المعرفة الأساسية بالألياف الضوئية والكابلات الضوئية

1. وصف موجز لتركيبة الألياف الضوئية.

الإجابة: تتألف الألياف الضوئية من جزأين أساسيين: القلب والكسوة المصنوعان من مواد بصرية شفافة، وطبقة الطلاء.

2. ما هي المعلمات الأساسية لخصائص نقل الألياف الضوئية؟

الإجابة: وهي تشمل التوهين والتشتت وعرض النطاق الترددي وطول موجة القطع وقطر مجال النمط وما إلى ذلك.

3. ما هي أسباب توهين الألياف الضوئية؟

الإجابة: يشير التوهين إلى انخفاض الطاقة الضوئية بين مقطعين متقاطعين من الألياف ويعتمد على الطول الموجي. وتتمثل الأسباب الرئيسية للتوهين في التشتت والامتصاص والفاقد البصري الناجم عن الموصلات والوصلات.

4. كيف يُعرَّف معامل توهين الألياف الضوئية؟

الإجابة: يتم تعريفه على أنه التوهين لكل وحدة طول (ديسيبل/كم) من الألياف المنتظمة في ظروف الحالة المستقرة.

5. ما هو فقدان الإدراج؟

الإجابة: يشير فقدان الإدراج إلى التوهين الناجم عن إدخال مكونات بصرية (مثل الموصلات أو المقرنات) في خط النقل البصري.

6. على ماذا يعتمد عرض نطاق الألياف الضوئية؟

الإجابة: يشير عرض النطاق الترددي للألياف الضوئية إلى تردد التضمين الذي تنخفض عنده سعة الطاقة الضوئية بمقدار 501 ت ف 5 ت (أو 3 ديسيبل) بالنسبة لسعة التردد الصفري في دالة نقل الألياف. عرض نطاق الألياف يتناسب عكسيًا تقريبًا مع طولها ؛ عرض النطاق الترددي - الطول هو ثابت.

7. ما عدد أنواع تشتُّت الألياف الضوئية، وما الذي يعتمد عليه؟

الإجابة: يشير تشتت الألياف إلى اتساع نطاق التأخير الجماعي داخل الألياف، بما في ذلك التشتت المعياري والتشتت المادي وتشتت الدليل الموجي. ويعتمد على كل من مصدر الضوء وخصائص الألياف.

8. كيف توصف خاصية التشتت لانتشار الإشارة في الألياف؟

الإجابة: يمكن وصفها باستخدام ثلاث كميات فيزيائية: توسيع النبض وعرض نطاق الألياف ومعامل تشتت الألياف.

9. ما هو الطول الموجي المقطوع؟

الإجابة: وهو أقصر طول موجي يمكن أن ينتشر فيه النمط الأساسي فقط في الألياف. في حالة الألياف أحادية الوضع، يجب أن يكون الطول الموجي المقطوع أقصر من الطول الموجي التشغيلي.

10. كيف يؤثر تشتت الألياف على أداء أنظمة الاتصالات الضوئية؟

الإجابة: يؤدي التشتت إلى توسع النبضات الضوئية أثناء الإرسال، مما يؤثر على معدل خطأ البت ومسافة الإرسال وسرعة النظام.

11. ما هي طريقة التشتت الخلفي؟

الإجابة: تقيس طريقة التشتت الخلفي التوهين على طول الألياف. ينتشر معظم الضوء إلى الأمام، ولكن يتشتت جزء صغير إلى الخلف. من خلال مراقبة إشارة التشتت العكسي باستخدام مقسّم عند المصدر، يمكن للمرء قياس طول الألياف والتوهين والمخالفات المحلية ونقاط الانكسار والفاقد من الوصلات والموصلات.

12. ما هو مبدأ ووظيفة جهاز OTDR؟

الإجابة: يعمل OTDR (مقياس الانعكاس الضوئي ذو المجال الزمني البصري) على مبدأ التشتت الخلفي وانعكاس فرينل. ويستخدم الضوء المرتد للحصول على معلومات التوهين. يقيس OTDR توهين الألياف وفقدان الوصلة وموقع العطل وتوزيع الفقد على طول الألياف - وهو أمر ضروري لتركيب الألياف وصيانتها ومراقبتها. تشمل المعلمات الرئيسية النطاق الديناميكي والحساسية والدقة ووقت القياس والمناطق الميتة.

