فرمت فایل: powerpoint 

مرجع فایل - قابل ویرایش ) 

تعداد اسلاید : 34
بسم الله الرحمن الرحيمموضوع ارائه:فيبرنوري وسيستم مخابرات فيبرنوري نيم سال دوم 8 مقدمهپس از اختراع ليزردر سال ۱۹۶۰ میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت. خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال ۱۹۶۶ هم‌زمان در انگليس و فرانسه با تضعیفی ۱۰۰۰ db/km اعلام شد که عملا در انتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال ۱۹۷۶ با کوشش فراوان پژوهندگان، تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدآ کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیم‌های هم‌محور بکاررفته در شبکه مخابرات بود. فیبر نوری از پالس هاي نور برای انتقال داده‌ها از طریق تارهای سیلکون بهره می‌گیرد. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد می‌تواند صدها هزار مکالمهٔ صوتی را حمل کند . فیبرهای نوری تجاری ظرفیت 5/2 گیگابایت در ثانیه تا ۱۰ گیگابایت در ثانیه را فراهم می‌سازند . فیبر نوری از چندین لایه ساخته می‌شود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌نامند. هسته شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضی از کابل‌ها از پلاستیک کا ملاً بازتابنده ساخته می‌شود، که هزینه ساخت را پایین می‌آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که با عث می‌شود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می‌نامند.فيبرنوري چيست؟فيبر نوری ، رشته ای   از تارهای بسيار نازک شيشه ای بوده که قطر هر يک از تارها نظير قطر يک تار موی انسان است . تارهای فوق در کلاف هائی سازماندهی و کابل های نوری را بوجود می آورند. كابل فيبرنوري به عنوان يك هدايت كننده نورعمل مي كند كه نورراازيك سربه سرديگرمنتقل مي كند.يك دريافت كننده كه به نورحساس است درمقصد.جودداردكه ژالس هاي دريافتي منبع راتبديل به سيگنال هاي ديجيتالي ميكند.ازفيبرنوري به منظورارسال سيگنال هاي نوري در مسافت هاي طولاني استفاده مي شودومهمترين هدف دراستفاده ازفيبرنوري داشتن نرخ انتقال بيتي بالااست. فیبر نوری در ایراندر ايران در اوایل دهه ۶۰، فعالیت‌های پژوهشی در زمینه فیبر نوری در پژوهشگاه، برپایی مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران را درپی داشت و عملا در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. فعالیت استفاده از کابل‌های نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند. اولین پروژه فیبرنوری با اجرای ۷۰۰ کیلومتر کابل با ۱۳ هزار کانال بین چندین مسیر با هزینه‌ای بالغ بر ۴۰ میلیارد ریال بین سالهای ۶۹ تا ۷۳ انجام شد. در برنامه دوم توسعه پروژه فیبرنوری با ۱۱۶۰۰ کیلومتر کابل با ۶۲۰ هزار کانال بین شهری با هزینه ۶۵۴ میلیارد ریال در سالهای ۷۴ تا ۷۸ به انجام رسید و نهایتا در برنامه سوم توسعه ۱۷۸۵۰ کیلومتر تا ۲ میلیون کانال با پروتکشن بین شهرهای کشور با هزینه‌ای بالغ بر ۱۰۳۵ میلیارد در سالهای ۷۹ تا ۸۳ اجرا شد. فیبرنوری یک موجب استوانه‌ای از جنس شیشه یا پلاستیک است که دو ناحیه مغزی و غلاف با ضریب شکست متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیکی تشکیل شده‌است. برپایه قانون اسنل برای انتشار نور در فیبر نوری شرط: می‌بایست برقرار باشد که به ترتیب ضریب شکست‌های مغزی و غلاف هستند. انتشار نور تحت تأثیر عواملی ذاتی و اکتسابی دچار تضعیف می‌شود. این عوامل عمدتآ ناشی از جذب فرابنفش، جذب فروسرخ، پراکندگی رایلی، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند.