مخابرات نوری

فهرست

مقدمه ای بر مخابرات نوری و لیزر.1منابع نوری در مخابرات نوری.2

انواع فیبر نوری و تلفات آن.3پاشندگی در فیبر نوری.4

طول موج قطع و پنای باند در فیبر نوری.5سیر تحول در فیبرهای نوری.6

فیبرهای نوری آینده.7فناوری ساخت فیبرهای نوری.(2)7

کاربرد فیبرهای نوری.8فرایند کششفیبرهای نوری.(2)8

روشهای ساخت تقویت کنندهای فیبر نوری.9.مقایسه فناوریهای رقیب برای ساخت فیبر 10

نوری.مشخصات فنی فیبرهای مخابراتی11

انواع فیبرنوری و تست وعیب یابی لیزر.12اجزای سیستم های انتقال فیبر نوری.13

.تقویت کننده های نوری در سیستم های انتقال 14فیبر نوری

اشکارسازی و هدایتگرهای نوری در سیستم 15 مخابرات نوری

فهرست

:اهداف

آشنایی با فیزیک نور و لیزر1.

آشنایی با منابع نوری2.

شناخت انواع فیبر نوری3.

شناخت تلفات در فیبر نوری4.

آشنایی با پاشندگی در فیبر های نوری5.

آشنایی با طول موج و پهنای باند در فیبر نوری6.

آشنایی با نسل های مختلف فیبر نوری7.

آشنایی با نسل های آینده فیبر نوری8.

:اهداف

کاربرد های فیبر نوری9.آشنایی با فناوری های ساخت فیبر های نوری10.آشناییبا تقویت کننده های فیبر نوری11.شناخت مشخصات فنی فیبر های مخابرالتی12.شناخت مخابرات نوری و اجزای آن13.

چکیدهب�ا توج�ه ب�ه رش�د روز افزون تولي�د عل�م و دان�ش نياز ب�ه افزايش اين در اس�ت. بيشت�ر شده ه�م اطالعات تبادل وحج�م س�رعت راس�تا ليزرو في�برنوري از فناوري هاي�ي هس�تندكه م�ي توانن�د با

ارائه پهناي باند بيشتر اين امكان را فراهم كنند.پيشرف�ت ليزر ب�ه عنوان ي�ک منب�ع نوربسيار قدرتمندوهمدوس و في�بر نوري ب�ه عنوان خ�ط انتقال پرس�رعت باپهناي باندعريض ، فاکتورهاي جديدي ازتکنولوژ�ي را براي انس�ان به ارمغان آورده از بهينه اس�تفاده و گس�ترده بكارگيري ك�ه اس�ت بديه�ي اند. نحو�ه از آگاهي ، علم�ي شناخ�ت نيازمن�د جدي�د محص�والت محيطي عوام��ل تاثي��ر نحوه از اطالع باالخره و بكارگيري

بركاركرد كوتاه مدت و دراز مدت آنها مي باشد.باوجود اينکه مخابرات نوري هنوز درحال تکامل است ،تکنولوژي زيادي يافته وکتابهاي تکام�ل اندازه کاف�ي ب�ه ليزرو في�برنوري کتابها درمحتويات ازاي�ن اس�ت. خيل�ي نوشت�ه شده آنه�ا درباره نظري و رياض�ي خود وارد جزئيات شده اند. براي يک فرد تازه کارممک�ن اس�ت س�طح اي�ن کتابه�ا بي�ش ازح�د مشک�ل باشد . جزوه براي الزم و مفيد اطالعات خواندن براي آنک�ه ضم�ن حاض�ر آموزش ، طراح�ي وکارب�ا ليزر و في�برنوري را ارائ�ه م�ي ده�د بنا با آنک�ه بدون نتاي�ج نظري ورياض�ي مه�م آس�انترباشد. ک�ه دارد داده م�ي شون�د و ه�ر وق�ت که باشن�د اثباتهاي طوالن�ي همراه

مناسب باشد نتايج به زبان فيزيکي توضيح داده مي شوند.

