیر فلزی عایق برق نیز برای مناطقی مناسب هستند که امکان بروزحوادث ناشی از برق در آنها زیاد است.

برای آنکه مدارهای یک خطه مخابراتی و سیستم  سیم کشی های مسی انتقال صدا در مسافت هایی بیش از چند کیلومتر در عملکرد خود دچار اختلال نشوند نیاز به استفاده از تکرار کننده های در داخل سیم ها دارند،در مقابل،فیبرهای نوری تا حدود 100 کیلومتر(60 مایل) اصلا به چنین مشکلی دچار نخواهند شد.

کابل های فیبری یک خطه عموما در اندازه های 12 کیلومتری موجودند که میزان استفاده از اتصالات را به حداقل می رسانند،فیبرهای دو خطه نهایتا در اندازه های 4 کیلومتری در دسترس هستند که البته استانداردهای صنعتی تنها دو کیلومتررا به طور یکسره و بدونقطعی می پذیرند.

در فواصل کوتاه و کاربری هایی با پهنای باند کم،فرستنده های الکتریکی مناسب تر به نظر می رسند زیرا:

مواد اولیه آنها ارزان تر تمام میشود.
 فرستنده ها و گیرنده ها از قیمت پایین تری برخوردارند.
در کنار سیگنال ها می توانند نیروی برق را نیز انتقال دهند(در کابل های با طراحی های خاص).
شکل خطی آنها می تواند انرژی را به صورت های دیگر تبدیل کند.

اتصال فیبرهای نوری به یکدیگر از اتصال سایر رساناها گران تر تمام می شود و دشواری آن نیز بیشتر است.فیبرهای نوری در قدرت های بالاتر در معرض خطر اتصال قرار دارند که ازکارافتادگی هسته فیبر و آسیب دیدگی فرستنده را در پی خواهد داشت.

با توجه به این امتیازهای فرستنده های الکتریکی،استفاده از فیبرهای نوری در کاربری های قطعات و مادربوردها چندان رایج نیست.اگرچه در آزمایشگاه ها چنین کاربری هایی با فیبرهای نوری نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در برخی مواقع مکن است فیبرهای نوری به علت ویژگی های خاص خود در فواصل کوتاه و یا کاربری هایی با پهنای باند کم نیز مورد استفاده واقع شوند،این ویژگی ها عبارتند از:

·          مصونیت در میدان های مغناطیسی،نظیر پالس های مغناطیسی-هسته ای(البه تشعشعات آلفا و بتا می توانند به فیبر صدمه بزنند).

·        مقاومت الکتریکی بالا،که امکان استفاده از فیبرها در نزدیکی وسایلی با ولتاژ بالا و نیز در نقاطی با پتانسیل های متغیر زمینی را فراهم می سازد.

·          وزن کمتر،که در هواپیماها حائز اهمیت است.

·          جرقه نزدن،که در محیط  های قابل اشتعال و یا مواد منفجره نکته مهمی تلقی می شود.

·       عدم  ایجاد تشعشعات الکترومغناطیسی و ردیابی سخت آنها مگر اینکه سیگنال های منقطع ارسال کنند- که در محیط هایی با امنیت بالا بسیار مهم می باشد.

       ·       کم حجم بودن کابل ها- اهمیت آن در جاهایی است که مسیر سیم کشی محدود است مثلا در سیم کشی های ساختمانهای فعلی،که در مجراها و کانال ها جای کمتری را اشغال می کند.

برای نصب فیبرهای نوری در ساختمان ها به همان تجهیزات لازم برای سیم کشی های مسی و کابل های هم محور احتیاج است با این تفاوت که فیبرهای نوری به خاطر ابعاد کوچکتر و فشار کششی کمترشان تغییراتی را ایجاد می کنند.فیبرهای نوری بسته به وضعیت کانال ها ،ترکیب آنها و تکنیک های نصب می توانند تا 6000 متر و یا بیشتر را پوشش دهند.در صورت لزوم به استفاده از کابل های بلند تر،می بایست آنها را به دور نقطه ای پیچید و سپس به مسافت های طولانی تر هل داد.

منبع : اختصاصی انجمن شرکتهای اینترنتی ایران