فیبرهای نوری نسل سومطراحان فیبرهای نسل سوم، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای کمترین تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها، محققین از حداقل تلفات در طول موج 1550 نانومتر و از حداقل پاشندگی در طول موج 1310 نانومتر بهره جستند و فیبری را طراحی کردند که دارای ساختار نسبتاً پیچیده‌تری بود. در عمل با تغییراتی در پروفایل ضریب شکست فیبرهای تک مد از نسل دوم، که حداقل پاشندگی آن در محدوده 1.3 میکرون قرار داشت، به محدوده 1.55 میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی.اس.اف ساخته شد. اجزاي تشكيل‌دهنده فيبر نورييك فيبر نوري از سه بخش اصلي تشكيل شده است:1- هسته(Core) هسته نازك شيشه‌اي در مركز فيبر كه سيگنال‌هاي نوري در آن حركت مي‌نمايند. در داخل هسته از ديودها و يا ليزرهاي انعكاسي استفاده مي‌شود تا مانع از خروج پرتوهاي نور از كابل شود. 2- روكش(Cladding) بخش خارجي فيبر بوده كه دورتا دور هسته را احاطه كرده و باعث برگشت نور منعكس‌شده به هسته مي‌گردد. پوشش هسته به منحرف نشدن پرتوها كمك مي‌كند. ضريب انعكاس روكش از هسته كمتر بوده و موجب شكست كامل نور تابيده شده به ديواره هسته مي‌شود.3- بافر رويه(Buffer Coatiny) روكش پلاستيكي كه باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير موارد آسيب‌پذير است . بيشتر لايه‌ها در فيبر نوري به منظور محافظت از هسته در نظر گرفته مي‌شوند. كابلها از نظر لايه‌هاي محافظ به دو دسته : الف) كابل‌هاي لوله شل ب) كابل هاي با ضربه‌گير محكم، تقسيم مي‌شوند. از كابل‌هاي شل در فضاهاي باز استفاده مي‌شود و از نوع دوم بيشتر در برقراري اتصالات تجهيزات پايانه‌اي و همچنين در ارتباطات بين وسايل گوناگون در شبكه هاي بزرگ و همچنين در كابل‌كشي داخل ساختمان استفاده مي‌شود.مزايای  فيبر نوری چيست؟ فيبر نوری در مقايسه با سيم های  های مسی دارای مزايای زير است :قيمنت ارزانتر. هزينه فيبر نوری نسبت به سيم های  مسی درمقياس هاي بالا کمتر است . 2-اندازه نازک تر. قطر فيبرهای نوری بمراتب کمتر از سيم های  مسی است . 3-ظرفيت بالا. پهنای باند فيبر نوری  بمنظور ارسال اطلاعات بمراتب  بيشتر از سيم  مسی است .لذا فيبرنوري توانايي انتقال داده هاي بيشتري زادارد. 4-تضعيف ناچيز. تضعيف سيگنال در فيبر نوری بمراتب کمتر از سيم  مسی است. 5-عدم تداخل . برخلاف سيگنال های الکتريکی در يک سيم مسی ، سيگنال‌های نوری در يک فيبر تاثيری  بر فيبر ديگر نخواهند داشت . وتداخل الكترو مغناطيسي نخواهيم داشت.6-مصرف برق پايين . با توجه به سيگنال ها در فيبر نوری کمتر ضعيف می گردند ، بنابراين می توان از فرستنده هائی با ميزان برق مصرفی پايين نسبت به فرستنده های الکتريکی که از ولتاژ بالائی استفاده می نمايند ، استفاده کرد. 7- اشتعال زا نبودن. با توجه به عدم وجود الکتريسيته ، امکان بروز آتش سوزی وجود نخواهد داشت . 8-وزن سبک . وزن يک کابل فيبر نوری بمراتب کمتر از کابل مسی (قابل مقايسه)  است. 9-انعطاف پذير بودن . با توجه به انعظاف پذيری فيبر نوری و قابليت ارسال و دريافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظير دوربين های ديجيتال با موارد کاربردی خاص مانند : عکس برداری پزشکی ، لوله کشی و ...