بررسی و آشنایی با فیبر نوری

بخشی از فهرست مطالب پروژه بررسی و آشنایی با فیبر نوری

فصل

فیبر نوری

فصل

سیستمهای مخابراتی

مدولاتور

تزویج کننده مدولاتور

کانال اطلاعات

پردازشگر سیگنال

محاسبه سطوح توان بر حسب دسیبل

فصل

طبیعت نور

طبیعت ذره¬ای نور

مزایای تارها

کاربردهای مخابرات تار نوری

فصل

ساختارهای مخابرات

برج¬های خودپشتیبان

سازمان ماهواره¬ای ارتباطات

شرکت PANAM SMAT

اتحادیه ارتباطات تلفنی بین¬الملل

کنسول ITU

بخش ارتباطات رادیویی

چکیده
از کجا مرور تاریخی این موضوع را شروع کنیم؟? نورهمیشه با ما بوده است . مخابرات با استفاده از نور در اوائل دوران پیشرفت بشری ، از زمانی که بشر ابتدا با استفاده از علامت دادن با دست پیام خود را ارسال می‌کرد، شروع شده است . این خود بطور بدیهی یک نوع مخابرات نوری است و در تاریکی قابل اجرا نمی‌باشد . درخلال روز ،منبع نور برای سیستم مورد مثال خورشید است . اطلاعات از فرستنده به گیرنده روی پرتو نور خورشید حمل می‌گردد . نور برحسب حرکات دست تغییر وضعیت داده و یا مدوله می‌گردد . چشم پیام را آشکار کرده و مغز پردازش لازم را روی آن انجام می‌دهد . در این سیستم ، انتقال اطلاعات کُند ، میزان اطلاعات قابل انتقال در یک زمان معین محدود و احتمال خطا زیاد است . سیستم نوری دیگری که برای مسیرهای طولانی‌تر مفید است ارسال علائم دودی است . پیام با استفاده از تغییر شکل دود حاصل از آتش ارسال می‌گردیده است. در این سیستم به طرح و یادگیری یک رمز بین فرستنده و دریافت‌کننده نیاز می‌باشد. این سیستم  با سیستمهای جدید مخابرات دیجیتال که درآن از رمزهای پالسی استفاده می‌شود قابل قیاس است .
در سال ۱۸۸۰ الکساندر گراهام بل یک سیستم مخابرات نوری به نام فوتوفون را اختراع کرد . در این  سیستم ، بل از آئینه نازک که توسط صدا به لرزه در می‌آید استفاده نمود . نور خورشید منعکسه از این آئینه اطلاعات را حمل می‌کند . در گیرنده ، این نور خورشید مدوله شده به سلنیوم هادی نور اصابت می‌کند و در آن به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود . این سیگنال الکتریکی در یک تلفن مجدداً به سیگنال صوتی تبدیل می‌گردد . با وجودی که سیستم فوق نسبتاً خوب کار می‌کرد هرگز یک موفقیت تجارتی کسب نکرد . ابداع لامپهای ساخته بشر منجر به ساخت سیستمهای مخابراتی ساده مثل چراغهای چشمک زن بین دو کشتی و یا بین کشتی و ساحل ، چراغهای راهنمای اتومبیلها ویا چراغهای راهنمائی گردید . در واقع هر نوع چراغ راهنما در اصل یک سیستم مخابرات نوری است .
تمام سیستمهای شرح داده شده فوق دارای ظرفیت اطلاعاتی کمی هستند . یک جهش اساسی که منجر به ایجاد سیستمهای مخابرات نوری با ظرفیت زیاد شد کشف لیزر بود که اولین نوع آن در سال ۱۹۶۰ ساخته شد . لیزر یک منبع انتشار نور با عرض باند کم مناسب ، قابل استفاده به عنوان حامل اطلاعات را فراهم می‌آورد . لیزرها قابل قیاس با منابع فرکانس رادیوئی مورد استفاده در مخابرات معمولی هستند . سیستمهای مخابرات نوری هدایت نشده (بدون تار) کمی بعد از کشف لیزر توسعه یافتند . مخابره اطلاعات توسط