❗️ثريدات مهمة لطلبة تقنية المعلومات وعلوم الحاسب❗️
موضوع اليوم:
كيف يحمل الضوء البيانات؟ تفسير فكرة الالياف الضوئية Fiber Optics
ثريد طويل🧵👇
موضوع اليوم:
كيف يحمل الضوء البيانات؟ تفسير فكرة الالياف الضوئية Fiber Optics
ثريد طويل🧵👇
ربما حاولت إرسال رسالة سرية إلى صديقك باستخدام شفرة مورس في مصباح يدوي وانت طفل
تعمل شبكات الألياف الضوئية بشكل أساسي بنفس الطريقة، مع ترميز البيانات في نبضات ضوئية تنتقل حول العالم محملة بمكالماتنا الهاتفية ومؤتمرات الأعمال وبيانات الإنترنت المهمة
تعمل شبكات الألياف الضوئية بشكل أساسي بنفس الطريقة، مع ترميز البيانات في نبضات ضوئية تنتقل حول العالم محملة بمكالماتنا الهاتفية ومؤتمرات الأعمال وبيانات الإنترنت المهمة
لكن انتظر الآن لحظة، كيف ترسل الضوء بالضبط عبر مسافات كبيرة وما زلت قادرًا على استخلاص المعلومات منه؟🤔
كابلات الألياف الضوئية يجب أن تحمل الضوء حرفيًا لآلاف الأميال مثل عبر المحيطات
ولكن إذا سبق لك أن سلطت مصباحًا يدويًا أسفل ممر طويل، فستعرف أنه على مسافة أكثر من مسافة قصيرة، يتشتت الضوء ويصبح في النهاية خافتًا جدًا بحيث يتعذر رؤيته
ولكن إذا سبق لك أن سلطت مصباحًا يدويًا أسفل ممر طويل، فستعرف أنه على مسافة أكثر من مسافة قصيرة، يتشتت الضوء ويصبح في النهاية خافتًا جدًا بحيث يتعذر رؤيته
حسنًا، هذا هو دور الألياف الضوئية، تلك الأنابيب النحيلة حقًا لها بعض الخصائص الخاصة التي تسمح لها بالعمل على مسافات لا تصدق
الطريقة الرئيسية التي تتصرف بها الألياف الضوئية بشكل مختلف عن مصباحك اليدوي هي أنها تستفيد من ظاهرة فيزيائية تسمى الانعكاس الداخلي الكلي
الطريقة الرئيسية التي تتصرف بها الألياف الضوئية بشكل مختلف عن مصباحك اليدوي هي أنها تستفيد من ظاهرة فيزيائية تسمى الانعكاس الداخلي الكلي
كما ترى أن نظام الألياف الضوئية لا يسلط الضوء فقط على أي أنبوب مجوف عشوائ، بدلاً من ذلك، تتكون الكابلات الضوئية من لب من الزجاج أو البلاستيك محاط بطبقة خارجية تسمى cladding
يحتوي كل من الزجاج cladding على خاصية متأصلة تسمى معامل الانكسار refractive index
يحتوي كل من الزجاج cladding على خاصية متأصلة تسمى معامل الانكسار refractive index
وهي في الأساس مقياس لمدى سرعة انتقال الضوء عبر شيء ما حتى يعمل النظام بشكل صحيح
يحتاج cladding إلى معامل انكسار أقل قليلاً من اللب، يتم تحقيق ذلك في بعض الأحيان باستخدام زجاج نقي، وهو عبارة عن ثاني أكسيد السيليكون للنواة ثم تنعيم الكسوة بالمواد الكيميائية لخفض معامل الانكسار
يحتاج cladding إلى معامل انكسار أقل قليلاً من اللب، يتم تحقيق ذلك في بعض الأحيان باستخدام زجاج نقي، وهو عبارة عن ثاني أكسيد السيليكون للنواة ثم تنعيم الكسوة بالمواد الكيميائية لخفض معامل الانكسار
بينما في أحيان أخرى يمكن تخدير اللب نفسه لرفع نفس القيمة
في كلتا الحالتين، يعني هذا الاختلاف أنه إذا اصطدم الضوء بالكسوة cladding بزاوية ضحلة كافية، فسوف ينعكس تمامًا في نفس الزاوية بدلاً من المرور عبره
في كلتا الحالتين، يعني هذا الاختلاف أنه إذا اصطدم الضوء بالكسوة cladding بزاوية ضحلة كافية، فسوف ينعكس تمامًا في نفس الزاوية بدلاً من المرور عبره
هذا يعني أنه يمكن أن يستمر على الألياف في نمط متعرج إلى أجل غير مسمى
حسنًا ، ليس تمامًا ، على الرغم من أنه من الناحية النظرية، يجب أن تستمر الإشارة الضوئية على طول الطريق حتى تصل إلى الطرف الآخر من الألياف، فإن العالم الحقيقي المزعج دائمًا لديه طريقة لتصعيب الامر
