فهمي الشخصي للألياف المجوفة

في عام ٢٠٢٢، رويت نكتة للجميع. والآن، بالنظر إلى الوراء، أُدرك أنني كنتُ أنا نفسي النكتة. لذلك، من الضروري أن أقرأ أكثر وأتعلم أكثر. في الواقع، هناك ألياف صلبة وألياف مجوفة. فيما يلي فهمي الشخصي للألياف المجوفة.

دعونا نقارن الألياف المجوفة بالألياف الصلبة.

يتكون كلاهما من قلب وكسوة، ولكن الألياف المجوفة لها أجزاء إضافية البنى الدقيقةوظيفة هذه البنى الدقيقة هي حصر الضوء داخل النواة (لينتقل عبر الهواء) من خلال الانعكاس - أو ببساطة، عبر آلية تداخل. تعتمد الألياف الصلبة التقليدية على الانعكاس الداخلي الكلي (TIR) مبدأ حبس الضوء داخل النواة لمنع تسربه. تعمل الألياف المجوفة بشكل مشابه: فهي تحصر الضوء داخل النواة، لكن الضوء ينتقل عبر الهواء.

يتساءل الكثير من الناس عن سبب توفير الألياف المجوفة سرعات نقل عالية.

يفترض البعض أن السبب هو ارتداد الضوء ذهابًا وإيابًا (انكساره المتكرر) في الألياف الصلبة، متخذًا مسارًا أطول، بينما في الألياف المجوفة، ينتقل الضوء مباشرة عبر الهواء، مغطيًا مسافة أقصر. لكن هذا غير صحيح: فالضوء لا ينتقل إلا في خط مستقيم، ومع ذلك، يستحيل وضع الألياف (سواءً كانت صلبة أو مجوفة) في خط مستقيم تمامًا أثناء التصنيع ونشر الكابلات. ستكون هناك دائمًا انحناءات، لذا فإن الضوء في الألياف المجوفة ينعكس أيضًا؛ والفرق هو أن البنى الدقيقة تعكس الضوء إلى داخل الألياف.

وسائط نقل مختلفة

السبب الحقيقي وراء الزيادة الكبيرة في السرعة يكمن في وسائط نقل مختلفةفي الألياف ذات النواة الصلبة، ينتقل الضوء عبر الزجاج بسرعة تبلغ حوالي 200 مليون متر في الثانية، بينما في الهواء (الوسط الموجود في الألياف ذات النواة المجوفة)، ينتقل الضوء بسرعة تبلغ حوالي 300 مليون متر في الثانية - مما يؤدي إلى زيادة السرعة بأكثر من 30%.

خسارة مختلفة

بالإضافة إلى ذلك، فإن الضوء في الزجاج يخضع لـ تشتت رايلي وتأثيرات تشتت أخرى، مما يؤدي إلى توهين أعلى. بالنسبة للألياف الصلبة التي تعمل عند طول موجة 1550 نانومتر، يبلغ التوهين حوالي 0.22 ديسيبل لكل كيلومتر، بينما يمكن للألياف المجوفة تحقيق توهين منخفض يصل إلى 0.09 ديسيبل لكل كيلومتر - أي ما يزيد عن 50%. هذا يعني أنه في ظل نفس الظروف، يمكن مضاعفة مسافة الإرسال للألياف المجوفة تقريبًا.

تشتت أقل، سعة أعلى

علاوة على ذلك، يؤدي انتقال الضوء في الهواء إلى تشتت أقل وسعة أعلى. على سبيل المثال، لا يمكن نقل أشعة الليزر عالية الطاقة عبر الألياف الصلبة، إذ سيتلف الزجاج (يحترق) بفعل الليزر. ومن خصائص الألياف المجوفة أيضًا قدرتها على قطر أكبر (أكثر سمكًا بكثير من الألياف ذات النواة الصلبة)، مما يؤدي إلى مقاومة الانحناء أضعف.

حلول اختبار ناقل الحركة

ومع ذلك، بما أن الضوء ينتقل في الهواء مع أدنى حد من تشتت رايلي، أجهزة قياس الانعكاس الضوئي في المجال الزمني (OTDRs)- والتي تعتمد على تشتت رايلي للاختبار - لم تعد مناسبة للألياف المجوفة، مما يجعل الصيانة أكثر صعوبة.

حلنا الحالي هو تجميع الألياف المجوفة والألياف الصلبة في كابل بصري واحد للنشر. في حال انقطاع الكابل، يُمكننا تحديد العطل باختبار الألياف الصلبة التقليدية وإجراء الإصلاحات. في المقابل، تتطلب الألياف المجوفة موصلات الاندماج التي تحافظ على الاستقطاب (PM) للتوصيل. هذه الأجهزة كبيرة الحجم وتتطلب مساحة تشغيل واسعة، لذا عادةً ما نحتاج إلى تجريد جزء طويل نسبيًا من الكابل أثناء التحضير.

كما أن عملية توصيل الألياف المجوفة لها أيضًا متطلبات صارمة لدرجة الحرارة والرطوبة المحيطةمما يجعل العملية بالغة الصعوبة. في البيئات القاسية، قد يلزم نزع 4-5 أمتار من الكابل، وحتى في هذه الحالة، لا يمكن ضمان نجاح عملية التوصيل.

تكلفة الألياف المجوفة

وأخيرًا، فيما يتعلق بتكلفة الألياف المجوفة: فهي تبلغ حوالي $5,285 لكل نواة لكل كيلومتر—أي $5.285 لكل نواة/متر، وهو ما يمكن وصفه بأنه "مبالغ فيه". هذه التكلفة أعلى بألف مرة من تكلفة الألياف الصلبة التقليدية (تبلغ تكلفة الألياف الصلبة حوالي 2142.86 ين ياباني للكيلومتر للكابل رباعي النوى). لذلك، سيتطلب نشر الألياف المجوفة على نطاق واسع في البنية التحتية مزيدًا من الوقت لخفض التكاليف.