13. ما هي منطقة OTDR الميتة؟ تأثيرها والتعامل معها؟

الإجابة: تحدث المناطق الميتة عندما تؤدي الانعكاسات من الموصلات النشطة أو الوصلات الميكانيكية إلى تشبع مستقبل OTDR، مما يؤدي إلى إنشاء مناطق لا يمكن حل الأحداث فيها.

هناك نوعان من المناطق الميتة:

• منطقة الحدث الميتة: المسافة من بداية قمة الانعكاس إلى النقطة التي يتشبع فيها مستقبل OTDR.
• منطقة التوهين الميتة: المسافة من بداية ذروة الانعكاس إلى النقطة التي يمكن فيها اكتشاف أحداث أخرى.

المنطقة الميتة الأصغر هي الأفضل. تزداد المناطق الميتة مع عرض النبضة. وتستخدم النبضات الضيقة لقياس الأحداث القريبة؛ وتستخدم النبضات العريضة لقياسات الألياف البعيدة.

14. هل يمكن ل OTDR قياس أنواع مختلفة من الألياف؟

الإجابة: قد ينتج عن استخدام مقياس OTDR أحادي الوضع على ألياف متعددة الأوضاع، أو العكس، طول ألياف صحيح ولكن فقدان الألياف غير صحيح وفقدان الوصلة وفقدان الإرجاع. قم دائمًا بمطابقة OTDR مع نوع الألياف.

15. ما الذي يشير إليه “1310 نانومتر” أو “1550 نانومتر” في أدوات اختبار الألياف؟

الإجابة: وهي تشير إلى الطول الموجي للإشارة الضوئية. تستخدم الاتصالات الليفية عادةً أطوال موجية في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (800-1700 نانومتر). يشيع استخدام الأطوال الموجية القصيرة (850 نانومتر) والأطوال الموجية الطويلة (1310، 1550 نانومتر).

16. ما هي الأطوال الموجية التي لها الحد الأدنى من التشتت والحد الأدنى من الفقد في الألياف التجارية؟

الإجابة: 1310 نانومتر لديها الحد الأدنى من التشتت؛ و1550 نانومتر لديها الحد الأدنى من الفقد.

17. كيف تُصنَّف الألياف وفقًا لملامح معامل الانكسار الأساسي؟

الإجابة: ألياف فهرسية متدرجة (عرض نطاق ترددي ضيق، مناسبة للاتصالات ذات المسافات القصيرة والسعة الصغيرة) وألياف فهرسية متدرجة (عرض نطاق ترددي أوسع، مناسبة للاتصالات ذات السعة المتوسطة/الكبيرة).

18. كيف تصنف الألياف حسب أنماط الإرسال؟

الإجابة: الألياف أحادية النمط (قلبها ~ 1-10 ميكرومتر، تنقل النمط الأساسي فقط، ومناسبة للقدرة العالية للمسافات الطويلة) والألياف متعددة الأنماط (قلبها ~ 50-60 ميكرومتر، تنقل أنماطًا متعددة، وأداءها أقل).

19. ما الذي تشير إليه الفتحة العددية (NA) للألياف ذات الفهرس المتدرج؟

الإجابة: يشير NA إلى قدرة الألياف على تجميع الضوء. ويعني عدم انصمام المحيطات الأكبر قدرة أقوى على تجميع الضوء.

20. ما هو الانكسار الثنائي في الألياف أحادية الوضع؟

الإجابة: يوجد وضعان متعامدان للاستقطاب. عندما لا تكون الألياف أسطوانية تمامًا، يكون الفرق في مؤشرات الانكسار بين النمطين هو الانكسار الثنائي.

21. هياكل الكابلات الضوئية الشائعة؟

الإجابة: الطبقات المتداخلة والهياكل الهيكلية.

22. المكونات الرئيسية للكابل الضوئي؟

الإجابة: المواد الأساسية، والشحوم الضوئية، ومواد التغليف، و PBT، إلخ.

23. ما هو تدريع الكابلات؟

الإجابة: عناصر واقية (عادة ما تكون أسلاك فولاذية أو شريط فولاذي) تستخدم في الكابلات الخاصة (مثل الغواصات). يتم تطبيق التدريع فوق الغلاف الداخلي.

24. مواد غلاف الكابل؟

الإجابة: البولي إيثيلين (PE) أو كلوريد البولي فينيل كلورايد (PVC)، لحماية الألياف من الصدمات الخارجية.

