نبذه مختصره عن الالياف الضوئية

1. Cairo University
Faculty of Agriculture
Dept. of Agric. Eng.
‫القاهرة‬ ‫جامعة‬
‫الزراعة‬ ‫كلية‬
‫الزراعية‬ ‫الهندسة‬ ‫قسم‬
‫الضوئيـــــة‬ ‫األليـــاف‬
Optical Fiber
‫اعداد‬:
‫فريد‬ ‫محمد‬ ‫السيد‬ ‫مريم‬
‫اشراف‬ ‫تحت‬:
‫ا‬.‫د‬.‫هشام‬ ‫محمد‬

2. ‫هي‬‫ألياف‬‫مصنوعة‬‫من‬‫الزجاج‬‫النقي‬‫و‬‫تكون‬‫طويلة‬‫ورفيعة‬‫وال‬
‫يتعدى‬‫سمكها‬‫سمك‬‫الشعرة‬‫يجمع‬‫العديد‬‫من‬‫هذه‬‫األلياف‬‫في‬‫حز‬‫م‬
‫داخل‬‫الكابالت‬‫البصرية‬‫وتستخدم‬‫في‬‫نقل‬‫اإلشارات‬‫الضوئي‬‫ة‬
‫لمسافات‬‫بعيدة‬‫جدا‬‫تصل‬‫إلى‬200‫كم‬.

3. ‫تتركب‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫م‬‫ن‬
‫اسطوانتين‬‫متحدتي‬‫المركز‬
‫تسمى‬‫األولى‬‫بالقلب‬Core
‫محاطة‬‫باسطوانة‬‫أخرى‬
‫تسمى‬‫الغالف‬Cladding‫ثم‬
‫الغطاء‬‫الواقي‬Buffer
Coating.

4. 1-‫القلب‬‫أو‬‫ا‬‫للب‬(Core):‫وهو‬‫مركز‬‫النسيج‬(Fiber)‫وينتقل‬
‫الضوء‬‫عبره‬.
2-‫الغالف‬(Cladding)‫وهو‬‫المادة‬‫الخارجية‬‫للنسيج‬‫والتي‬‫تحيط‬
‫بالقلب‬‫ومهمتها‬‫أن‬‫تعكس‬‫الضوء‬‫الخارج‬‫من‬‫القلب‬‫وتعيده‬‫إلي‬‫ه‬.
3-‫غطاء‬‫الحماية‬(Buffer Coating)‫وهو‬‫عباره‬‫عن‬‫غطاء‬‫من‬
‫البالستيك‬‫ومهمته‬‫حماية‬‫النسيج‬‫الضوئي‬‫من‬‫الضرر‬‫والرطوب‬‫ة‬.
*‫مئات‬‫اآلالف‬‫من‬‫هذه‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫ترتب‬‫في‬‫حزم‬‫على‬‫شكل‬
‫كابالت‬‫ضوئية‬.‫وهذه‬‫م‬َ‫ز‬ ِ‫الح‬‫تحمى‬‫بواسطة‬‫الغالف‬‫الخارجي‬‫ل‬‫لكابل‬
‫وتسمى‬‫الغالف‬(Jacket).

5. ‫تنقسم‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫الى‬‫نوعين‬‫أساسيين‬:-
1-‫األلياف‬‫ذات‬‫النمط‬‫المفرد‬: Single-Mode Fiber‫نتقل‬‫من‬‫خاللها‬
‫إشارة‬‫ضوئية‬‫واحدة‬‫فقط‬‫في‬‫كل‬‫ليفة‬‫ضوئية‬‫من‬‫ألياف‬‫الحزمة‬‫وهي‬
‫تستخدم‬‫في‬‫شبكات‬‫الهاتف‬‫وكابالت‬‫التلفزيون‬.
2-‫األلياف‬‫متعددة‬‫النمط‬Multi-Mode Fiber:‫بها‬‫يتم‬‫نقل‬‫العديد‬‫من‬
‫اإلشارات‬‫الضوئية‬‫من‬‫خالل‬‫الليفة‬‫الضوئية‬‫الواحدة‬‫مما‬‫يجعل‬‫استخ‬‫دامها‬
‫أفضل‬‫لشبكات‬‫الحاسوب‬.

