وبلاگ

در استفاده از مالتی پلکس تقسیم زمانی، نرخهای انتقالی که معمولاً استفاده می شوند 2/5، 10، 40 گیگابیت برثانیه اند. اما مدارات الکترونیکی که انتقال با چنین نرخ هایی را محقق می کنند ضمن پیچیدگی گران نیز هستند. به علاوه برخی مسائل تکنیکی نیز کاربرد این روش را محدود می کند به عنوان نمونه میزان تاثیر پاشندگی رنگی در نرخ بیت 10 گیگابیت برثانیه شانزده بار بیشتر از نرخ بیت 2/5 گیگابیت برثانیه است. همچنین مقادیر بزرگتر توان انتقال که برای نرخ بیت های بیشتر لازم است سبب بروز آثار غیر خطی می شوند که برکیفیت شکل سیگنال تاثیرمی گذارد. پاشندگی مد پلاریزاسیون نیزمسافتی را که نور قادر است بدون خراب شدن طی کند محدود میکند. بنابراین روش دیگر برای افزایش ظرفیت آن است که چندین کانال با طول موجهای مختلف را در کنار هم قرار داده به طور همزمان برروی یک فیبر منتقل کنیم. این روش که تحت عنوان مالتی پلکس تقسیم طول موج شناخته می شود ما را قادر خواهد ساخت که تعدادی زیادی کانالهای بانرخ بیت 2/5 تا 40 گیگابیت بر ثانیه را به یکباره به وسیله یک فیبر انتقال دهیم.
هدف ما در این متن آشنایی با قطعات مختلفی است که در این سیستمها استفاده می شوند. در این راستا ضمن آشنایی با اصول عملکرد هر قطعه مشخصات اصلی و نیز ساختارهای مختلف آنها را بیان می کنیم. این قطعات شامل لیزر، قفل کننده طول موج، مدولاتور، ترانسپوندر، اینترلیور، مالتی پلکسر / دی مالتی پلکسر، فیبر، کوپلر، تقویت کننده، ایزولاتور، سیرولاتور، سوییچ، تبدیل کننده طول موج، فیلتر، تضعیف کننده و آشکارساز هستند.
فصل اول:
1-1) فیبر نوری

فیبر نوری عمل هدایت امواج نور را باحداقل تضعیف انجام می دهد. فیبر نوری شامل هسته ای شیشه ای است که به طور کامل به وسیله یک پوشش شیشه ای با ضریب شکست کمتر احاطه شده است. شیشه ها با عناصر آلاینده مشخصی مخلوط می شوند و به این ترتیب است

 که ضرایب شکست آنها تنظیم می شود. فیبر شیشه ای قابلیت انتقال نور را با سرعتی حدود دو سوم آن درخلا را داراست. انتقال نور در فیبر نوری براساس اصل بازتابش کلی داخلی صورت می گیرد. بسته به زاویه تابش نور به فصل مشترک دو ماده با ضرایب شکست مختلف مقداری از نور منعکس می شود و بقیه در عبور به محیط دوم شکست می یابد.

بازتابش کلی وقتی صورت میگیرد که پرتوها از ماده ای باضریب شکست بیشتر به ماده ای با ضریب شکست کمتر تابیده شوند و زاویه تابش بیشتر از زاویه بحرانی باشد. زاویه بحرانی زاویه تابشی است که به ازای آن زاویه شکست نور در محیط دوم 90 درجه است. هسته نسبت به پوشش ضریب شکست بزرگتری دارد ولذا پرتوهایی که با زاویه بیشتر از زاویه بحرانی به فصل مشترک برخورد می کنند انعکاس می یابند. چنانچه پرتویی چنین شرطی را برآورده نکند، شکست می یابد با کنترل زاویه ای که نور به داخل فیبر تابانده می شود شرط زاویه بحرانی برآورده می شود.
2-1) فیبر چند مد و تک مد
فیبرهای نوری به دوگروه چند مد و تک مد تقسیم می شوند. فیبرهای چند مد شامل دو دسته فیبرهای با ضریب شکست پله ای و فیبرهای با ضریب شکست تدریجی هستند. در فیبر با ضریب شکست پله ای مقدار ضریب شکست در کل هسته، یکنواخت است و در مرز هسته و غلاف به طور ناگهانی تغییر می کند. توجه به این نکته حائز اهمیت است که دو مد باید مسافتهای مختلفی را برای رسیدن به انتهای فیبر طی کنند. اختلاف زمان رسیدن پرتوهای نور به انتهای فیبر تحت عنوان پاشندگی مدی شناخته می شود و با افزایش مسافت انتشار افزایش می یابد. این پدیده موجب کیفیت نامطلوب سیگنال درگیرنده شده و در نهایت مسافت انتقال را محدود می کند. همین مساله دلیل عدم استفاده از فیبرهای چند مد در فواصل طولانی است.
به منظور جبران ویژگی نامطلوب فیبر چند مد با ضریب شکست پله ای فیبرهای باضریب شکست تدریجی ساخته شدند. در این فیبرها ضریب شکسته هسته به طور تدریجی ازمرکز هسته به سمت بیرون کاهش می یابد و لذا نوری که در نزدیکی مرکز هسته منتشر می شود ضریب شکست بزرگتری را نسبت به نوری که دورتر از مرکز حرکت می کند می بیند. به این ترتیب نوری که مسیر کوتاهتری را می پیماید آهسته تر از نور طی کننده مسیر طولانی تر حرکت میکند و همه پرتوها در مدت زمانی تقریباً یکسان به مقصد رسیده پاشندگی مدی کاهش می یابد. پس نور در فیبر با ضریب شکست تدریجی مسیری منحنی شکل را طی می کند.
گروه دوم فیبرهای نوری یعنی فیبرهای تک مد دارای قطر هسته به مراتب کوچکتر از فیبرهای چند مد هستند و فقط یک مد نوری در داخل هسته منتشرمی شود. بنابراین کیفیت سیگنال به نحو بهتری در طی مسافات طولانی حفظ میشود و پاشندگی مدی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این عوامل منجر به ظرفیت پهنای باند بیشتر نسبت به فیبرها چند مد به دلیل ظرفیت زیاد حمل اطلاعات و تلفات ذاتی کم، برای کاربردهای با مسافات طولانی و پهنای باند زیاد نظیر WDM ارجمند.
انتقال نور در فیبرهای نوری با چندین چالش همراه است که باید مدنظر قرارداده شوند. این چالشها عبارتند از تضعیف یا به عبارتی کاهش شدت سیگنال یا تلفات توان نوری در حین انتشار در فیبر، پاشندگی یاپهن شدگی پالسهای نوری در طی حرکت آنها در طول فیبر، آثار غیرخطی یا آثار انباشته شونده ناشی از برهم کنش نور باماده ای که نور د رآن منتشر می شود که نتیجه اش تغییرات امواج نوری و بر هم کنش بین آنهاست.