"الوضع" هو شعاع من الضوء يدخل الألياف بسرعة زاوية محددة. تسمح الألياف متعددة الأوضاع بانتشار حزم متعددة من الضوء في وقت واحد في الألياف ، مما يؤدي إلى تشتت النمط (نظرًا لأن كل "وضع" من الضوء يدخل الألياف بزاوية مختلفة ، فإنها تصل إلى الطرف الآخر في أوقات مختلفة ، وهي ميزة تسمى الوضع تشتت.) تعمل تقنية تشتت الأسلوب على الحد من عرض النطاق الترددي والمسافة للألياف متعددة الأنماط ، مما يؤدي إلى نواة سميكة وسرعة نقل منخفضة ومسافة إرسال قصيرة وضعف أداء الإرسال الكلي. ومع ذلك ، تتميز الألياف متعددة الأوضاع بتكلفة منخفضة نسبيًا وتستخدم بشكل شائع في المباني أو البيئات المجاورة جغرافيًا. تسمح الألياف أحادية الوضع فقط بانتشار حزمة واحدة من الضوء ، لذلك لا تُظهر خصائص تشتت النمط. نتيجة لذلك ، تتميز الألياف أحادية الوضع بنواة رفيعة مماثلة ، وعرض نطاق نقل عريض ، وقدرة عالية ، ومسافة نقل طويلة ، ولكنها أكثر تكلفة بسبب متطلبات مصدر الليزر.
الألياف أحادية الوضع
تحتوي الألياف أحادية الوضع على حبلا واحد فقط (خيطين في معظم التطبيقات) من الألياف الزجاجية بقطر أساسي يتراوح من 8.3 ميكرومتر إلى 10 ميكرومتر. نظرًا للقطر الأساسي الضيق نسبيًا ، لا يمكن للألياف أحادية الوضع سوى نقل الإشارات الضوئية بأطوال موجية تبلغ 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر ، مما يجعل الاقتران بالأجهزة البصرية أمرًا صعبًا نسبيًا. يعد عرض النطاق الترددي للألياف أحادية الوضع أعلى من الألياف متعددة الأوضاع ، ولكن في نفس الوقت ، يفرض هذا أيضًا متطلبات عالية على العرض الطيفي واستقرار مصدر الضوء. بمعنى آخر ، يجب أن يكون عرض الطيف ضيقًا ويجب أن يكون الاستقرار جيدًا.
نظرًا لانخفاض تشتت ونقل وضع واحد فقط من الضوء ، يمكن للألياف أحادية الوضع أن تحقق نقلًا عالي السعة لمسافات طويلة. في شبكات إيثرنت بسرعة 100 ميجابت في الثانية إلى شبكات جيجابت 1 جيجابت ، يمكن أن تدعم الألياف أحادية الوضع مسافات نقل تزيد عن 5000 متر. نظرًا لأن القطر الأساسي للألياف أحادية الوضع صغير جدًا ، فمن الصعب التحكم في انتقال الحزمة ، لذا فهي تتطلب ليزرًا مكلفًا للغاية كمصدر للضوء. بالإضافة إلى ذلك ، مع معدل نقلها الأعلى مقارنةً بالألياف متعددة الأوضاع ومسافة الإرسال أكبر 50 مرة على الأقل من الألياف متعددة الأوضاع ، وبالتالي فإن تكلفة الألياف أحادية الوضع أعلى من تكلفة الألياف متعددة الأوضاع.
بالنسبة للوحدات الضوئية أحادية الوضع ، يتم استخدام LD (الصمام الثنائي الليزري) أو LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) مع خطوط طيفية أضيق بشكل عام كمصدر للضوء ، ويتم تحديد حجم مكونات الاقتران لتتناسب مع الألياف أحادية الوضع لتحقيق سرعة عالية الانتقال.
بالمقارنة مع الألياف متعددة الأنماط ، فإن قطر النواة الواحدة أصغر بكثير. يتيح الجمع بين القطر الأساسي الصغير والإرسال أحادي النمط نقل الإشارات الضوئية في ألياف أحادية الوضع دون تشويه بسبب النبضات الضوئية المتداخلة. من بين جميع أنواع الألياف ، تتميز الألياف أحادية الوضع بأقل معدل توهين للإشارة وأعلى سرعة إرسال.
تُستخدم الألياف أحادية الوضع في الغالب في WDM (الموجة - التقسيم - المتعدد) وتطبيقات نقل البيانات متعددة التردد الأخرى ، حيث يمكن إرسال الإشارات الضوئية متعددة الإرسال باستخدام ألياف أحادية الوضع فقط.
الألياف متعددة الوضع
تعد الألياف متعددة الأوضاع نوعًا آخر من أنواع الألياف الشائعة بقطر أساسي من 50 ميكرومتر إلى 100 ميكرومتر وطول موجة تشغيل يبلغ 850 نانومتر أو 1310 نانومتر. من السهل نسبيًا الاقتران بالأجهزة البصرية. يمكن أن تنقل الألياف متعددة الأوضاع أوضاعًا متعددة بطول موجة تشغيل معين.
مقارنة بالأزواج الملتوية ، يمكن أن تدعم الألياف متعددة الأوضاع مسافات نقل أطول ، تصل إلى 2000 متر في 10 ميجابت في الثانية و 100 ميجابت في إيثرنت. تتوفر الألياف متعددة الأنماط الشائعة بأقطار أساسية تبلغ 50 ميكرومتر و 62.5 ميكرومتر و 100 ميكرومتر.