استفاده می گردد. کاربردهای فیبر نوری:کاربرد در حسگرها: استفاده از حسگرهاي فیبر نوری برای اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند جريان الكتريكي، ميدان مغناطيسي، فشار، حرارت، جابجايي، آلودگی آب‌های دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سال‌های اخیر شروع شده‌است. در این نوع حسگرها، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره‌گیری می‌شود بدین ترتیب که ویژگی‌های فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه‌گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیرپذیر می‌شود. کاربردهای نظامی: فیبر نوری کاربردهای بی‌شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشک‌ها، ارتباط زيردريائي‌ها (هیدروفون) را نام برد. کاربردهای پزشکی: فیبرنوری در تشخیص بیماری‌ها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می‌توان دُزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازه‌گیری مایعات و خون نام برد. 4-کاربرد فیبرنوری درروشنائی * از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم بعنوان یک فناوری روشنایی متداول شده ودر چند سال قرن اخیر توسعه ورشد فراوانی پیدا کرده است کاربرد آن درسیستم های روشنایی است. دراین فناوری نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نورلامپهای الکتریکی)ویا نور طبیعی (نور خورشید)باشد وارد فیبر نوری شده وازاین طریق به محل مصرف منتقل می‌شود.به این ترتیب نوربه هرنقطه ای که درجهت تابش مستقیم آن نمی‌باشد منتقل می‌شود .امتیاز این نور که موجبات رشد سریع بکارگیری وتوجه زیاد به این فناوری شده است این است که فاقد الکتریسیته گرما وتشعشعات خطرناک ماورائ بنفش بوده(نور خالص وبی خطر)و دیگر اینکه بااین فناوری می‌شود نور روز(بدون گرما واشعه‌های ماورائ بنفش)راهم به داخل ساختمانهاو نقاط غیر قابل دسترسی به نور خورشید منتقل کرد. نحوه دسته‌بندي كابل‌هاي فيبر نوري چگونه است؟كابل‌ها براساس پارامترهاي زير دسته‌بندي مي‌شوند؟1- براساسNEC ،UL ،Flame Retardancy 2- براساس نوع كابل3-براساس‌نوع فيبر(1- تك‌حالته( Single Mode)، 2- چند حالته (Multi Mode )، 3- مختلط(Hybrid) 4- براساس تركيب سيم و فيبر(Composite Cable‌)5- براساس استفاده داخلي(Indoor‌) يا خارجي(‌Outdoor) سیستم‌های مخابرات فیبر نوریگسترش ارتباطات و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت‌ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت دقت و تسهیل از مهم‌ترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری می‌باشد. یکی از پر اهمیت‌ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا می‌باشد. این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تامین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیجهای کوچک انتقال در حوزه زمانی است.برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی ۲۰ مگا هرتز با داشتن پهنای باند ۲۰ کیلو هرتز دارای گنجایش اطلاعاتی ۰٫۱٪ می‌باشد. امروزه انتقال سیگنالها به وسیله امواج نوری به همراه تکنیکهای وابسته به انتقال شهرت و آوازه سیستم‌های انتقال ماهوارهای را به شدت مورد تهدید قرار داده‌است. دیر زمانی ست که این مطلب که نور می‌تواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد به اثبات رسیده‌است و بشر امروزه توانسته‌است که از سرعت فوق العاده آن به بهترین وجه استفاده کند. در سال ۱۸۸۰ میلادی الکساندر گراهام بل ۴ سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوان