-3 أنواع الألياف البصرية Types of Optical Fibers تصنف الألياف البصرية الى ثلاثة أنواع تبعاً لأنماطها وتركيبها وهي كما يلي :

2-3-1 ألياف متعددة النمط وبمعامل انكسار عتبيMultimode Step Index Fibers

يتألف الليف البصري من جزئين أساسيين هما لب الليف والذي يشغل مركز الليف يحيط به كساء يضاف لذلك طبقة واقية تسمى الغلاف . يصنع هذا النوع من الألياف البصرية من عناصر مختلفة من الزجاج ومركباته أو من السليكا المطعمة . تتميز هذه الألياف بكبر قطر اللب وكبر فتحة النفوذ العددية والتي تمكن من دخول كمية كبيرة من الضوء لليف البصري وتعتمد خواص هذه الألياف على نوع الليف والمواد المصنعة منها وطريقة التصنيع وتعتبر الألياف المصنعة من السليكا المطعمة أفضل الألياف البصرية وتستخدم لنقل المعلومات لمسافة قصيرة وعرض نطاق محدود ، غير أن تكلفتها قليلة .

2-3-2 ألياف متعددة النمط وبمعامل إنكسار متدرج Multimode graded Index Fibers

معامل انكسار هذه الألياف متدرج إذ تبلغ أعلى قيمة له في مركز الليف وتقل قيمة معامل الإنكسار بصفة تدريجية كلما اتجهنا نحو الكساء حيث تكون قيمة معامل الانكسار ثابتة ويصنع هذا النوع من الألياف من عدد من العناصر الزجاجية أو السليكا المطعمة .

إن أداء الألياف متعددة النمط ومتدرجة معامل الانكسار يتفوق على أداء الألياف متعددة النمط ذات معامل الانكسار العتبي نظراً لتدرج معامل الانكسار وقلة التوهين فيها غير أن قطر اللب في الألياف متعددة النمط ومتدرجة معامل الانكسسار أقل من قطر اللب في الألياف متعددة النمط ذات معامل الانكسار العتبي . وتستخدم للمسافات المتوسطة وعرض نطاق متوسط عالي .

2-3-3 ألياف أحادية النمط Single Mode Fibers

قد يكون معامل إنكسار الليف متعدد النمط متدرج أو عتبي ولكن معظم الألياف أحادية النمط الموجودة حالياً ذات معامل الموجودة حالياً ذات معامل نكسار عتبي . تتميز الألياف أحادية النمط بنوعيتها الممتازة كما أن عرض النطاق فيها كبير وتستعمل للمسافات الطويلة وتصنع من مادة السليكا المطعمة . ولو أن قطر اللب صغير جداً إلا أن قطر الكساء يبلغ أضعاف قطر اللب وذلك للقليل من نسبة الفقد من الموجات المضمحلة evanescnt التي تمتد داخل الكساء ومع استخدام الغلاف الواقي يصبح القطر الاجمالي لليف أحادي النمط مساو الى قطر الليف متعدد النمط .

2- خواص الألياف البصرية Properties of Optcal Fibers

1-3 فتحة النفوذ التعددية Numerical Apertur

يتطلب اقتران الضوء في اللب البصري وقوع شعاع ضمن زاوية معينة تدعى زاوية القبول ويعبر عن قدرة تجميع الضوء يجيب Sine زاوية القبول والذي يطلق علية فتحة النفوذ العددية ويعبر عنها رياضيا بالتالي :



NA= ض n12 - n22 = no sin Ф


حيث أن no تمثل معامل انكسار الوسط الفاصل بين منبع الضوء والليف وn1 معامل انكسار اللب و n2 معامل انكسار الكساء . تحدد فتحة النفوذ العددية مقدار القدرة المفترنة بالليف .