نظرًا لنقل ما يصل إلى مئات الأنماط في الألياف متعددة الأنماط ، تختلف ثوابت الانتشار وسرعات المجموعة لكل وضع ، مما يجعل عرض النطاق الترددي للألياف ضيقًا وتشتتًا كبيرًا وفقدانًا في الألياف. يقيد هذا القيد تردد الإشارة الرقمية المرسلة ، لذا فهو مناسب فقط لأنظمة اتصالات الألياف البصرية ذات المسافات القصيرة والمتوسطة ذات السعة الصغيرة ، والتي تقتصر عمومًا على مسافات الإرسال التي تبلغ بضعة كيلومترات.
على عكس الوحدات الضوئية أحادية الوضع ، تستخدم الوحدات الضوئية متعددة الأوضاع عمومًا مصابيح LED أقل تكلفة كمصدر للضوء ، ويتم تحديد حجم مكونات التوصيل في الغالب لتتناسب مع الألياف متعددة الأوضاع لتحقيق تأثير الإرسال الأمثل.
بالمقارنة مع الألياف أحادية الوضع ، فإن الألياف متعددة الأوضاع أقل تكلفة. بناءً على الاحتياجات العملية ، فإن غالبية الألياف المستخدمة في معظم الشبكات المحلية اليوم هي ألياف متعددة الأوضاع.
الفرق بين الألياف أحادية الوضع والألياف متعددة الأوضاع
1. تدعم الألياف أحادية النمط أجهزة الإرسال والاستقبال أحادية الألياف ، والتي يتم تنفيذها باستخدام أطوال موجية 1500 نانومتر للإرسال وأطوال موجية 1300 نانومتر للاستقبال في أحد الطرفين ، والعكس في الطرف الآخر ، باستخدام أطوال موجية 1500 نانومتر للاستقبال وأطوال موجية 1300 نانومتر للإرسال. يشير بعض الأشخاص إلى هذا على أنه مزدوج. في الواقع ، ليس من الدقة تمامًا قول ذلك ، يجب أن يطلق عليه مضاعفة الإرسال. تدعم الألياف متعددة الأوضاع أجهزة الإرسال والاستقبال ثنائية الألياف فقط لأن الوضع المتعدد يستخدم الانكسار للإرسال ولا يمكنه تحقيق إرسال طولين موجيين في اتجاهات مختلفة على الألياف. يمكن استخدام طول موجي واحد فقط ، ولا يمكن مضاعفة إرساله.
2. القطر الأساسي للألياف أحادية النمط صغير (حوالي 10 مم) ، مما يسمح بنقل نمط واحد فقط ، مع تشتت صغير ، ويعمل بأطوال موجية طويلة (1310 نانومتر و 1550 نانومتر). الاقتران بالأجهزة البصرية صعب نسبيًا. من ناحية أخرى ، تتميز الألياف متعددة الأوضاع بقطر أساسي أكبر (62.5 ملم أو 50 مترًا مربعًا) ، مما يسمح لمئات من أوضاع النقل ، مع تشتت أكبر ، وتعمل عند 850 نانومتر أو 1310 نانومتر. الاقتران بالأجهزة البصرية سهل نسبيًا.
3. شعار الألياف متعددة الأوضاع هو "MMF" ، بينما شعار الألياف أحادية الوضع هو "SMF". عند توصيل الألياف بجهاز وفحص الداخل ، إذا كان هناك ضوء ، فهذا يعني الألياف متعددة الأوضاع ، وإذا لم يكن هناك ضوء ، فإنها تشير إلى الألياف أحادية الوضع (مبدأ الألياف أحادية الوضع هو استخدام الليزر كمصدر للضوء ، بينما تستخدم الألياف متعددة الأوضاع أنبوبين متحمسين كمصدر للضوء).
اختيار وضع واحد أو الألياف متعددة الأوضاع؟
في تطبيقات الأمان ، تعد المسافة العامل الحاسم الأكثر شيوعًا للاختيار بين الألياف متعددة الأوضاع أو أحادية الوضع. إذا كانت المسافة بضعة أميال فقط ، يُفضل استخدام الألياف متعددة الأوضاع. وذلك لأن أجهزة الإرسال / الاستقبال LED أرخص بكثير من الليزر اللازم للألياف أحادية الوضع. إذا تجاوزت المسافة 5 أميال ، فإن الألياف أحادية الوضع هي الخيار الأفضل. هناك مسألة أخرى يجب مراعاتها وهي النطاق الترددي. إذا كانت التطبيقات المستقبلية قد تتضمن إرسال إشارات بيانات ذات عرض نطاق ترددي كبير ، فستكون الألياف أحادية النمط هي الخيار الأمثل.
نبذة عامة
الألياف أحادية الوضع مناسبة للنقل لمسافات طويلة ، لكنها تأتي بتكلفة أعلى. من ناحية أخرى ، تعد الألياف متعددة الأوضاع مناسبة للإرسال لمسافات قصيرة وبأسعار معقولة. عند اختيار أسلاك الألياف البصرية ، من المهم عدم الاختيار بشكل أعمى. بادئ ذي بدء ، يجب أن تكون واضحًا بشأن احتياجاتك الخاصة ، بما في ذلك نوع نظام الكابلات الذي تستخدمه والمسافة التي تحتاج إلى نقلها. بناءً على هذه العوامل ، يمكنك اختيار سلك تصحيح الألياف البصرية المناسب الذي يناسب احتياجاتك.