فوتو تلفن گردید. در ۱۵ سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبرهای نوری فاکتورهای جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورده‌است. مخابرات فیبر نوری ابتدا به عنوان یک مخابرات از راه دور قرار دادی تلقی می‌شد که در آن امواج نوری به عنوان حامل یک یا چند واسطه انتقال استفاده می‌شد. با وجود آنکه امواج نوری حامل سیگنالهای آنالوگ بودند اما سیگنالهای نوری همچنان به عنوان سیستم مخابرات دیجیتال بدون تغییر باقی مانده‌است. از دلایل این امر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱)تکنیکهای مخابرات در سیستم‌های جدید مورد استفاده قرار می‌گرفت ۲)سیستم‌های جدید با بالاترین تلنولوژی برای داشتن بیشترین گنجایش کارآمدی سرعت و دقت طراحی شده بود. ۳)انتقال به کمک خطوط نوری امکان استفاده از تکنیکهای دیجیتال را فراهم می‌ساخت. این مطلب نیاز انسان را به دسترسی به مخابره اطلاعات رابه صورت بیت به بیت پاسخگو بود توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع: از آنجایی که مخابرات فیبر نوری دارای کارایی بالاتری نسبت به سیمهای مسی سنتی هستند بشر امروزی تمایل چندانی برای پیروی از سنت دیرینه خود ندارد و توانایی پردازش حجم وسیعی از اطلاعات در مخابره فیبر نوری او را مجذوب و شیفته خود ساخته‌است آزادی از نویزهای الکتریکی:بافت یک فیبر نوری از جنس پلاستیک یا شییشه به دلیل رسانندگی انتخاب می‌شود.در نتیجه یک حامل موج نوری می‌تواند از پتانسیل موثر میدانهای الکتریکی در امان باشد. از قابلیت‌های مهم این نوع مخابرات می‌توان به امکان عبور کابل حامل موج نوری از میان یک میدان الکترومغناطیسی قوی اشاره کرد که سیگنالهای نام برده بدون آلودگی از پارازیت‌های الکتریکی و یا سیگنالهای مداخله گر به حد اکثر کارایی خود خواهند رسید ارسال نور در فيبر نوری فرض کنيد ، قصد داشته باشيم با استفاده از  يک چراغ قوه  يک راهروی بزرگ و مستقيم  را روشن نمائيم . همزمان با روشن نمودن چراغ قوه ، نور مربوطه در طول مسير مسفقيم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد کرد. با توجه به عدم وجود خم و يا پيچ در راهرو در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشکلی وجود نداشته  و چراغ قوه می تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده مورد نظر را روشن کرد. در صورتيکه راهروی فوق دارای خم و يا پيچ باشد ، با چه مشکلی برخورد خواهيم کرد؟ در اين حالت می توان از يک آيينه در محل پيچ راهرو استفاده تا باعث انعکاس نور از زاويه مربوطه گردد.در صورتيکه راهروی فوق دارای پيچ های زيادی باشد ، چه کار بايست کرد؟ در چنين حالتی در تمام طول مسير ديوار راهروی مورد نظر ، می بايست از آيينه استفاده کرد. بدين ترتيب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با يک زاويه خاص)  از نقطه ای به نقطه ای ديگر حرکت کرده ( جهش کرده و طول مسير راهرو را طی خواهد کرد). عمليات فوق مشابه آنچيزی است که در فيبر نوری انجام می گيرد. تكنولوژي (فن آوري)فيبرنورينور دركابل فيبرنوري ازطريق هسته (نظيرراهروي مثال ارائه شده) وتوسط جهش هاي ژيوسته باتوجه به سطح آبكاريشده مشابه ديوارهاي شيشه اي مثال ارائه شده حركت مي كند.(مجموع انعكاس داخلي).باتوجه به اينكه سطح آبكاري شده قادر به جذب نور موجوددرهسته نمي باشدنورقادربه حركت درمسافت هاي طولاني ميباشد. برخي ازسيگنال هاي نوري بدليل عدم خلوص شيشه موجودممكن است دچار نوعي تضعيف درطول هسته گردند.