:مقدمه۱۹۶پQQس از اختراع لیزر در سQQال   میالدی، ایده بکارگیری فیQQبر نوری برای ۰

انتقال اطالعات شکQQQQQل گرفت. خQQQQQبر سQQQQQاخت اولیQQQQQن فیQQQQQبر نوری در  اعالم db/km۱۰۰۰ هم زمان در انگلیQس و فرانسQه بQا تضعیفQی   ۱۹۶۶سQال 

شQQد کQQه عمالً در انتقال اطالعات مخابراتQQی قابQQل اسQQتفاده نبود تQQا اینکQQه در ۱۹۷سQال   بQا کوشQش فراوان پژوهندگان، تلفات فیQبر نوری تولیدی شدیداً ۶

کاهQQQQش داده شQQQQد و بQQQQه مقداری رسQQQQید کQQQQه قابQQQQل مالحظQQQQه بQQQQا سQQQQQQیم های هم محور بکاررفتQQQQQQه در شبکQQQQQQه مخابرات بود. فیQQQQQQبر نوری از پالسQ های نور برای انتقال داده هQا از طریQق تارهای سQیلکون بهره می گیرد. یQک کابQل فیQبر نوری کQه کمتQر از یQک اینQچ قطQر دارد می توانQد صQدها هزار مکالمQQQه صQQQوتی را حمQQQل کنQQQد . فیQQQبرهای نوری تجاری ظرفیQQQت انتقال

 گیگابایQت در ثانیQه را فراهQم می سQازند . فیQبر ۱۰ گQیگابایQت در ثانیQه تQا ۵/۲از نوری از چندیQQن الیQQه سQQاخته می شود. درونی تریQQن الیQQه را هسQQته می نامند. هسQته شامQل یQک تار کامالً بازتاب کننده از شیشQه خالQص اسQت. هسQته در بعضQQی از کابل هQQا از پالسQQتیک کQQا مالً بازتابنده سQQاخته می شود، کQQه هزینQQه سQاخت را پاییQن می آورد. بQا ایQن حال، یQک هسQته پالسQتیکی معQموالً کیفیQت شیشQه را ندارد و بیشتQر برای حمQل داده هQا در فواصQل کوتاه بQه کار می رود. حول هسQته بخQش پوسQته قرار دارد، کQه از شیشQه یQا پالسQتیک سQاخته می شود. هسQته و پوسQته بQه همراه هQم یQک رابQط بازتابنده را تشکیQل می دهنQد کQه بQا عQث می شود کQه نور در هسQته تQا بیده شود تQا از سQطحی بQه طرف مرکQز هسQته باز تابیده شود کQه در آQن دو ماده بQه هQم می رسQند. ایQن عمQل بازتاب نور بQه مرکQز

هسته را بازتاب داخلی کلی می نامند. 

:مقدمه

۱۲قطQQر هسQQته و پوسQQته بQQا هQQم حدود   میکرون اسQQت (هQQر ۵میکرون معادل یQک میلیونیQم متQر اسQت)، کQه در حدود اندازه یQک تار موی انسQان اسQت. بسQته بQه سQازنده، حول پوسQته چنQد الیQه

محافظ، شامل یک پوشش قرار می گیرد.یQQک پوشQQش محافQQظ پالسQQتکی سQQخت الیQQه بیرونQQی را تشکیQQل می دهد. ایQن الیQه کQل کابQل را در خود نگQه مQی دارد، کQه می توانQد صQدها فیQبر نوری مختلQف را در بر بگیرد. قطQر یQک کابQل نمونQه

کمتر از یک اینچ است .از لحاظ کلQی دو نوع فیQبر وجود دارد: تQک حالتQی و چنQد حالتی. فیQبر تQک حالتQی یQک سQیگنال نوری را در هQر زمان انتشار می دهQد، در حالQی کQه فیQبر چنQد حالتQی می توانQد صQدها حالQت نور را بQه طور

هم زمان انتقال بدهد .در ادامQه فصQول بQه کلیات فیزیQک نور ، روش سQاخت فیبر نوری

و اجزای یک سیستم مخابرات نوری خواهیم پرداخت.

فصل اول:

مقدمه ای بر مخابرات نوری و لیزر(قوانین فیزیکی و روابط)

منابع نوري درمخابرات و ليزر

) از حروف ابتداي Laser( ليزر ريشQQQQه لغوي کلمQQQQه ليزر :عبارات زير :

"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation« ميالدي توسط انيشتين بيان شد.1917درسال

: ترازهاي انرژي انرژQي هريQک از ذرات اتQم تنهQا مQي توانQد مقاديQر معينQي از انرژي

باشQد ، حالتهاي متناظربQا ايQن انرژQي ها راE2 وE1کوانتيده ماننQد روي انرژ�ي ترازهاي تواند مQي تنهQا الکترون نامندو مQي

حرکت کند. الکترون پاي�ه يQامان�امدارهاي معيQن بنام مدارهاي درحيQن حرکQت روي هريQک از مدارهاي مانQا تابشQي انجام نمي دهد و تنهQا زماني مي توانQد موج الکترومغناطيسي تابش کنQد که

بQه حالQت مانا از هسQته دورتQرازيQک حالQت مانQا بQا انرژQي باالتQر وو کمتQر انرژQي انرژي نزديكتQر بQه هسQته بQا اينصQورت در برود.

