فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی
در دنیای ارتباطات نوری، یکی از مهم‌ترین موضوعاتی که باید هنگام انتخاب و نصب کابل فیبر نوری مدنظر قرار گیرد، مسئله خمیدگی و تأثیر آن بر عملکرد کابل است. فیبر نوری ذاتاً نسبت به فشار و تنش ناشی از خم شدن حساس است. زمانی که فیبر تحت فشار خمیدگی قرار می‌گیرد، بخشی از نور که درون هسته کابل حرکت می‌کند از مسیر اصلی خود منحرف شده و به بیرون نشت می‌کند. این پدیده باعث افزایش افت سیگنال و کاهش کارایی فیبر می‌شود. در واقع، در محل خمیدگی، بخش زیادی از انرژی نوری تلف می‌شود. طی سال های اخیر دانشمندان و شرکت های سعی داشته اند که فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی در شرایط سخت را طراحی و تولید نمایند.
چرا خمیدگی برای فیبر نوری مشکل‌ساز است؟
فیبر نوری، چه در نوع سینگل مود (Singlemode) و چه مالتی مود (Multimode)، همواره در برابر خم شدن آسیب‌پذیر است. البته این آسیب‌پذیری در طول موج‌های بلندتر بیشتر نمایان می‌شود. طول موج‌هایی مانند ۱۳۱۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر که در فیبرهای سینگل مود به کار می‌روند، بیشتر تحت تأثیر خمیدگی قرار دارند. با این حال، تلاش‌های بسیاری در صنعت فیبر نوری برای کاهش این اثرات صورت گرفته است.
تولد فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی
در سال ۲۰۰۷ نوع جدیدی از فیبر نوری معرفی شد که تحت عنوان فیبر مقاوم در برابر خمیدگی شناخته می‌شود. این نوع از فیبر ابتدا در نسخه سینگل مود توسعه یافت و در سال ۲۰۰۹ نسخه چندمد آن نیز وارد بازار شد. آزمایش‌های اولیه این فیبرها حیرت‌انگیز بودند، به‌طوری‌که کابل‌ها را با خمیدگی‌های غیرقابل تصور و حتی منگنه کردن به سطح چوب آزمایش می‌کردند، بدون اینکه کاهش محسوسی در نور عبوری رخ دهد.
راز موفقیت طراحی جدید
تکنولوژی جدیدی که در این نوع فیبرها به کار گرفته شده، شامل افزودن یک لایه خاص با ضریب شکست کمتر بین هسته و پوشش بیرونی (Cladding) است. این لایه باعث می‌شود که نورهایی که معمولاً به خارج از هسته نشت می‌کنند، دوباره به داخل هسته بازتاب داده شوند. این ویژگی به‌طور چشم‌گیری افت ناشی از خمیدگی را کاهش می‌دهد.
ساختار فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی چگونه است؟
در این نوع کابل‌ها، حلقه‌ای از شیشه با ضریب شکست پایین‌تر اطراف هسته قرار داده شده است. این حلقه که به آن خندق یا شیار نوری نیز گفته می‌شود، به‌گونه‌ای طراحی شده تا نورهایی که از مسیر اصلی منحرف شده‌اند را بازتاب داده و از خروج آن‌ها جلوگیری کند. این طراحی موجب می‌شود حتی در شرایطی که کابل تحت فشار یا خمیدگی شدید قرار دارد، سیگنال در مسیر خود باقی بماند.
کاربردهای فیبر مقاوم در برابر خمیدگی در محیط‌های فشرده
در بسیاری از مراکز داده، ساختمان‌ها یا فضاهایی که با محدودیت‌های فضایی روبه‌رو هستند، استفاده از کابل‌های فیبر نوری معمولی که نیاز به شعاع خم بزرگ دارند، ممکن نیست. در این موارد، فیبر مقاوم در برابر خمیدگی انتخاب ایده‌آلی است. این کابل‌ها را می‌توان با خمیدگی‌های زیاد از داخل دیوار، سقف، درب‌ها یا گوشه‌های تنگ عبور داد، بدون اینکه افت عملکردی در سیستم به وجود آید.
عملکرد فیبر مقاوم در برابر خمیدگی در مقایسه با فیبر معمولی
در فیبرهای مالتی مود سنتی، حدود ۴۰۰ حالت نوری مختلف وجود دارد. حالت‌هایی که در مرکز هسته حرکت می‌کنند کمتر تحت تأثیر خمیدگی قرار می‌گیرند، در حالی‌که حالت‌هایی که در اطراف حرکت می‌کنند به‌راحتی از مسیر منحرف می‌شوند. اما در فیبرهای مقاوم، طراحی خاص خندق نوری موجب بازتاب این نورها به داخل هسته می‌شود.