پرتوهای نوری که در جو سیر می‌کنند به آسانی انجام گردید . نقاط ضعف عمده این سیستمها عبارتند از :نیاز به یک جوّ شفاف ، نیاز به داشتن دید و مسیر مستقیم به فرستنده و گیرنده ، و احتمال آسیب رسیدن به چشم بیننده‌ای که به طور ناآگاهانه ممکن است به پرتو نگاه کند . موارد استفاده اولیه سیستمهای نوری ، هر چند محدود ، باعث ایجاد علاقه به سیستمهای نوری شد که بتواند پرتو نور را هدایت کند و بر معایب ذکر شده در ارسال هدایت نشده نور غلبه نماید .
بعلاوه ، پرتو هدایت شده می‌تواند در گوشه‌ها (انحراف مسیر) خم شود و خطوط انتقال آن می‌توانند در زیر زمین کار گذاشته شوند . کارهای اولیه انجام شده روی سیستمهای لیزری جوی اکثر اصول نظری و خیلی از ادوات لازم برای مخابرات نوری را فراهم نموده‌اند . در خیلی از موارد دیودهای نورگسیل (LED ) که به باریکی لیزر هم نیستند مناسب می‌باشند .
در سالهای ۱۹۶۰ جزء کلیدی در سیستمهای عملی تاری ، یعنی یک تار با کارائی مناسب ، وجود نداشت . هر چند که ثابت شده بود نور می‌تواند توسط یک تار شیشه‌ای هدایت شود ، تارهای شیشه‌ای موجود بیش از اندازه نور را تضعیف می‌نمود . در سال ۱۹۷۰ اولین تار واقعی با افت کم ساخته شد و مخابرات تار نوری عملی گردید . این موضوع درست ۱۰۰ سال پس از آزمایش جان‌تیندال فیزیکدان انگلیسی بود که به مجمع سلطنتی نشان داد که نور می‌تواند در طول یک مسیر منحنی در بخار آب هدایت شود . هدایت نور توسط تارهای شیشه‌ای و توسط بخار آب شواهدی بر یک پدیده واحد هستند ( پدیده انعکاس داخلی کلی).
مقدمه
یک گرایش از مهندسی برق است که خود به دو زیر مجموعه میدان و امواج و سیستم تقسیم می‌شود. در گرایش سیستم هدف فرستادن اطلاعات از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر است. اطلاعات معمولاً به صورت سیگنال‌های الکترونیکی وارد " فرستنده " می‌شوند، با روشهای مختلف به "گیرنده" انتقال پیدا می‌کنند، و سپس دوباره به سیگنالهای الکترونیکی حامل اطلاعات فرستاده شده تبدیل می‌گردند. مدیومهای ( محیط‌های ، کانالهای ، رسانه‌های ) انتقال سیگنالها از فرستنده به گیرنده شامل سیم مسی ( زوج سیم ، کابل هم محور )، امواج رادیویی   ( بی‌سیم )، موجبرها ،و فیبرنوری می‌شوند.
سیگنالها و سیستم‌های مخابراتی به دو نوع تقسیم می‌شوند : آنالوگ و دیجیتال. سیگنال‌های آنالوگ دارای مقادیر پیوسته در زمانهای پیوسته هستند، در حالی که سیگنالهای دیجیتال فقط در زمانهای معینی ( samples ) دارای مقادیر گسسته ( مثلاً ۰یا ۱ ) هستند. رادیوهای AM و FM و تلفن‌های شهری نمونه‌هایی از سیستم‌های مخابراتی آنالوگ هستند. مودم‌های کامپیوتر، تلفنهای همراه جدید، و بسیاری از دستگاههای جدید دیگر مخابراتی با سیگنالهای دیجیتال کار می‌کنند.
اهداف اصلی مهندسی مخابرات عبارتند از فرستادن اطلاعات با بالاترین سرعت ممکن (برای‌سیسم‌های دیجیتال ) ، پایین ترین آمار خطا ، و کمترین میزان مصرف از منابع (انرژی و پهنای باند). برای دستیابی به این اهداف و تجزیه و تحلیل عملکرد سیستم‌های مخابراتی ، این رشته مهندسی از آمار و احتمالات بهره فراوانی می‌گیرد .