ميزان تضعيف سيگنال نوري به درجه خلوص شيشه و طول موج نورانتقالي دارد.موجباطول 850نانومتر بين 60 تا 75 درصد در هر كيلومتر موجب طول 1300نانومتر بين 50تا60 درصددرهركيلومتر موج باطول 1550نانومتر بيش از 50 درصد در هركيلومتر. چگونگي عملكرد سيستم مخابرات فيبر نوريفيبر نوري يكي از محيط‌هاي انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فيبر نوري در موارد متفاوتي نظير شبكه‌هاي تلفن شهري و بين‌شهري، شبكه‌هاي رايانه‌اي و اينترنت و براي انتقال اطلاعات در مسافت‌هاي طولاني استفاده مي‌شود.نور، در كابل فيبر نوري از طريق هسته و توسط جهش‌هاي پيوسته با توجه به روكش حركت مي‌كند. با توجه به اينكه روكش، هيچ نوري از هسته جذب نمي‌كند نور مي‌تواند مسافت زيادي را طي كند. به هر حال مقداري از موج‌هاي نور به علت وجود ناخالصي موجود در فيبر ضعيف مي‌شوند. ميزان تضعيف نور به ميزان خلوص شيشه و طول موج نور ارسالي بستگي دارد. " سيستم روشنائي فيبر نوري بر چه اساسي كار ميكند."سيستمهاي روشنائي فيبر نوري بر اساس سيستمهاي هدايتگر کار می‌کنند. از جمله سيستمهاي هدايتگر يك سيستم ساده انتقال آب جهت آبیاري), شامل پمپ – شلنگ و آب پاش) ميباشد در اين سيستم ساده آب توسط پمپ داخل شلنگ پمپاژ ميشود سپس آب ازطريق شلنگ به محل مصرف منتقل ميشود در محل مصرف آب توسط آبپاش سرشلنگ به مصرف آبياري ميرسد. سيستم روشنائي فيبر نوری نيز يك سيستم هدايتگر نور (Light Guide) ميباشد.یک سیستم فیبر نوری شامل سه جزء مولد نور، فيبر نوري و چراغ نوري يا فيكسچر ميباشد در اين سيستم, نور توسط قسمتي كه به آن نورده (Illuminator) يا ژنراتور ميگويند توليد ميشود. نور توليد شده وارد فيبر نوري ميشود، فيبر نوري نور را به محل مصرف (كه جائي غير از محل توليد نور ميباشد), منتقل ميكند. محل مصرف نور در هر جایی نسبت به نورده ميتواندواقع شود و معمولاً اين محل در نقطه اي خارج از دسترس و تشعشع مستقيم نور توليدي نورده قرار دارد.  نور منتقل شده در محل مصرف، توسط فيكسچر يا چراغ نوري متناسب با نوع مصرف به منظور روشنائي، نورپردازي, علایم نوری و, تابلوی نوری و يا هر مصرف ديگري مورد استفاده قرار ميگيرد. چون مشخصة اصلي سيستمهاي هدايتگر نوري انتقال نور به محلي جدا و دور از محل توليد نور ميباشد به آنها سيستمهاي روشنائي با منبع نوري مجزا( Remote Source Lighting) هم میگويند. اين سيستمها بسته به نوع مولد نوري كه ميتواند منبع نور طبيعي (مثل نور روز يا نور خورشيد) و يا منبع نور مصنوعي (نور انواع لامپهاي الكتريكي) باشد و بسته به نوع هدايتگر نوري كه ميتواند فيبر نوري و يا لوله نوري( Light PipeیاLight Tube )باشد تقسيم بندي ميشود. البته سيستم روشنائي فيبر نوري از متداولترين سيستمهای روشنایی بامنبع نوری مجزا هستند; که هم براي انتقال نور طبيعي و هم براي انتقال نور مصنوعي کاملا مناسب می‌باشند وبا توجه به این مشخصات و بدليل امتيازات فراواني كه دارند امروزه اشاعه فراواني پيدا كرده اند و بدلیل قابلیت های زیاد اين سيستمها, از آنها بعنوان روشنائي آينده نام برده ميشود. در سيستم های لوله نوري هم كه اساس مشتركي با سيستم روشنائي فيبر نوري دارند، انتقال و هدايت نور توسط لوله هائي كه داخل آنها صيقلي بوده و يا يك لايه شفاف (Prismatic) جهت انعكاس در داخل آنها قرار دارد انجام می‌گیرد.