الألياف البصرية وتأثيرها على الإنسان
الالياف البصرية وتأثيرها على الانسان، وفي عالم اليوم، لا غنى عن تدفق المعلومات عبر الإنترنت، وشبكات التلفزيون، والهواتف وغيرها، وهو ينتشر يوميا، وتؤدي الألياف الزجاجية دورًا هامًا في هذا التدفق، وهي مستمرة في التطور.
وطائفة متنوعة من الميادين العلمية توفر العديد من الوظائف، ونعلم جميعًا أن الألياف الزجاجية يمكن أن تنقل كميات هائلة من المعلومات، وأن لها مزايا أكثر مما تعتقد في الأيام المقبلة.
ولن نفاجأ إذا رأينا الكابلات أو الألياف الزجاجية في بيوتنا لنقل الإشارة إلى التلفزيون والحواسيب، وستكون الألياف الزجاجية متاحة لنا ولأطفالنا، العديد من الناس.
بمن فيهم أولئك الذين لا يستطيعون تجنب الكثير من الأخطار التي يمكن أن تسببها الألياف البصرية.
نبذة عن الالياف البصرية وتأثيرها على الإنسان
- يعتقد البعض أنه ليس خطيراً لأن الألياف الزجاجية لا تملك الكهرباء، ولكن ضوء الفوتونات، ومن المؤسف أن كثيراً من الحوادث تقع بسبب هذا الاقتناع.
- وتتألف الألياف الزجاجية من كابلات رقيقة أو زجاجية شفافة أو بوليمرية، ويتألف الألياف الزجاجية من اسطوانة مختلفة في المحور تشكل شعراً ناعماً ذا طبقتين.
- ينقل الضوء (في شكل موجات أو اندفاعات ثابتة) على ضوء سريع جداً وعلى كميات صغيرة جداً من الخسائر محاطة بقوقعة.
- أو أكثر من المطاط والمواد الأخرى التي تعمل معاً لحماية الألياف البصرية من الكسور والخدوش وغيرها، وكذلك تتحرك وتتحرك بسهولة.
شاهد أيضًا: معلومات عن الألياف الضوئية واستخداماتها
يوضح تركيب الليف البصري
- ووفقًا لعدد أطوال الموجات في الألياف، هناك نوعان أساسيان من الألياف، الأول يعرف باسم الألياف أحادية الجانب.
- التي تكون قدرتها على التحكم في طول موجة (أو تردد) واحد فقط، يبلغ طول قلب هذا النوع من 8 إلى 10 ميكرومترات.
- والآخر هو ذبابة تنين متعددة الأطياف مع القدرة على المرور من خلال عدة أطوال موجية في وقت واحد.
- وقلب هذا النوع هو 50 إلى 625 ميكرومتر بعيدًا، وبالنسبة لمسافات القشرة فهي في المتوسط 250 الى 900 ميكرومتر عالية.
الأطوال الموجية للمصادر الضوئية المستخدمة في أنظمة الاتصالات بالألياف البصرية
وهناك نوعان من مصادر الضوء التي تستخدم في نظم الاتصالات البصرية، كما هو مبين في الاستمارة 2:
- 1 LED الذي هو أقل استخدام لأنه ضعيف.
- 2 ليزري – وهو الآن الخيار الأمثل والمفضل للمزايا التي تتمتع بها الليزر عندما يتعلق الأمر بالاتجاهات العالية والمحايدة واللونية وغيرها من الاتجاهات.
المصادر الضوئية المستخدمة في أنظمة الاتصالات بالألياف البصرية
- القوة الضوئية المشتركة في هذه النظم تتراوح بين 50 نانو ثانية و10 ملي ثانية، وهي منخفضة، بالنسبة للأطوال الموجية المستخدمة في هذه النظم.
- فإنها تقع في نطاق يتراوح بين 800 و1600 نانومتر (1 نانومتر = 1 ملليلتر) من الطيف الكهرومغنطيسي (3)، وتعرف هذه الأطوال الموجية باسم الأشعة تحت الحمراء.
الطيف الكهرومغناطيسي
- على الرغم من أننا لا ينبغي أن ننظر مباشرة إلى هذا الضوء، فإنه يمكن أن يتلف العين، في بعض الأحيان.
- يمكننا أن نقابل أطوال موجات من 633 أو 780 نانومتر، ولكن أكثر أطوال الموجات شيوعا هي تلك التي تظهر في الجدول.
شاهد أيضًا: ما هو الضوء الفيزيائي؟
الأطوال الموجية الشائع استخدامها في أنظمة الاتصالات بالألياف البصرية
- الطول الموجي لمصدر الضوء بالنانومتر نوع الليف البصري
- 1300/ 1330/ 1520/ 1550/ 1625 وحيد النمط
- 850/ 1310 متعدد الأنماط.
هناك العديد من الأسباب المعقدة لهذه القرارات المحددة، ولكن السبب الرئيسي هو أن ثلاثي البصريات والامتصاصات منخفضة في هذه الأطوال الموجية، ونحن نرى في الرسم البياني، الذي يظهر في الشكل 4.