3-2 التوهين Attenuation

يعتبر التوهين أحد العناصر الأساسية في تقويم أنظمة الاتصالات حيث تتعرض الموجات الحاملة للوهن عند انتشارها في قناة الاتصال نتيجة عوامل عديدة كالامتصاص Absorption والتناثر Scattering ويجب استخدام قنوات اتصال بأقل توهين ممكن حتى تنتشر الموجات الحاملة الأطول مسافة ممكنة . وفي قنوات الاتصال المصنعة من الألياف البصرية ، يلعب التوهين دوراً أساسياً في اختيار الليف ، وفقد الضوء في الليف البصري يعتمد الى حد كبير على الطول الموجي للضوء المستخدم حيث يقل عند بعض الأطوال الموجية ويزيد عند اطوال الموجية ويزيد عند اطوال موجية أخرى ، حيث أن امتصاص جزيئات ( OH ) للضوء يزداد عند بعض الأطوال الموجية ويقل عند أطوال موجية أخرى ، حيث أن امتصاص جزيئات ( OH ) للضوء يزداد مثلا عند طول موجي قدرة 1390 نانومتر وتقاس قيمة التوهين لليف البصري بوحدة الديسيبل لتعبر عن النسبة بين الطاقة الضوئية المستقبلة والطاقة الضوئية المرسلة في الليف .

3-3 التشتيت Dispersion

التشتيت هو انبساط أو اتساع النبضة عند مرورها في قناة الاتصال وفي نظم الألياف البصرية ينقسم التشتيت الى نوعين وهما التشتيت النمطي Intermodal dispersion والذي يتم نتيجة سلوك الاشارات المرسلة مساوات مختلفة عند انتشارها داخل الليف مما يؤدي الى عدم وصولها في وقت واحد . أما النوع الأخر فهو التشتيت الباطني وينقسم هذا التشتيت الى نوعين ( أ ) تشتيت المادة material dispersion ( ب) تشتيت الدليل الموجي waveguide dispersion يحصل هذا النوع من التشتيت في جميع أنواع الألياف البصرية وينتج من عرض خط المنبع البصري حيث أن المنابع البصرية لا تبث الضوء بطول موجي واحد بل بحزمة من الأطوال الموجية وحيث أن معامل انكسار الزجاج المستخدم في الألياف يتغير مع الطول الموجي فإن ذلك سيؤدي الى اختلاف في سرعة الاشارات أو النبضات مما يؤدي الى انبساطها ويؤثر ذلك على كمية المعلومات المراد نقلها .

4. مكونات النظام System Components

عند تصميم وصلة ليفية بصرية لابد من إعتبار ثلاثة عناصر رئيسية وهي :

أ.التوهين ب. التشتيت ج . فتحة النفوذ العددية.

ويتطلب ذلك عمل موازنة متعادلة لاختيار المكونات المختلفة للنظام الليفي البصري ، لوبدأنا من جهة الارسال فعلينا اختيار منبع ضوئي يبعث الضوء بطول موجي مناسب وعرض طيفي Spectral Width قليل وقدرة بصرية كافية لهذا الغرض ، ثم استخدام نوعين من المنابع وهما : أ - الثنائيات الباعثة للضوء و ب – ثنائيات الليزر Laser Diodes . يتطلب أقتران الضوء من المنبع الى الليف وجود مواءمة جيدة بينهما كي تنقل أكبر قدر من القدرة البصرية الى الليف لذا لابد من العناية في اختيار المقرن المناسب الذي يعطي اقل فقد ممكن . نظراً لأن الالياف تنتج بأطوال محددة فلابد من ربط بعضها ببعض للحصول على الطول المطلوب وقد يؤدي ذلك الى حصول على الطول المطلوب وقد يؤدي ذلك الى حصول بعض الفقد في القدرة المنقولة والهذا الفقد اربعة اسباب وهي أ – لانزياح الجانبي ب- عدم التراصف الزاوي ج – تباعد الاطراف د- نعومة الاسطح وتوازيها . وقد يحصل الفقد أيضا عند ربط الياف تختلف في اقطارها وفتحات نفوذها العددية . عند المستقبل يجب اختيار الكواشف التي تعمل بنفس الطول الموجي للمنبع ولها استجابية وكفاءة كمية جيدتين ، زمن استجابة مناسب والحد الأدنى من القدرة القابلة للكشف . الكواشف المستخدمة في هذه الانظمة عادة هي ثنائي PIN وثنائي ضوئي جرفي APD .