بين انرژQي برابراختالف شده تابQش الکترومغناطيسQي موج دوترازانرژي بصورت زيرخواهدبود :

E2-E1=nhf =E∆ درآQن و EکQه تابشي الکترومغناطيسQي موج مفدارانرژQي ∆

و تراز دو انرژQQي وhfبرابراختالف فوتون مقدارانرژي n عددکوانتمي است .

:) stimulated absorption (جذب برانگيخت���������ه E1پايدار پايين تر و يQQك تراز مانQQا اگرالکترونهاي اتمQQي در

قرارگيرنQد ، احتمال بسيار fتحQت تابQش فوتونQي بQا فركانQس  زيادي وجود دارد كQQه الکترونهاي اتQQم بQQا جذب انرژQQي ايQQن

بروند. ايQن E2انرژQي باالتQر فوتون تحريQك شده و بQه تراز ناميده مQQQي شود . الزم بQQQه جذب برانگيخت���هفرآينQQQد

ذکراسQت کQه اتQم تنهQا فوتون هايQي را جذب مQي کنQد کQه انرژQي آنهQا بQا اختالف انرژQي بيQن ترازهايQي کQه انتقال بيQن

باشد. صورت مي گيرد برابر آنها

حالQت برانگيختQه براي :spontaneous() تاب�ش خودبخودالکترونهQا خيلQي وضعيQت پايداري ندارد و الکترونهQا ترجيQح مQي

خود دهنQد بQا پQس دادن وگسQيل انرژQي بQه تراز انرژQي جذبQي را کQQه درآQQن بازگردنQQد . ايQQن فرآينQQدE1مانQQا وپايدار پاييQQن تر

انرژQي تابشQي بQه صQورت يQک فوتون بQا همان فرکانQس جذبQي ناميده مQي شود . خودبخود تاب�ش آزاد مQي شود ، fاوليQه

توجQه داشتQه باشيQد آزادشدن انرژQي ممکQن اسQت غيQر تابشQي به انرژي مولکولها يااتمهاي اطراف افزود شود. باشد و

نوع ديگري از :Stimulated Emission() تاب�ش برانگيختهبرهQم کنQش فوتون واتQم کQه اسQاس کار ليزر بQه شمارمQي آيد ،

اتQم ابتدا تابQش برانگيختQه اسQت . درايQن برهQم کنQش ، الکتروهاي يک E2 انرژQي باالتQر تراز در درحالQت برانگيختQه و وآنگاه هسQتند

∆ که برابر E وانرژQي fموج الکترومغاطيQس فرودي بQا فرکانQس اسQت ، الکترونهاي اتQم برانگيخته E2و E1بQا اختالف انرژQي دوتراز

بروند . در اين گذر، E1را وا مي دارد تا به حالت پايدار پايين تر انرژQي جذبQي اوليQه الکترونهQا بQه شکQل يQک موج الکترومغاطيسي

Qا فرکانسQبf ي شود ، اينQه موج فرودي افزوده مQآزاد شده و ب ناميده مي شود. تابش برانگيخته فرايند

برانگيخته تابش

کاربرد ليزر ب�ه عنوان منب�ع نور حام�ل اطالعات در مخابرات

ايQن نوع ليزرهQا بQه ليزر ديود و يQا :ليزرهاي نيم�ه رس�انا از اجسQام نيمQه رسQا ناکQه درالکترونيQک ليزر تزريقQي نيQز معروفنQد و

کامال شناخته شده اند ساخته مي شوند. مخابرات نوري دارد در ليزر نيQQم رسQQانا کQQه بيشتريQQن کاربرد را

کQه کمبود الکترون PمطابQق شکQل از دو ماده نيQم رسQاناي نوع کQه الکترون اضافQي دارد، تشکيQل nداشتQه ، و نيQم رسQاناي نوع

شده اسQت . وقتQي ايQن دو نيQم رسQانا بQه يکديگQر متصQل مي شونQد، بQQه وجود p_nاتص�ال در محQQل اتصQQال ناحيه اي بQQه نام منطقQQه

مي آيد ومي تواند همانند محيط فعال ليزري عمل مي کند .