25. الكابلات الخاصة في أنظمة الطاقة؟

الإجابة:

• OPGW الألياف الموضوعة في خط كهرباء من الفولاذ والألومنيوم؛ تجمع بين وظيفتي التأريض والاتصال.
• GWWWOP (كابل ملفوف): معلقة على الخطوط الحالية.
• ADSS: ذاتية الدعم، عالية الشد، تمتد حتى 1000 متر.

26. هياكل تطبيق كابل OPGW؟

الإجابة: 1) أنبوب بلاستيكي مجدول + أنبوب ألومنيوم؛ 2) أنبوب بلاستيكي مركزي + أنبوب ألومنيوم؛ 3) هيكل عظمي من الألومنيوم؛ 4) أنبوب ألومنيوم حلزوني؛ 5) أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ أحادي الطبقة (مركزي أو مجدول)؛ 6) أنبوب فولاذي مقاوم للصدأ مركب.

27. كابل OPGW مواد مجدولة خارج النواة؟

الإجابة: أسلاك AA (سبائك الألومنيوم) وأسلاك AS (فولاذ مكسو بالألومنيوم).

28. المتطلبات الفنية لاختيار كابل OPGW؟

الإجابة: 1) قوة الشد المقدرة (RTS، كيلو نيوتن)؛ 2) عدد نواة الألياف (SM)؛ 3) تيار الدائرة القصيرة (كيلو أمبير)؛ 4) المدة (ق)؛ 5) نطاق درجة الحرارة (℃).

29. قيود ثني الكابلات؟

الإجابة: نصف قطر الانحناء ≥ 20× قطر الكابل؛ أثناء التركيب (ديناميكي)، ≥ 30× قطر الكابل.

30. النقاط الرئيسية في هندسة كابلات ADSS؟

الإجابة: التصميم الميكانيكي للكابلات، وتحديد نقطة التعليق، واختيار وتركيب الملحقات.

31. ملحقات الكابلات الضوئية الرئيسية؟

الإجابة: أجهزة لتركيب الكابلات، مثل مشابك الشد، ومشابك التعليق، ومخمدات الاهتزاز.

32. معياران أساسيان لأداء موصلات الألياف الضوئية؟

الإجابة: فقدان الإدراج وفقدان الإرجاع.

33. موصلات الألياف الشائعة؟

الإجابة: حسب النوع: أحادي الوضع مقابل متعدد الأوضاع؛ الهيكل: FC, SC, SC, ST, D4, DIN, DIN, Biconic, MU, LC, MT؛ الوجه الطرفي: إف سي سي، بي سي (فوق أكس)، إيه بي سي. مشترك: FC/PC، SC، LC.

34. العناصر المشتركة في نظم الاتصالات الليفية:

الإجابة: محول AFC، ومحول FC، ومحول ST، ومحول SC، ومحول SC، وموصلات FC/APC و FC/PC، وأسلاك التصحيح SC، وST، وLC، و MU، وأسلاك التصحيح أحادية الوضع/متعددة الأوضاع.

35. ما هو فقدان الإدراج في الموصل؟

الإجابة: الخسارة الناتجة عن إدخال الموصل؛ الأصغر هو الأفضل. يحدد الاتحاد الدولي للاتصالات وتكنولوجيا المعلومات ≤0.5 ديسيبل.

36. ما هي خسارة إرجاع الموصل؟

الإجابة: قياس الطاقة المنعكسة عبر الموصل؛ نموذجي ≥25 ديسيبل.

37. الفرق الرئيسي بين الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) وأشباه الموصلات الليزرية؟

الإجابة: ينبعث من الصمام الثنائي الباعث للضوء LED ضوء غير مترابط ذو طيف واسع؛ بينما ينبعث من الليزر ضوء مترابط ذو طيف ضيق.

38. الفرق الرئيسي في خصائص تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) والـ LD؟

الإجابة: لا يحتوي الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) على عتبة؛ بينما يتطلب الصمام الثنائي الباعث للضوء (LD) تيارًا حدّيًا لانبعاث ضوء الليزر.

39. ليزر الوضع الطولي الأحادي الطولي الشائع؟

الإجابة: ليزر DFB (التغذية الراجعة الموزعة) وليزر DBR (عاكس براج الموزع).

40. أجهزة الاستقبال الضوئية الرئيسية؟

الإجابة: الصمام الثنائي الضوئي PIN والصمام الثنائي الضوئي الانهيار الجليدي (APD).