8. ‫الضوء‬‫يسافر‬‫خالل‬‫اللب‬(‫المسار‬)‫مع‬‫قفزات‬‫منتظمة‬‫من‬‫الغالف‬(‫الم‬‫رآة‬)
‫عند‬‫نقاط‬‫االنعطاف‬‫حسب‬‫ما‬‫يسمى‬‫باإلنعكاس‬‫الداخلي‬‫الكلي‬(Total
Internal Reflection)‫وألن‬‫الغالف‬‫ال‬‫يمتص‬‫أي‬‫من‬‫اإلشارات‬
‫الضوئية‬‫المتنقلة‬‫داخل‬‫القلب‬‫فإن‬‫اإلشارات‬‫الضوئية‬‫يمكن‬‫أن‬‫تن‬‫تقل‬
‫لمسافات‬‫بعيدة‬‫لكن‬‫بعض‬‫هذه‬‫اإلشارات‬‫تضعف‬‫داخل‬‫األلياف‬‫بسبب‬‫عدم‬
‫نقاوة‬‫الزجاج‬‫وتلوثه‬‫مثال‬‫والمدى‬‫الذي‬‫يمكن‬‫أن‬‫تضعف‬‫فيه‬‫هذه‬‫اإلش‬‫ارات‬
‫يعتمد‬‫على‬‫درجة‬‫نقاوة‬‫الزجاج‬‫الذي‬‫تصنع‬‫منه‬‫األلياف‬‫وأيضا‬‫يعتم‬‫د‬‫الطول‬
‫الموجي‬‫للضوء‬‫المرسل‬‫خالله‬(‫ا‬‫ال‬‫مث‬850‫نانوميتر‬‫يضعف‬‫بمقدار‬‫يتراوح‬
‫بين‬60‫إلى‬75‫بالمائة‬‫لكل‬‫كيلو‬‫متر‬)‫و‬‫بعض‬‫األلياف‬‫يضعف‬‫اإلشار‬‫ة‬
‫فيها‬‫بمقدار‬‫اقل‬(10%‫لكل‬‫كيلومتر‬‫عند‬‫الطول‬‫الموجي‬1550
‫نانوميتر‬).

9. 1-: Transmitter‫هو‬‫الذي‬‫ينتج‬‫و‬‫يشفر‬‫اإلشارة‬‫الضوئية‬‫حيث‬‫يك‬‫ون‬
‫الجزء‬‫األساسي‬‫به‬‫هو‬‫المصدر‬‫الضوئي‬‫الذي‬‫قد‬‫يكون‬Laser‫أو‬LED
‫فإذا‬‫أردنا‬‫مثال‬‫نقل‬‫إشارة‬‫تلفزيونية‬‫أو‬‫أي‬‫معلومة‬‫فانه‬‫من‬‫الضرور‬‫ي‬
‫تحوير‬‫الشارة‬‫الضوئية‬‫طبقا‬‫للمعلومة‬‫المراد‬‫نقلها‬.
•‫تحوير‬‫اإلشارة‬‫الضوئية‬‫قد‬‫يتم‬‫بتغيير‬‫شدتها‬‫ارتفاعا‬‫وانخف‬‫اضا‬
analogue modulation‫أو‬‫إشعالها‬‫وإطفائها‬‫في‬‫تتابع‬‫وهو‬‫ما‬‫يعرف‬
‫ب‬digital modulation.
2-Fiber-optic:‫هو‬‫الذي‬‫يقوم‬‫بتوصيل‬‫اإلشارة‬‫الضوئية‬‫عبر‬
‫المسافات‬‫الكبيره‬.

10. 3-Receiver:‫يستقبل‬‫اإلشارة‬‫الضوئية‬‫ويفك‬‫شفرتها‬‫ليحول‬‫ها‬‫إلى‬
‫إشارة‬‫كهربية‬‫ترسل‬‫إلى‬‫المستخدم‬‫الذي‬‫قد‬‫يكون‬‫التليفزيون‬‫أو‬
‫التليفون‬.