مربوط بQQه اتQQم هاي E2 انرژQQي دو تراز p_nنيQQم رسQQاناهاي اتصQQال ناخالصQي E1 وnناخالصQي دهنده هاي اتQم بQه مربوط ايجاد pپذيرنده

مطابQق شکQل مQي کننQد کQه بيQن آنهQا وارونQي جمعيQت بوجود مQي آيQد . اگQر بQه قطQب منفQي يQک منبQع تحريQک n بQه قطQب مثبQت و ناحيQه pناحيQه

نفوذ p بQQQه ناحيQQQه nلکتريکQQQي وصQQQل شود ، الکترونهاي آزاد از ناحيQQQه ، ازميدان الکتريکQي موجود p_n مي کننQد و هنگام گذراز منطقQه اتصQال

و ترکيب باحفره ها pدرآن انرژي کسب کرده و هنگامي ورود به ناحيه ، اين انرژي را به صورت فوتون تابش مي کنند.

: از نظرسQاختاري ، ليزرياقوت مطابQق شکQل ياقوت ليزرشامQQل ميلQQه ياقوت تجارتQQي بعنوان ماده فعال اسQQت کQQه دو قاعده اسQتوانه اي آQن صQيقل خورده و نقره اندود شده اسQت تQا

بتواننQد هماننQد تشديQد کننده عمQل کنند. يکQي آينQه كاملQي باشنQد وقاعده مقدارکمQQQي نقره اندود شده اسQQQت بQQQه طوري كQQQه از

مي توانQد قسQمتي از نور را از خود عبور دهQد . منبQع تحريQک در ايQن نوع ليزر از نوع اپتيکQي اسQت و يQک المQپ مارپيچQي بQا تخليQه

) اسQت کQه بدورکريسQتال ياقوت مدادي flash tubeالکتريکQي () پيچيده شده اسQQت . کريسQQتال ياقوت ناخالQQص rubyشکلQQي(

بوده و ماده فعال آQQQن اکسQQQيدکروم و ماده پايQQQه آQQQن اکسQQQيد الومينيوم اسQت . بعQد از فعال شدن پمQپ انرژQي ، کريسQتال يQا

بQه E1قوت نور باران مQي شود ، يونهاي کروم را از حالQت پايQه مي برد . E3 و E4يکي از دو تراز

  ليزر هاي گازي معموال حجيم هستند و :CO2ليزرگازيو هQر چQه پQر قدرت تQر باشنQد ، اندازه آنهQا بزرگتQر خواهQد بود. درايQQن ليزر هQQا از روش دمQQش تخليQQه الكتريكQQي

استفاده مي شود.

فصل دوم:

منابع نوردرمخابرات نوري

درمخابرات : مناب�ع نوردرمخابرات نوري که دسQQتگاههايي سQيگنالهاي الکتريکQي را بQه سQيگنالهاي نوري تبديQل مQي کننQد منابع يQک سيستم براي نوري منبQع طراحQي شوند. مQي ناميده نوري انتقال نوري از قسQمت هاي بسQيار بQا اهميQت اسQت. ايQن ابزار مي توانQد بسQيار بر روي هزينQه ي تمام شده ي سQيستم موثر باشد.

ابعاد کوچک ، آنچQه از يQک منبQع نوري خوب مورد انتظار اسQت ، (منبQع نور بايQد بتوانQد يQک طول موج مشخص را ت�ک رن�گ بودن

خوب نوري منبع يQک خروجQي آنچQه عمQل در البتQه کند. توليQد هاست.)، فرکانQس از کوچکQي ي محدوده ، پايدارياسQت

(منظور پايداري در شدت و طول موج نور توليQد شده است)، و عمر طوالني است.

منابQع نسQبتا کندي هستند و بنابر :LEDديودهاي نورت�ا ب�ش مناسQب مي باشند. Gbps1ايQن براي کار در سQرعت هاي کمتر از

پهني ازآنهQا خارج مQي شود داراي محدوده فرکانسQي نوري کQه اسQت و ايQن نور بQه صQورت يQک مخروط بزرگ از آنهQا منتشQر مي شود. قيمQت ايQن منابQع کQم اسQت و براي سQيستم هاي چند مودي

مورد استفاده در مخابرات LEDبسQيار مورد اسQتفاده انQد . ديود از نظر نحوه خروج اشعه به دو دسته تقسيم مي شوند :

يکQي از : ) Surface Emitterديود ب�ا تاب�ش از س�طح )انواع ايQن ديود کQه نور از ناحيQه کوچکQي ، بQه طور عمودي

AlGaAsاز جنس نسQبت بQه سQطح پيونQد خارج مي شود و ) Burrus( بQا تغليQظ مختلQف تهيQه مQي گردد ، به نام بروس

چاهکدار به معروف مQي باشQديQا تورفتگQي يQک درآQن و ايQن ديود نوعا . ايجاد شده اسQت ، روش اليQه برداري

موج نانومتربصQورت 850درطول فوتون غير همدوس معموال در پهناي باندکQم بافيQبرهاي چنQد ومنتشQر مQي کنQد

مدي استفاده مي گردد .