مزایای عملی در نصب و استفاده
این نوع کابل‌ها در پنل‌های توزیع شبکه و رک‌ها که فضای کمی برای خم کردن کابل وجود دارد، بسیار مفید هستند. همچنین در داخل ساختمان‌ها، امکان نصب این کابل‌ها در کانال‌های سقفی یا دیواری با حداقل محدودیت وجود دارد. در نتیجه، نصب آسان‌تر، سریع‌تر و با احتمال خطای کمتر انجام می‌گیرد.
استانداردهای TIA درباره فیبر مقاوم در برابر خمیدگی
بر اساس استاندارد TIA-568.3-E، فیبرهای مقاوم در برابر خمیدگی باید دارای شعاع خم کمتر در حالت نصب‌شده و در حالت تحت بار باشند. به‌عنوان مثال، برخی از این کابل‌ها در حالت نصب‌شده می‌توانند تا شعاع خم ۷.۵ میلی‌متر را بدون افت عملکرد تحمل کنند. در هنگام نصب و اعمال نیرو، این شعاع ممکن است تا ۱۰ برابر قطر کابل افزایش یابد.
ملاحظات نصب برای حفظ عملکرد فیبر مقاوم
در حین نصب باید از فشار بیش از حد بر کابل جلوگیری کرد. استفاده از بست‌های پارچه‌ای یا چسبی به جای بست‌های پلاستیکی سفت توصیه می‌شود. همچنین نباید از منگنه برای تثبیت این کابل‌ها استفاده کرد، چرا که این کار باعث خمیدگی بیش از حد یا آسیب مستقیم به هسته کابل خواهد شد.
فیبرهای سینگل مود مقاوم در برابر خمیدگی و دسته‌بندی آن‌ها
استاندارد ITU-T G.657 فیبرهای سینگل مود مقاوم را به دو دسته اصلی A و B تقسیم می‌کند. دسته A شامل انواع A1 و A2 است که به ترتیب حداقل شعاع خم ۱۰ میلی‌متر و ۷.۵ میلی‌متر دارند. این نوع برای کاربردهای طولانی‌مدت و انتقال مناسب هستند و با استانداردهای فیبر معمولی نیز سازگارند. دسته B شامل انواع B2 و B3 است که برای نصب در محدوده‌های کوتاه مانند داخل ساختمان‌ها یا ساختمان‌های چندواحدی (MDU) طراحی شده‌اند و شعاع خم آن‌ها به ۵ میلی‌متر نیز می‌رسد.
سازگاری با فیبرهای نوری معمولی
در مورد فیبرهای سینگل مود، به دلیل وجود تنها یک حالت نوری، تطبیق و هم‌خوانی بین فیبر مقاوم و غیر مقاوم بدون مشکل خاصی انجام می‌شود. اما در مورد فیبرهای مالتی مود، به دلیل وجود حالت‌های مختلف نوری، ممکن است تفاوت‌هایی در اتصالات و افت سیگنال ایجاد شود، به‌ویژه زمانی که اتصال از فیبر مقاوم به فیبر معمولی صورت گیرد. با این حال، با طراحی مناسب و تنظیم نمایه شکست هسته، این تفاوت‌ها به حداقل می‌رسند.
چرا استفاده از فیبر مقاوم در برابر خمیدگی در حال گسترش است؟
امروزه با افزایش نیاز به کابل‌کشی در محیط‌های فشرده، تقاضا برای استفاده از این نوع فیبر به‌طور قابل توجهی افزایش یافته است. این کابل‌ها نه تنها عملکرد مطمئنی ارائه می‌دهند، بلکه فرآیند نصب را نیز ساده‌تر می‌کنند. همچنین از نظر اقتصادی، تفاوت قیمت آن‌ها با فیبرهای معمولی بسیار اندک است.
هزینه و صرفه‌جویی بلندمدت
هزینه اولیه این کابل‌ها تنها اندکی بیشتر از کابل‌های معمولی است، اما مزایای بلندمدت آن‌ها بسیار بیشتر است. با کاهش نیاز به رعایت شعاع‌های بزرگ خم و افزایش انعطاف‌پذیری در نصب، هزینه کلی پروژه کاهش یافته و از بروز خطاهای عملکردی نیز جلوگیری می‌شود.
فیبرنوری و توسعه شبکه های پیش رو
فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی یک فناوری پیشرفته و کاربردی است که پاسخگوی نیازهای روزافزون به کابل‌کشی در فضاهای محدود و پروژه‌های پرظرفیت است. با توانایی حفظ سیگنال در شرایطی که فیبرهای معمولی دچار افت شدید می‌شوند، این نوع کابل، انتخابی مطمئن برای مراکز داده، پروژه‌های ساختمانی، و شبکه‌های مخابراتی محسوب می‌شود. با توجه به قابلیت اطمینان بالا، انعطاف‌پذیری در نصب، سازگاری با فیبرهای موجود، و تفاوت قیمت ناچیز، استفاده از فیبر مقاوم در برابر خمیدگی، آینده‌ای روشن برای توسعه زیرساخت‌های نوری رقم خواهد زد.