الأطوال الموجية الشائع استخدامها في أنظمة الاتصالات بالألياف البصري
مميزات الألياف البصرية
ومزايا النظارات الليفية عديدة، مما أدى إلى استخدام النظارات الليفية على نطاق واسع، بل والاستعاضة عن الكابلات والأسلاك النحاسية بالنظارات الليفية:
1- العزل الكهربائي
- الألياف البصرية توفر عزلًا كهربائيًا من نقطة الإرسال إلى نقطة الاستقبال، لأن الطاقة المنقولة خلالها هي طاقة ضوئية (فوتونات) وليست طاقة كهربائية (الكترونات) مما يسهل العمل بها.
- والعمل في مجال تركيب الألياف البصرية لا يتطلب اختصاصيًا حيث أن استخدامها آمن ويمكن الاستفادة منها في الأماكن العامة.
- وفي الأماكن المكشوفة المعرضة للهواء الطلق والأمطار والثلوج لعدم وجود خطر حدوث شرارة عند تعرضها للقطع أو الخدش.
2- العزل الحراري
- ويمكن استخدام النظارات الألياف لنقل الضوء دون التسبب في ضرر، وهي لا تزيد من درجة حرارة البيئة.
- مما يؤدي إلى الحاجة إلى نظام تبريد، فضلاً عن القدرة على العمل في درجات حرارة عالية، وهي ليست قابلة للاشتعال.
3- التقليل من الصيانة
- بعد التركيب الأول أسلاك وكوابل الألياف البصرية لن يحتاج الأمر إلى صيانة دورية.
- وهذا يعطيها ميزة لاستخدامها في الأماكن التي يصعب فيها استخدام الكوابل التقليدية الأسقف العالية وتحت الماء وتحت الأرض.
4- التشغيل الاقتصادي
- ويمكن للنظارات الليفية أن ترسل ضوءً من مصدر ضوء واحد إلى عدة نقاط أخرى.
- مما يعني أننا لا نستخدم سوى مصدر ضوء واحد لتسليط الضوء على نقاط متعددة تقلل من التكاليف.
- وزيادة الوزن جنبًا إلى جنب مع كابلات الألياف الزجاجية حيث يمكن استبدال الأسلاك النحاسية، 945 كيلوغرامًا من الألياف الزجاجية.
الفرق بين كابل النحاس كابل الألياف البصرية من حيث الحجم
- وهذا يقلل من نقل الكابلات، ولا سيما في استخدام الألياف البصرية في الطائرات أو السفن الفضائية.
- وعلى الرغم من أنه أقل أهمية بالنسبة للمنشآت الأرضية، فإنه من المهم نقل كميات كبيرة من الكابلات، وإذا وفّرت الوزن.
- هناك تكاليف ومزايا أخرى للألياف الزجاجية التي لا تتأثر بالحقول الكهربائية والمغناطيسية، مما يجعلهم يعارضون بشدة.
- وأن الدخيلين غير قادرين على بث المعلومات التي تنقل من خلالها، بحيث أن سلامة نقل المعلومات .
- وأهم المواد الألياف الزجاجية هي الرمل الأرخص من النحاس المستخدم في النظم الكهربائية.
استخدامات الألياف البصرية
ويعتقد معظم الناس أنها لا تستخدم إلا في الاتصالات لأن العديد من شركات الهاتف والتلفزيون مهتمة بالاستعاضة عن الكابلات النحاسية بكابلات ألياف بصرية، ليس فقط لنقل الصوت والصورة، بل أيضًا نقلهما معًا:
1- الإضاءة
- والألياف الزجاجية لا تأتي إلا بالضوء إلى المكان المنير، ومصدر الضوء والكهرباء.
- الذي ربما يكون على بعد عدة أمتار من هذا المكان، حيث على سبيل المثال.
- يمكن لبيت أو غرفة مؤتمرات أو بركة أو بئر أو نظم ضوء أخرى أن تكون بمثابة ضوء آمن لا يسخن ألياف الزجاج.
- بحيث يمكننا الحصول على ضوء بدون حرارة، حتى نتمكن من تجنب أضرار الحرارة وأحيانًا احتراق الفتيل الذي تنتجه المصابيح الضوئية.
2- في الطب
- ويمكن للألياف الزجاجية أن تتسلل إليها لترى ما لا يمكن تحقيقه بدونها، وما هو ذو قيمة خاصة في الطب، حيث يراقب الأطباء داخل الجسم البشري نظارات بصرية.
- كما أنهم يستخدمون الألياف الزجاجية أنابيب ضوئية في العمليات، كما هو مبين في الاستمارة 6.
- ومن أجل تركيز الضوء على الإمكانيات الصغيرة التي يصعب الوصول إليها والتي يمكن أن تنقل الألياف البصرية والإشعاعات الليزرية.
شاهد أيضًا: مقدمة عن الضوء الهندسي
وأخيراً، فإن مجال الألياف البصرية ليس آمنًا، ولكن معظم الليزر المستخدمة في الاتصال مع الألياف البصرية ضعيفة مصادر الضوء المستخدمة في هذه النظم.
هي أصغر وأصغر من الليزر المستخدمة في معالجة المواد والعمليات، ومع ذلك علينا دائمًا أن نكون حذرين جدًا.