) : ايQQن بمعناي هماهنگQQي وهمفازي Coherent(همدوس��ي ازنظرمعي�نبيQن تمام فوتونهQا درگذار بيQن دو تراز انرژQي اتمQي

مثالانهاسQQت . فاز وراسQQتاي انتشار عنوان به نور ليزرکامال خاصQيتي اسQت کQه بQه بهتريQن وجQه همدوس�يهمدوس اسQت

درتابش سQQاير منابQQع نوري متمايQQز مي کند. نور نور ليزر را ازفرودي موج وسيله بQه تابشQي موج چون ، وليزري القايQي

صQورتيکه در ، اسQت شده منابQع نور معمولQي توسQط تحصQيل غي��ر و نورآنهQQا فراينQQد تابQQش خود بQQه خودي تابQQش مي کننQQد

هQر اتQم يQک موج الکترمغناطيس اسQت ،درايQن منابQع همدوس تابQش مQي کندکQه هيQچ رابطQه فازي معينQي بQا موجQي کQه بوسيله اتQم ديگري تابQش يافتQه اسQت ، ندارد . بعالوه ،Q ايQن موج مي

اثر درتوانQد ازهQر ترازي و در هQر راسQتايي تابش يابد. درنتيجQه، تصQادفي بين آنها، افQت و خيQز محسQوسي در تداخQل هاي اسQاسا

شدت نورآنها پديد مي آيد.

نمQي توانند پرتوهاي P - Nديود هاي داراي يQک پيوندگاه همگون هاي لبه از هQم فوتونهQا کنند. همسQو بخوبQي را خود نشري ايQن موجQب مي و يابنQد انتشار مQي آQن پيوندگاه و هQم ازسQطح

بQه يQک رشتQه فيQبرکوچک کيفيQت نQا مناسبي LED شود کQه تزويQج بوسQيله مشکالت ايQن . باشQد پيوند LEDداشتQه داراي هاي

و انرژي بQا شکاف يکسQان غيQر هاديهاي نيمQه از کQه ناهمگون ضريQب شکسQت متفاوت تشکيQل شده اسQت بر طرف مي شود.

ها بارهاي آزاد فقQط در اليQه باريQک فعال مQي تواننQد با LEDدرايQن وشکاف موج طول شوند. ترکيب باز و کرده برخورد يکديگQر

انرژي در مواد فعال و آلياژهاي مختلف آنها در جدول آمده اند. طول موج نور تابشQي بQا توجQه بQه مقدار شکاف انرژي

در نيمه هادي ها از رابطه زير بدست مي آيد:

λ= h c/w

موادآلياژ طول بازهنانومتر) ( موج

انرژي ) ولت) الکترون شکاف

GaAs 900 4/1AlGaAs 800-900 55/1-4/1InGaAs 1000-1300 24/1-95/0

InGaAsP 900-1700 35/1-73/0

طول موج نيمه هاديهاي نورتابش

در ايQن ديود سطح ( :Edge Emitter تاب�ش ازکنار) ب�اديودتابQش بجاي دايره يQک مسQتطيل بQا ابعاد درحدود چنQد ميکرومتر اسQت. پيوندهاي ناهمگون موج نوري را بQه سQمتي از ديود که نشQر از آنجQا صQورت مQي گيرد هدايQت مQي کننQد و مانQع از نشت

شوند. مQي پاييQن و باال سQطح از ايQن ديود بQا اسQتفاده از آQن AlGaAs ه موازاتQاخته شده و نور بQف سQظ هاي مختلQا تغليQب

سQطح پيونQد ازآQن خارج مQي شود . ديواره منطقQه فعال حالQت انعکاس آينQه ماننQد داشتQه و از اتالف انرژQي نورانQي جلوگيري مQQي کنQQد و نور منعکQQس شده از سQQطح مقابQQل کQQه اثرجذب

وانعکاس کمتري دارد بQQا همدوسQQي بيشتري خارج مي شود .شکل نشان دهنده ديودي است که ازلبه تابش مي کند.