حسنًا ، ليس تمامًا ، على الرغم من أنه من الناحية النظرية، يجب أن تستمر الإشارة الضوئية على طول الطريق حتى تصل إلى الطرف الآخر من الألياف، فإن العالم الحقيقي المزعج دائمًا لديه طريقة لتصعيب الامر
بغض النظر عن النهاية العالية والنقاء البصري، سيكون هناك دائما بعض العيوب
حتى لو كانت صغيرة جدا بحيث لا يمكنك رؤيتها إلا على المستوى الجزيئي ،سيؤدي ذلك إلى تشتيت بعض هذا الضوء مما يؤدي إلى إضعاف الإشارة على مسافة حتى يتعذر فهمها في النهاية بواسطة الجهاز الموجود على الطرف الآخر
حتى لو كانت صغيرة جدا بحيث لا يمكنك رؤيتها إلا على المستوى الجزيئي ،سيؤدي ذلك إلى تشتيت بعض هذا الضوء مما يؤدي إلى إضعاف الإشارة على مسافة حتى يتعذر فهمها في النهاية بواسطة الجهاز الموجود على الطرف الآخر
ولمكافحة هذا الأمر ، فإن تشغيل الألياف لمسافات طويلة يتم بمساعدة أجهزة Repeaters أو Amplifiers
- يتم وضع repeater في نقطة أسفل الألياف حيث تكون الإشارة ضعيفة بشكل ملحوظ لكنها لا تزال قوية بما يكفي لقراءتها
- يتم وضع repeater في نقطة أسفل الألياف حيث تكون الإشارة ضعيفة بشكل ملحوظ لكنها لا تزال قوية بما يكفي لقراءتها
بمجرد أن يصطدم الضوء ب repeater، يتم تحويله إلى الإشارة الإلكترونية المقابلة والتي يتم إرجاعها مرة أخرى إلى الضوء كما كانت عند نقطة البداية ثم يتم إرسالها في طريقها
أجهزة إعادة الإرسال repeaters تأتي مع زمن انتقال وتكلفة معقدة
- العديد من أنظمة المسافات الطويلة الحديثة تستخدم الآن Amplifiers بدلاً من ذلك
تحتوي هذه الأجهزة على ألياف بصرية بها مواد كيميائية تضخم الضوء مباشرة عندما تضربها إشارة ضعيفة
- العديد من أنظمة المسافات الطويلة الحديثة تستخدم الآن Amplifiers بدلاً من ذلك
تحتوي هذه الأجهزة على ألياف بصرية بها مواد كيميائية تضخم الضوء مباشرة عندما تضربها إشارة ضعيفة
لذا فإن الأيونات الموجودة في الألياف نفسها ستبعث نفس الإشارة ولكن بقوة أكبر بكثير مما تأتي وتستمر أسفل الكابل
وبهذه الطريقة يمكن تصميم عمليات تشغيل الألياف الضوئية لتكون طويلة جدًا مما يجعلها خيارًا أكثر قابلية للتطبيق للاتصال لمسافات طويلة من النحاس
وبهذه الطريقة يمكن تصميم عمليات تشغيل الألياف الضوئية لتكون طويلة جدًا مما يجعلها خيارًا أكثر قابلية للتطبيق للاتصال لمسافات طويلة من النحاس
الألياف الضوئية ليست أكثر فعالية من حيث التكلفة من الأسلاك النحاسية فحسب، بل إنها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، بل إنها تذهب إلى أبعد من ذلك دون الحاجة إلى تعزيز
أيضًا نظرًا لأنه أرق ولا يتسبب في حدوث تداخل كهرومغناطيسي للكابلات المحيطة به
فمن الشائع تجميع مجموعة من الألياف الضوئية يمكن لكل منها حمل أطوال موجية متعددة من الضوء في كابل واحد كبير، مما يجعل من الممكن نقل كميات هائلة من البيانات دون أخذ مساحة كبيرة
فمن الشائع تجميع مجموعة من الألياف الضوئية يمكن لكل منها حمل أطوال موجية متعددة من الضوء في كابل واحد كبير، مما يجعل من الممكن نقل كميات هائلة من البيانات دون أخذ مساحة كبيرة
يعني هذا التنوع أن الألياف الضوئية قد وجدت استخدامات مختلفة
مثل التنظير الداخلي endoscopy حيث تسمح مرونتها للمستخدم بإضاءة ورؤية المساحات الداخلية التي يصعب الوصول إليها
وهذا مفيد أيضا في مجالات مثل السباكة الهندسية وحتى الطب
مثل التنظير الداخلي endoscopy حيث تسمح مرونتها للمستخدم بإضاءة ورؤية المساحات الداخلية التي يصعب الوصول إليها
وهذا مفيد أيضا في مجالات مثل السباكة الهندسية وحتى الطب
وصلنا الى نهاية الثريد، هل وجدته مفيد؟ لا تنس اعادة التغريد حتى يستفيد الجميع
جاري تحميل الاقتراحات...