11. ‫االنعكاس‬‫الداخلي‬‫الكلي‬-:Total internal reflection
‫هو‬‫انعكاس‬‫كامل‬‫للشعاع‬‫الساقط‬.‫و‬‫ال‬‫يحدث‬‫االنعكاس‬‫التام‬‫إال‬‫بتوفر‬‫شرطي‬‫ن‬:
•‫إذا‬‫تعرض‬‫الشعاع‬‫الساقط‬‫إلى‬‫اختالف‬‫في‬‫معامل‬‫االنكسار‬,‫و‬‫هذا‬‫يحدث‬‫عند‬
‫عبوره‬‫من‬‫وسط‬‫إلى‬‫وسط‬‫آخر‬.
•‫إذا‬‫غدت‬‫زاوية‬‫السقوط‬‫أكبر‬‫من‬‫الزاوية‬‫الحرجة‬‫و‬‫أصغر‬‫من‬90°.

12. ‫الضوئ‬ ‫األلياف‬ ‫هي‬ ‫التام‬ ‫االنعكاس‬ ‫ظاهرة‬ ‫تطبيقات‬ ‫أبرز‬‫ية‬.
‫اللي‬ ‫عبر‬ ‫بالبيانات‬ ‫محملة‬ ‫ضوئية‬ ‫حزمة‬ ‫بعث‬ ‫يتم‬ ‫حيث‬‫ف‬
‫به‬ ‫الخاصة‬ ‫الحرجة‬ ‫الزاوية‬ ‫من‬ ‫أكبر‬ ‫بزاوية‬ ‫الضوئي‬,‫فال‬
‫هدفها‬ ‫تبلغ‬ ‫حتى‬ ‫كليا‬ ‫ارتدادا‬ ‫ترتد‬ ‫تنفك‬.

13. ‫الزاوية‬‫الحرجة‬-: Critical angle
‫هى‬‫زاوية‬‫سقوط‬‫فى‬‫الوسط‬‫األكبر‬‫كثافة‬‫ضوئية‬(‫األكبر‬‫فى‬‫م‬‫عامل‬
‫االنكسار‬)‫تقابلها‬‫زاوية‬‫انكسار‬‫فى‬‫الوسط‬‫األقل‬‫كثافة‬‫ضوئي‬‫ة‬(‫األقل‬
‫فى‬‫معامل‬‫االنكسار‬)‫تساوى‬90°.

14. 1-‫في‬‫المجال‬‫الطبي‬:‫إجراء‬‫العمليات‬‫الجراحية‬‫الدقيقة‬‫ويمكن‬‫رؤ‬‫ية‬
‫أجزاء‬‫الجسم‬‫الداخلية‬‫مثل‬(‫تنظير‬‫المعدة‬)
2-‫في‬‫مجال‬‫االتصاالت‬:‫وهو‬‫المجال‬‫األوسع‬‫الذي‬‫يضم‬‫عشرات‬‫من‬
‫التطبيقات‬‫مثل‬‫تطبيقات‬‫االتصاالت‬‫والتلفزيونات‬‫وغيرها‬.
3-‫في‬‫مجال‬‫الهندسة‬‫الوراثية‬:‫حيث‬‫يمكن‬‫تفكيك‬‫الشفرة‬‫الورا‬‫ثية‬
‫ومنع‬‫األمراض‬‫الوراثية‬‫كالسكري‬‫ومتالزمة‬‫داون‬‫وفقر‬‫الدم‬....
4-‫في‬‫المجال‬‫العسكري‬:‫حيث‬‫انه‬‫من‬‫الصعب‬‫التجسس‬‫عليها‬‫وس‬‫حب‬
‫اإلشارة‬.
*‫كما‬‫انها‬‫توجد‬‫في‬‫فراء‬‫الدب‬‫الن‬‫فرو‬‫الدب‬‫ال‬‫يوفر‬‫له‬‫عزال‬‫حرار‬‫يا‬
‫فقط‬‫وانما‬‫شعيرات‬‫الفراء‬‫تعمل‬‫كمجموعة‬‫هآئلة‬‫من‬‫االلياف‬‫البص‬‫رية‬
‫التي‬‫تعكس‬‫األشعة‬‫فوق‬‫البنفسجية‬.
5-‫في‬‫مجال‬‫التدريس‬‫و‬‫اجراء‬‫العمليات‬‫الحسابية‬.

