رشته نوري باريك تر از مو
نويسنده:مريم عظيم زاده
داستان هاي تولد فيبرهاي نوري سيليكوني
تولد رابرت مائورر
از سال 1854 كه جان تيندال در انجمن سلطنتي توانست اثبات كند كه امواج نوري مي توانند خم شوند و در طول يك مسير انتقال پيدا كنند، تلاش هاي بسيار زيادي صورت گرفت تا اين ايده به صورت عملي هم اجرا شود.در سال 1880 الكساندر گراهام بل دستگاه «تلفن نوري» را كشف كرد .اين دستگاه اين قابليت را داشت كه امواج صوتي را از طريق يك پرتو نوري انتقال دهد.بل نور خورشيد را روي يك آينه تجمع داد و بعد توسط يك مكانيسم خاص، صوت را از طريق اين امواج نوري به انتهاي مسيري كه انتخاب كرده بود انتقال داد.ولي كار او داراي نقص ها و مشكلات زيادي بود كه نتوانست به صورت كامل اجرا شود.
در خلال سال هاي 1880 تا 1898 محققان بسياري كوشيدند تا امواج نوري را از طريق كابل ها انتقال دهند كه برخي از آنها منجر به اختراعاتي نظير چراغ هاي اتاق عمل، تلويزيون و لامپ هاي قوس الكتريكي شدند.
در سال 1930 يك دانشجوي پزشكي آلماني به نام هاينريش لم موفق شد تا از طريق نور يك لامپ تصاويري از وضعيت درون بدن بيمار تهيه كند.تلاش هاي او منجر به شكل گيري دستگاه آندوسكوپي اوليه شدند.ولي كيفيت تصاوير او چندان قابل قبول نبود.در سال هاي 1954 تا 1964 تحقيقات بيشتري روي انتقال سيگنال هاي نوري انجام گرفت اما تمامي اين تحقيقان از نقطه ضعف بزرگي رنج مي برد و آن از بين رفتن مقدار زيادي از سيگنال هاي نوري در طول مسير و در نتيجه هدر رفت اطلاعات بود.اغلب انتقال هاي نوري ارائه شده تا آن زمان از طريق لامپ بود تا اينكه يك دانشمند آمريكايي به نام الياس سينتر نظريه اي ارائه كرد كه با استفاده از يك فيبر با سطح مقطع خيلي كوچك، نور مي تواند به راحتي منتقل شده و كمتر از بين رود.اين پيشنهاد براي دستگاه هاي پزشكي چون آندوسكوپي موثر بود ولي براي انتقال امواج مخابرات هنوز هم هدر رفتن سيگنال زياد بود.
فيبر سيليكوني متولد مي شود
او در نظريه خود پيشنهاد كرده بود كه اگر از شيشه خالص در ساختار اين دستگاه ها استفاده شود، مشكلات به حداقل مي رسد.اين ايده در حد حرف باقي ماند تا سال 1966 فرا رسيد و دكتر رابرت مائورر درگير اين پروژه شد.دكتر مائورر يك فيزيكدان آمريكايي بود كه چند سالي رئيس بخش فيزيك كمپاني شيشه كورنينگ بود.دكتر مائورر مدرك دكتراي فيزيك خود را از دانشگاه ام آي تي دريافت كرده بود و تصميم داشت كه با توجه به پيشنهاد كائو و با استفاده از سيليكون، يك فيبرنوري جديد طراحي كند.
در سال 1970 او و همكارانش دونالد كك و پيتر شولتز موفق شدند اولين فيبر نوري مخابراتي را با روشي جديد كه بر مبناي پوشاندن لايه اي سيليكون به روي تيتانيوم و قرار دادن درون يك لوله كوارتزي بود، توليد كنند.فيبر نوري كه مائور و دستيارانش اختراع كردند، از جهات بسيار زيادي حائز اهميت بود.اما مهم ترين ويژگي آن رفع تمام مشكلاتي بود كه محققاني چون كائو و قبل تر از او نتوانسته بودند راهي برايشان پيدا كنند.فيبر نوري مائور و همكارانش 65000 بار بيشتر از يك سيم مسي اطلاعات را انتقال مي داد.اين به معني آن بود كه هدر مي رفت سيگنال هاي نوري به كمترين حد ممكن مي رسد.اختراع اين گروه سبب تحولي در كابل هاي مخابراتي و سيستم هاي انتقال اطلاعات شد.دكتر مائورر و همكارانش توانستند اين كار را به صورت پتنت ثبت كنند.و دكتر مائورر توانست افتخارات زيادي را با كشف خود به دست بياورد.
