סיב אופטי – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
הגהה |
מ הסרת הפניה ללא קישור, הסרת קישורים עודפים |
||
שורה 1:
[[קובץ:Fibreoptic.jpg|שמאל|ממוזער|250px|סיבים אופטיים]]
'''סיב אופטי''' הוא [[סיב]] מחומר שקוף (בדרך כלל [[זכוכית]]) המאפשר העברת [[אור]] מקצהו האחד לאחר, ומבוסס על העקרון ה[[פיזיקה|פיזיקלי]] הנקרא [[החזרה גמורה]] (או החזרה מלאה) של [[אור|קרן אור]]. את הרעיון להשתמש בסיבי
==מבנה וטכנולוגיה==
שורה 11:
הסיב מורכב מליבה (core) ומעטפת (cladding) ששתיהן שקופות. [[מקדם שבירה|מקדם השבירה]] של הליבה גבוה מעט מזה של המעטפת החיצונית ובכך יוצר מצב בו קרני האור "לכודות" בתוך הסיב ונעות לאורכו גם בפניות או בפיתולים. המעטפת מצופה בשכבת מגן דקה נוספת (jacket) עשויה מפלסטיק, שמטרתה להגן על המעטפת מפני שריטות ומכות (האור אינו מתקדם בתוך שכבה זו אלא רק בתוך שכבות הזכוכית הפנימיות). חוזק מכני מוקנה על ידי עטיפה בשכבת מגן נוספת (לרוב מ[[קוולר]]) ששומרת על שלמות השכבות הפנימיות ומונעת כיפוף יתר. ב[[תקשורת אופטית]] האותות בסיב האופטי הם בתחום ה[[תת אדום|אינפרה אדום]] בשלושה תחומים עיקריים של [[אורך גל|אורכי גל]]: סביב 850 [[ננומטר]], סביב 1310 ננומטר, או סביב 1550 ננומטר. מאחר שהנחת כבלים אופטיים היא פעולה יקרה ומורכבת המצריכה תיאום בין גופים רבים, [[כבל סיב אופטי]]{{אנ|Optical fiber cable}} מכיל בדרך כלל כמה עשרות סיבים אופטיים כדי למזער צורך בהחלפת הכבל. השימוש בסיבים בתקשורת הוא בדרך כלל בזוגות; סיב אחד משמש לשליחת נתונים והשני לקבלתם.
סיבים אופטיים נחלקים לשני סוגים:
* חד-אופֶן ('''singlemode''') - סיבים בהם מועבר מידע ב[[אופני תנודה עצמיים|אופן]] (mode) יחיד על מנת למנוע הפרעות ולהגיע למרחקי שידור ארוכים. בסיבים אלו אפשר להעביר מידע למרחקים של מעל 100 [[קילומטר]]. הם נפוצים בעיקר ברשתות [[רשת אזורית|WAN]], בין [[עיר|ערים]], בין [[מדינה|מדינות]] וב[[כבל תת-ימי|כבלים תת-מימיים]]. סיבי single mode לתקשורת הם בדרך כלל בעלי מעטפת בקוטר 125 [[מיקרון]], וליבה בקוטר 9 מיקרון, והם עטופים בשכבת מגן בעובי 125 מיקרון. סיב כזה מסומן לעיתים 9/125/125. סדר המספרים הוא ליבה, מעטפת, שכבת מגן.
* רב-אופֶן ('''multimode''') - סיבים בהם מועבר מידע במספר אופנים במקביל. שיטה זו מוגבלת למדי, כיוון שבסיב כזה קיימים מספר מסלולים בהם יכול האור לעבור, ולכן [[פולס]] אור קצר בכניסה ימרח במוצא, מה שמגביל את קצב התקשורת בסיב ואת מרחק השידור. סיבי multimode זולים וקלים לייצור ולכן הם בשימוש ביישומים שבהם לא נדרש [[רוחב פס]] גבוה. בסיבים אלו משתמשים להעברת מידע למרחקים של 300 עד 500 מטר, הם נפוצים בשימוש במיוחד ב[[רשת מקומית|רשתות מקומיות]], בתוך בניינים או בין בניינים סמוכים. סיבי multimode עבים יותר מסיבי singlemode - הליבה שלהם היא בדרך כלל בקוטר 50 או 62.5 מיקרון.