LED لبه از تابش نوع

ليزري که :)LD )Laser Diodeديودهاي ليزري سQاختمان ديود ديود بQه زيادي داده شده LEDشباهQت نشان در شکل دارد اي لبQه

هميشQه از لبQه تابQش مي LEDاسQت. ديودهاي ليزري برخالف ديودهاي هQا داراي طيQف فرکانسQي باريQک و مناسب LED هQا در مقابQل LDکنند.

براي کاربرد هاي تQک مودي مQي باشند. داراي طول موج انتشار دقيق مي منتشQر نظQر مورد فرکانسQي محدوده در را کافQي توان و بوده

سازند.

باتشعشع لبه اي AlGaAsديود ليزري

: نوري منابع کاري و مشخص�ات از پارامتره�ا تعدادي مشخصه هايي که در همه ليزر ها مشترک و در بکارگيري آنهاها

حائز اهميت هستند عبارتند از: زمان صQعود منبQع نوري عبارت است از مدت زمان ص�عود :

رسQيدن براي الزم نوددرصد زمان بQه درصQد ده از خروجQي مقدارنهايQي خود درشرايطQي کQه ورودي يQک جريان پله اي باشد.

نوعي صQعود حدود LEDزمان در هQا زمان 250 و ثانيه نانQو تQا 0/1 خوب در حدود LDصQعود 1 ، ثانيQه است.بنابراين نانQو

هستند. LED بسيارسريعتراز ديودهاي LDديودهاي ليزري

فصل سوم:

انواع فیبر نوری و تلفات آن

فصل چهارم:

پاشندگی در فیبر نوری

فصل پنجم:

طول موج قطع و پهنای باند در فیبر نوری

فصل ششم:

سیر تحول در فیبر های نوری

فصل هفتم:

فیبر های نوری آینده

فصل هشتم:

کاربردهای فیبر های نوری

فصل هفتم:

فناوری های ساخت فیبر های نوری

فصل هشتم:

فرآیند کشش فیبر های نوری

فصل نهم:

روش های ساخت تقویت کننده هایفیبر نوری

فصل دهم:

مقایسه فن آوری های رقیب برای ساخت فیبر های نوری

فصل یازدهم:

مشخصات فنی فیبر های مخابراتی

فصل دوازدهم:

انواع فیبر نوری وتست عیب یاب لیزی

(OTDR)

) Single-Modeفیبرهای تک حالته (بمنظور ارسQال یQك سQیگنال در هQر فیQبر نوری اسQتفاده مQی شود نظیQر : تلفن.بQQه طور کلQQی فیQQبرهای تQQک حلقQQه ای در شبکQQه های مخابراتQQی برحسQب نیاز در طول موجهQا و سQیستمهای نوری مختلQف اسQتفاده مQی

میكرون قطر) ۹شوند. فیQبرهای تك حالته دارای یك هسته كوچك ( تقریبا۱۳۰بوده و قادر بQه ارسQال نور لیزری مادون قرمQز( طول موج از تQا ۰

نانومتر) می باشند.۱۵۵۰ Single modeفیQبر های نوری تQک مدی بQا ضریQب شکسQت    پله ای

Step index  

Single modeفیQبر های نوری تQک مدی بQا ضریQب شکسQت تدریجی Graded index  

) Multi-Modeفیبرهای چندحالته (بمنظورارسQال چندیQن سQیگنال در یQك فیQبر اسQتفاده مQی شود نظیQر: شبكQه

۵/۶های كامپیوتری. فیQQبرهای چنQQد حالتQQه دارای هسQQته بزرگتQQر ( تقریبا ۲ می باشند.LEDمیكرون قطر)و قادر به ارسال نور مادون از طریق   Multi mode StepفیQبرهای نوری چنQد مدی بQا ضریQب شکسQت   پله ای  

index  

عمالً ایQن دسQته از فیبرهQا بدلیQل عدم اسQتفاده در شبکQه فیQبر مخابراتQی سQا خته نمی شود. 

  index Multi modeفیQبرهای نوری چنQد مدی بQا ضریQب شکست تدریجی

Graded - فیبرهای پیشرفته2

ایQن فیبرهQا در مقایسQته بQا فیQبرهای معمولQی دارای تلفات بسQیار کمQی مQی باشد و بیشترین کاربرد را در شبکه مخابرات امروزه دارند.