1854
1880
1930
1961
1964
دكتر كائوي انگليسي پيشنهاد استفاده از شيشه را در فيبر مور نظر سينتر مطرح كرد.
فوايد استفاده از فيبرهاي نوري
از طرفي باريك بودن فيبرنوري در مقابل سيم مسي باعث مي شود تا در يك كابل تعداد بيشتري فيبرنوري در قياس با سيم مسي قرار بگيرد.پس امكان خدمات دهي مخابراتي از طريق اين فيبرها بيشتر بوده و در آن واحد تعداد بيشتري خطوط تلفن و اينترنت در يك منطقه پوشش داده مي شود.كاهش هدر رفت سيگنال هاي نوري هم در فيبرهاي نوري نسبت به سيم هاي مسي باعث مي شود تا سيگنال ها با هم تداخل نداشته باشند و همچنين از ولتاژهاي كمتري براي انتقال جريان الكتريسيته استفاده شود كه به شدت هزينه ها را كاهش مي دهد.جنس شيشه اي اين فيبرها هم سبك و قابل انعطاف بوده و به راحتي آتش نمي گيرند.
از جمله كاربردهاي بسيار مهم فيبرهاي نوري دستگاه هاي تصويربرداري پزشكي نظير آندوسكوپي و لاپاروسكوپي و نيز تصويربرداري مكانيكي كه براي تصويربرداري از درون لوله هاي آب و فاضلاب و نيز سيستم هاي موشك و ماهواره به كار مي روند، هستند.
فيبر نوري چيست؟
روكش فلزي
هسته
پوشش پلاستيكي
فيبرهاي نوري به دو دسته تقسيم مي شوند:
مدل هاي تكي و مدل هاي چند تايي
فيبرهاي نوري
فرض كنيد مي خواهيد يك پرتو را از درون يك راهروي باريك عبور دهيد، اگر مسير خميده باشد براي اينكه نور را به مسير اصلي و مستقيم برگردانيد چه مي كنيد؟ اگر از يك آينه استفاده كنيد، در قسمتي كه خميدگي وجود دارد نور بازتابيده شده و دوباره وارد مسير مي شود و اگر پيچ و خم زياد باشد بايد تعداد آينه ها و زاويه قرار گرفتن آنها نسبت به يكديگر را هم بررسي كنيد.در يك فيبرنوري هسته همان راهروي باريك و پوشش فلزي نقش آينه ها را دارند.پوشش فلزي به هيچ وجه نوري جذب نمي كند بلكه تمام آن را باز مي تاباند.براي جلوگيري از هدر رفت سيگنال ها در اين فيبرها بايد از ناخالصي ها شيشه اجتناب كرد؛ به همين دليل جنس شيشه و طول موج در فيبرهاي نوري بايد به دقت مورد بررسي قرار بگيرند.
1966
1970
دكتر مائورر و همكارانش فناوري فيبرنوري سيليكوني را كشف كردند.
1975
ايالات متحده براي اولين بار از فيبرنوري درساخت كامپيوتر استفاده كرد
1977
براي اولين بار در شهر شيكاگو اولين سيستم مخابراتي فيبرنوري استفاده شد و از طريق آن 672 كانال صوتي منتقل شد.
2011
امروزه بيش از 80 درصد حجم انتقال اطلاعات دنيا از طريق فيبرهاي نوري است.مائورر و همكارانش به اندازه 25 ميليون كيلومتر در پيشرفت هاي ارتباطاتي بشر نقش مهمي دارند.
منبع:همشهري دانستنيها شماره32