שורה 35:
==עקרונות פעולה פיזיקליים==
הסיב הוא [[גלבו|מוליך גלים]] [[אופטיקה|אופטי]], כלומר: מעביר גלים בתחום הנראה (בפועל, גלים ב[[אורך גל]] של כ-800 [[ננומטר]] עד ל-1550 ננומטר). כמעט תמיד, הסיב מורכב מגליל פנימי שנקרא "ליבה" וגליל חיצוני שנקרא "מעטה". [[מקדם שבירה|מקדם השבירה]] של הליבה
▲הסיב הוא [[גלבו|מוליך גלים]] [[אופטיקה|אופטי]], כלומר: מעביר גלים בתחום הנראה (בפועל, גלים ב[[אורך גל]] של כ-800 [[ננומטר]] עד ל-1550 ננומטר). כמעט תמיד, הסיב מורכב מגליל פנימי שנקרא "ליבה" וגליל חיצוני שנקרא "מעטה". [[מקדם שבירה|מקדם השבירה]] של הליבה <math>n_1</math> הוא גדול ממקדם השבירה <math>n_2</math> של המעטה. לכן, כאשר אור נכנס לסיב ופוגע בדופן בזווית שהיא בטווח הקריטי, הוא יישבר על ידי המעטה בזווית שתחזיר אותו במלואו לתוך הסיב. תופעה זו נקראה [[החזרה גמורה|החזרה פנימית מלאה]] והיא מבוססת על [[חוק סנל]]. כאמור, קרן האור תוחזר החזרה פנימית מלאה רק אם הזווית שלה יחסית למעטה היא קטנה מערך מסוים הנקרא "הזווית הקריטית". את הזווית הקריטית של הסיב ניתן לחשב באמצעות חוק סנל ומקדמי השבירה של הסיב <math>\ n_2 < n_1</math> על ידי
[[קובץ:Optical-fibre.png|ממוזער|250px|שרטוט המציג מבנה של סיב, עם חרוט הקליטה שלו. קרן שנכנסת לסיב דרך החרוט נשמרת בתוכו כתוצאה מ[[החזרה גמורה|החזרה פנימית מלאה]], קרן שלא נכנסת דרך החרוט זולגת החוצה.]]
: <math>\ \sin{ \theta_c} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{n_\mathrm{clad}}{n_\mathrm{core}}</math>
שורה 43 ⟵ 42:
: <math>\ NA = \sin{\theta_a} = n_1 \sin{\theta_c} = \sqrt{ n_1^2 - n_2^2} </math>
הגודל NA נקרא "[[מפתח נומרי]]" והוא מדד ליכולת קליטת האור (או הצימוד) של הסיב.
* [[גלבו|מנחה גלים]] ו[[אופני התקדמות]]
* צימוד אופנים
שורה 57 ⟵ 55:
*חסין כנגד הפרעות חיצוניות
*לא רגיש למים/לחות - חשוב במיוחד לכבלים תת-קרקעיים או תת-ימיים
==ראו גם==
*[[גלבו]]
שורה 70 ⟵ 69:
* [http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/advanced-physicsprize2009.pdf קובץ PDF באתר פרס נובל המסביר את הסיבה למתן פרס נובל בפיזיקה לשנת 2009 למפתח התקשורת האופטית]
* {{הידען|אבי בליזובסקי|פרס נובל לפיסיקה לחלוצי התקשורת האופטית וחיישני ה-CCD|the-masters-of-light-0610098|6 באוקטובר 2009}}
==הערות שוליים==
| |||