 فیQبر دو غالفQی : ایQن نوع فیQبر بQا غالف تQو رفتQه دارای تضعیQف پاییQن ، باالتریQن

دارا مQQی باشد. جهQQت 1310پهنای بانQQد و کمتریQQن پاشندگQQی در طول موج شناختQQQن ایQQQن نوع فیQQQبر کارخانQQQه سQQQازنده روی کابلهای مربوطQQQه حرف

)درج مینماید.smاختصاری( 

اپتQی 1550فیQبر بQا پاشندگQی شیفQت داده شده: ایQن نوع فیQبر در طول موج موم شده اسQQQQQQت  کارخانQQQQQQه سQQQQQQازنده روQی کابلهای مربوطQQQQQQه حرف

) درج می نماید.DSFاختصاری(

فیQبر حافQظ پالریزاسQیون: پالریزاسQیون سQیگنال، در طول مسQیر حفQظ مQی )عالمQت PMFشود ودرگیرنده های بسQیار حسQاس بQه فاز اسQتفاده مQی شود (

اختصاری این نوع فیبرها می باشد. 

فیQبر بQا پاشندگQی شیفQت داده شده زیQر صQفر: در ایQن نوع فیQبر کQه جدیQد تریQن محصQول کارخانجات فیQبر سQازی مQی باشQد پاشندگQی سQیگنال بQه صQفر مQی

) معروف می باشند.NZرساند این نوع فیبرها به فیبر( فیQبر بQا پاشندگQی صQاف شده: ایQن فیQبر دارای پهنای بانQد بسQیار باال بوده و محدوده عملیاتQQQی آQQQن وسQQQیع مQQQی باشQQQد و کارخانQQQه سQQQازنده از حروف

) برای شناخت آن استفاده می نماید.DFFاختصاری(

: - OTDR Optical time domain reflectometer یا بازتاب سنج نوری)عیب یابی لیزر(

OTDR عبارت مخفف Optical time-domain

reflectometer ت که درQنج  نوری اسQی بازتاب سQه معنQه بQک محدوده زمانQی کار مQی کنQد و برای عیQب یابQی در شبکه های

لیزری مورد استفاده قرار می گیرد .

OTDR فیبری داخQل شبکQه بQه را نوری پالQس های یQک سQری تزریQق مQی نمایQد و همچنیQن انتهای شبکه فیQبر نوری را از طریق

شکست نوری تشخیص می دهد .در حال کابل امپدانQس توانQد مQی ایQن طریQق از دسQتگاه ایQن تسQت را اندازه گیری نمایQد ، توان پالQس های بازگشتQی محاسبه مQی شونQد و جمQع مQی شونQد و بQه صورت بازه ای از زمان در

طول فیبر نوری برای ما به صورت نمودار ترسیم می شوند . مQی شود طول و تضعیQف یQک فیبر OTDRاز طریQق یQک دسQتگاه

نوری (شامQل تکQه های فیوژQن شده و سQر کابQل هQا )را محاسبه کرد .

دسQتگاه یQک طریQق قبیل OTDR از از ، ایرادات شود مQی پارگی ها ، و تلفات توان فیبر را دیQد و محل آQن را مشخص کرد

.

دستگاه نوری فیQQبر های سQQیستم اندازی راه منظور بQQه

بQا نمایشگرهای گرافیکQی، نقQش مهمی را OTDRهای همراه

برای متخصQصان نصQاب ایفQا می کننQد و توانایQی های بی نظیری

OTDRرا در اختیار آنها قرار می دهند ، پس اصل اول آموزش

به متخصصان سیستم فیبر نوری است .

مشخصQه هQا و نمودارهای مسQیر فیQبر نوری نصب شده ذخیره

آن از بتوان گردیQد مشکQل دچار اگQر آینده در تQا مQی شونQد

استفاده نمود .

در صQورتی کQه در سQیستم های نصQب شده ایرادی بوجود بیاید ، شده  ذخیره تا OTDRنمودارهای بود خواهنQد مفیQد بسQیار

متخصQص متوجQه شود کQه تغییرات در چQه نقطه ای اتفاق افتاده برای یافتQن ایرادات نیاز بQه یک اپراتور OTDRاسQت. اسQتفاده از

را ایراد راحتی بQه دارد کQه ای تجربQه بQا بتوانQد تQا دارد خQبره بیابQد . ایQن موضوع وقتQی صQادق اسQت کQه بQا فواصل زیاد کار داشتQه باشیQم ،یQا از تکQه هQا نزدیQک بQه هQم و کانکتورهQا و پQل ها

استفاده شده باشد.