15. 1-‫اإلشارات‬‫تنتقل‬‫داخل‬‫كبل‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫بسرعة‬‫الضوء‬‫في‬‫ا‬‫لفراغ‬،
‫والسرعة‬‫داخل‬‫الكبل‬‫تكون‬‫اقل‬‫من‬‫سرعة‬‫الضوء‬‫في‬‫الفراغ‬‫بسبب‬‫ط‬‫بيعة‬
‫المادة‬‫الزجاجية‬‫المستخدمة‬‫في‬‫صناعة‬‫كبل‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫ا‬‫ا‬‫علم‬‫إ‬‫ن‬‫هذه‬
‫المادة‬‫الزجاجية‬‫تحوي‬‫الكثير‬‫من‬‫الشوائب‬‫و‬(50)‫إلى‬(80)‫من‬‫هذه‬
‫السرعة‬‫هي‬‫سرعة‬‫اإلشارات‬‫التي‬‫تنتقل‬‫على‬‫الكبل‬‫األخر‬.
2-‫سعة‬‫المعطيات‬‫المنقولة‬‫في‬‫كبل‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫تصل‬‫في‬‫الث‬‫انية‬
‫الواحدة‬‫إلى‬10 .(Gbps)
3-‫ال‬‫يعمل‬‫تضارب‬‫او‬‫تداخل‬‫في‬‫المعطيات‬‫بسبب‬‫عدم‬‫وجود‬‫سلوك‬
‫كهربائي‬‫أي‬‫انه‬‫ال‬‫يتأثر‬‫بالفيض‬‫الكهرومغناطيسي‬.

16. 4-‫تضعيف‬‫لإلشارات‬‫المنقولة‬،‫أي‬‫إن‬‫القدرة‬‫الضائعة‬‫في‬‫كبل‬‫األ‬‫لياف‬
‫الضوئية‬‫ستكون‬‫قليلة‬‫ا‬‫ا‬‫جد‬.
5-‫ال‬‫توجد‬‫توصيالت‬‫أو‬‫حلقات‬‫كهربائية‬‫بسبب‬‫انه‬‫ليس‬‫معدن‬،‫ال‬
‫يتعامل‬‫مع‬‫التيار‬‫الكهربائي‬،‫وال‬‫يحوي‬‫أي‬‫شبكة‬‫خارجية‬‫حتى‬‫تس‬‫كن‬
‫عليه‬‫الشحنات‬.
6-‫كبالت‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫من‬‫حيث‬‫الحجم‬‫والوزن‬‫تكون‬‫صغيرة‬‫ب‬‫سبب‬
‫أنها‬‫مكونة‬‫من‬‫الزجاج‬‫ولكن‬‫المرونة‬‫تكون‬‫كبيرة‬.
7-‫من‬‫الممكن‬‫استخدام‬‫كبالت‬‫األلياف‬‫الضوئية‬‫في‬‫حيز‬‫كبير‬‫من‬‫د‬‫رجات‬
‫الحرارة‬،‫وذلك‬‫بسبب‬‫طبيعة‬‫المادة‬‫المستخدمة‬‫في‬‫التصنيع‬،‫أي‬‫ا‬‫ن‬
‫المدى‬‫سوف‬‫يكون‬‫اكبر‬‫من‬‫مدى‬‫الكبل‬‫المحوري‬Coaxial Cable‫في‬
‫حين‬‫ارتفاع‬‫درجات‬‫الحرارة‬‫في‬‫الكبل‬‫المحوري‬‫سوف‬‫يتأثر‬.