41. مصادر الضوضاء في أنظمة الاتصالات الليفية؟

الإجابة: نسبة الانقراض، وتذبذب الشدة الضوئية، وتذبذب الشدة الضوئية، وارتعاش التوقيت، وضوضاء المستقبل المظلمة والحرارية، وضوضاء الوضع، وتوسيع النبض الناجم عن التشتت، وضوضاء تقسيم وضع الليزر، وغردة التردد، والانعكاسات.

42. الألياف الشائعة في شبكات الإرسال وميزاتها؟

الإجابة: G.652 (SM القياسي)، G.653 (التشتت - التشتت - التشتت - التشتت القياسي)، G.655 (التشتت - التشتت غير الصفري).

• G.652: تشتت عالٍ في نطاقات C/L، يتطلب تعويضًا > 2.5 جيجابت/ثانية، منتشر على نطاق واسع.
• G.653: تشتت صفري عند 1550 نانومتر، مناسب للإرسال أحادي الطول الموجي فائق الطول الموجي، وليس مثاليًا للإرسال أحادي الطول الموجي DWDM.
• G.655: تشتت صغير، يتجنب التشتت الصفري، ويدعم DWDM، وتقلل المساحة الفعالة الكبيرة من عدم الخطية.

43. ما هو عدم خطية الألياف؟

الإجابة: عند ارتفاع طاقة الإدخال المرتفعة، يصبح معامل الانكسار معتمدًا على الطاقة، مما يتسبب في تشتت رامان وبريلوين وانزياحات التردد.

44. تأثير عدم الخطية على الإرسال؟

الإجابة: يتسبب في خسارة إضافية وتداخل، مما يؤدي إلى تدهور أداء النظام؛ وهو أمر مهم في أنظمة WDM عالية الطاقة على مسافات طويلة.

45. ما هو PON؟

الإجابة: الشبكة الضوئية السلبية - شبكة وصول حلقية من الألياف الضوئية للمستخدمين المحليين باستخدام أجهزة بصرية سلبية مثل المقرنات والمقسمات.

---

أسباب توهين الألياف الضوئية

1. العوامل الرئيسية: الفقد الجوهري، والانحناء، والضغط، والشوائب، وعدم الانتظام، والربط.

• جوهري: تشتت رايلي، امتصاص متأصل.
• الانحناء: تسبب الانحناءات الدقيقة فقدان التشتت.
• الضغط: الانحناءات الدقيقة الناجمة عن الإجهاد.
• الشوائب: الامتصاص والتشتت.
• عدم التماثل: عدم انتظام معامل الانكسار.
• الربط: عدم المحاذاة المحورية، وزاوية الوجه الطرفي، وعدم تطابق القلب، وسوء الاندماج.

1. تصنيف فقدان الألياف: الفقد الجوهري (التشتت والامتصاص والخلل الهيكلي) والفقد الإضافي (الانحناء الدقيق والانحناء والربط). يمكن تجنب الفقد الإضافي بشكل أساسي.
2. فقدان امتصاص المواد:

• تمتص الذرات طاقة الفوتون، مما يتسبب في انتقالات الإلكترونات والاهتزازات والحرارة.
• يحتوي SiO₂ على امتصاص للأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء؛ ويسبب OH- قمم امتصاص عند 0.95، 1.24، 1.38 ميكرومتر.

1. فقدان التشتت:

• تشتت رايلي بسبب اختلافات الكثافة والتركيب المجهري؛ يتناسب عكسيًا مع الطول الموجي⁴.

1. العيوب الهيكلية:

• تتسبب الفقاعات والشوائب والواجهة البينية غير المنتظمة بين القلب والكسوة في حدوث تشتت.

1. فقدان الإشعاع الناجم عن الانحناء:

• يحوّل الانحناء الأنماط الموجّهة إلى أنماط إشعاعية؛ لا يُعتد بها في حالة الانحناءات التي يتراوح نصف قطرها بين 5 و10 سم.

---

رمز لون الألياف وترتيبها

تسلسل ألوان الربط الاندماج:
أزرق، برتقالي، أخضر، أخضر، بني، رمادي، أبيض، أحمر، أسود، أصفر، بنفسجي، وردي، أكوا

ترتيب حزم الكابلات:

1. كابلات متعددة الألياف في حزم: الأخضر أولاً، والأبيض ثانياً، إلخ، والأحمر أخيراً.
2. أنابيب فردية مربوطة بخيوط ملونة في تسلسل الألوان أعلاه.
3. وتحتوي كل حزمة أو أنبوب على ما يصل إلى 12 ليفًا بتسلسل الألوان نفسه.