OTDR با انواع مختلفی از فیبر ها و انواع مختلفی از طول موج ها تست کلQی صQورت بQه کند. مQی های OTDRکار موج طول در

کار می کند .nm 1625 و    nm 1550بیشتر از   بQه یQک پالQس نوری خالصQه می شود ، OTDRرنQج فعالیQت نوری یQک

سیگنال تجمQع زمان و ورود، حسQاسیت Q،نوری پالQس بانQد پهنای برای بهتQر شدن رنQج اندازه گیری بQا هQم ترکیQب مQی شوند و عرض پالQس هQا و زمان تجمQع ، توسQط اسQتفاده کننده قابQل تنظیQم است ،

و در صورت نیاز قابل کم و زیاد شدن می باشد  .

یک پالس لیزر طوالنی تر رنج فعالیت و اندازه گیری تضعیف واضح تری در فاصQله بیشتری را فراهم مQی آورد. برای مثال ، استفاده از یQک طول پالQس طوالنQی، محاسQبهء تضعیQف در یQک فاصQله طوالنQی تا

یک رخداد 100 ایQن مورد در امQا ، را ممکQن مQی سQازد کیلومتQر کیلومتری اتفاق بیفتد. این موضوع 1نوری مQی توانQد در فاصQله ی

برای بهینQه سQازی یQک لینQک بسQیار مفیQد اسQت ،Q امQا وقتQی سQعی می داشت. یک طول اسQتفاده کمتری  خواهQد بیابQد را تQا خطاهQا کنQد موج کوتاه وضوح فاصQله را بهبود خواهد بخشید . طول قابل اندازه

نام دارد. dead zoneگیری از یک رخداد نوری "زاویه بی روح"

تعامل تئوری یک طول  پالس و زاویه بی   ارائه شده 1روح به صورت جدول شماره

است :

یک موضوع جالب برای استفاده کننده ها OTDRزاویه بی روح یک بخش تقسیم می شود. 2است. زاویه بی روح به

- "رخداد زاویQه بQی روح" بازتابQی اسQت از یQک رخداد یQا گسستگی 1گیری شده اندازه روح بی زاویQه ، حالQت ایQن در . اسQت نوری (جدول بازتاب مقدار و موج طول ترکیب یQک بQه دارد بسQتگی

) .1شماره - یQک "تضعیQف زاویQه بQی روح" بQه یQک رخداد غیQر بازتابQی وابسته 2 

اسQت . در ایQن موقعیQت، زاویQه بQی روح اندازه گیری شده بQه یک ) .1ترکیب از طول پالس بسته است (جدول شماره

بوسQیله متوسQط سازی OTDRتجمQع یQک موج زمانQی ، حسQاسیت افزایQش می زمانQی تجمQع مجذور بQا . حسQاسیت اسQت دریافQت

برابر 4 برابر شود،Q حساسیت 16یابQد . بنابرایQن اگQر زمان تجمQع خواهQد شQد . ایQن موضوع حسQاسیت را، بQا زمان های تجمQع از چند

ثانیه به چند دقیقه محدود می کند .

برای اندازه گیری چندیQن فیQبر اسQتفاده می OTDRزمانQی کQه از یQک شود، نمودار خروجQی ممکQن اسQت جای ایراد صQحت و سQالمت فیبر ضریب هQم کنار فیQبر چنQد کQه اسQت ایQن علQت . بدهQد نشان را

نور بیشتQر نسبت 2پراکندگQی های کQل دارنQد ، بنابرایQن فیQبر شماره کQه در سQر دیگر قرار OTDRبQه فیQبر شماره یQک خواهQد داشQت ، و

در فقط . دهQد مQی نشان را باال الس و طبیعQی غیQر حالQت دارد تQا سQیگنال بQا هQم ترکیQب شونQد اتالف  صQحیح محاسبه 2صQورتی کQه

طرف 2 در هر OTDRخواهQد شQد . بQه همیQن خاطQر نیاز اسQت کQه فیQبر قرار بگیرد و بQه ایQن صQورت تلفات پیونQد کابQل هQا و تلفات پشت

به پشت دقیقتر اندازه گیری می شوند. بسیار باالست از آنجا که بر پایه OTDRدقت اندازه گیری تئوری یک

از بهتر بQا دقQت ذاتQی پالQس سQاعت یQک و  افزار نرم % 0.01یQک است .

فصل سیزدهم:

اجزاء سیستم های انتقال فیبر نوری

فصل چهاردهم:

سیستم های انتقال فیبر تقویت کننده های نوری درنوری

فصل پانزدهم:

آشکار سازهای و هدایتگر های سیستم های مخابراتی نورینوری در

:منابع