در لوله‌های نوری هم انتقال نور براساس پديده انعكاس کامل داخلي انجام مي پذيرد در اين سيستمها محيط هدايتگر هواي داخل لوله نوري ميباشد. "روشنائي فيبر نوري داراي چه خصوصياتي ميباشد؟"عمده ترين خصيصة روشنائي فيبر نوري كه آنرا از ساير تكنولوژيها و روشهای طراحي روشنائي متمايز ميسازد جداسازي نور از ساير مولفه هاي الكترومغناطيسي آن ميباشد. به عبارت ديگر تمام اشعه هاي نوري كه تاكنون بطور متداول بكار رفته‌اند علاوه بر نور مرئي شامل مولفه هاي ديگري چون حرارت - تشعشعات ماوراء بنفش uv، تشعشعات مادون قرمز IR (در مورد نورهاي طبيعي)هستند و روشنائي الكتريكي علاوه بر اين مولفه‌ها امواج الكترومغناطيسي و الكتريسيته را نيز شامل ميشود. اما نور فيبر نوری فاقد تمام این گونه تشعشعات است و خالصترين نور جهت مصارف روشنائي و ساير موارد استفاده اختصاصی ميباشد. دومين خصيصة اين سيستم روشنائي عايق بودن، محكم بودن، بي اثربودن و پايدار بودن قطعات تشكيل دهندة اين سيستم ميباشد. در آن سيم بكار نرفته است و لامپهاي شكستني در اين سيستم وجود ندارد. سومين خصيصه اين سيستم روشنائي سبك و كم حجم بودن قطعات آن ميباشد. چهارمين خصيصه آن انطباق با نيازهاي روحي و رواني انسان و محيط زيست ميباشد بطوريكه در هماهنگي كامل با طبيعت و احساسات زيباشناختي انسان هست. پنجمين خصيصة اين سيستم روشنائي امكان تقسيم نور يك منبع نور به نقاط مختلف می‌باشد به طوریکه گاه تا صدها نقطه مجزا براساس مقدارروشنائي و نور موردنياز توسط یک منبع نوری روشن می‌شوند.و اين از مشخصات منحصر به فرد تكنولوژي روشنایی فیبر نوری می‌باشد.بطوريكه در سيستم روشنائي متداول الكتريكي هر لامپ يا مولد نور قادر به روشنایی يك منطقه و يا نورپردازی يك شي ميباشد ونور آنرا نمي‎توان به قسمت های مختلف تقسیم وبه نقاط مختلف منتقل كرد.همين نقيصه سيستمهاي روشنائي متداول معمولاً باعث به هدر رفتن مقدار زيادي از انرژي نوارني ميشود. براي مثال در يك لامپ رشته اي معمولي فقط یک هشتم انرژي مصرفي لامپ به نور مرئي تبديل ميشود.بقیه آن به گرما و تشعشعات غيرمرئي و اكثراً مضر تبديل ميشود. از اين مقدار انرژي هم كه به نور تبديل شده است فقط یک سوم آن به عنوان روشنائي مفيد موثر مورد استفاده قرار ميگيرد ودوسوم آن در اشكال نور غيرموثر (براي روشن كردن فضاهائي كه نيازي به روشنایی آنها نميباشد) به هدر ميرود. ملاحظه ميشود كه حداکثر فقط 4% انرژي يك لامپ رشته اي به نور مفيد تبديل ميشود و در بهترين حالت با لامپهاي كم مصرف مقدار بهره وري به سه برابر يعني حدوداً 12% رسيده است و با توجه به اين واقعیت كه حدود 30% كل مصرف الكتريكي در جهان صرف روشنائي داخلي و خارجي ميشود متوجه حجم عظيم تلفات ميشويم. لذا ً مسئله روشنائي وتلفات انرژي قابل توجه در آن, امروزه به يك چالش جدي تبدیل شده است و حكومتها و سازمانهاي بين المللي توجه زيادي به حل اين مشكل دارند. راهكارهاي كلي كه براي اين مشكل تعريف شده است عبارتند از: 1- افزايش بهره وري لامپها ومنابع نوري 2- استفاده از نور روز و نور خورشيد 3- استفاده از نور وظيفه اي ( یعنی هدايت نور به منطقه موردنياز جهت روشنائي و جلوگيري از روشن كردن قسمتهائي كه نيازي به آن نميباشد). 4- كاهش دفع حرارت ناشي از روشنائي در محل مصرف نور كه موجب تلفات مضاعف انرژي شده و باعث ميشود مجدداً با صرف انرژي الكتريكي ديگري توسط سيستمهاي مبرد, گرماي ايجاد شده دفع شود.سيستمهاي روشنائي فيبر نوري با مشخصاتي كه دارند قادرند در هر 4 مقوله صرفه جوئي و بهبود الگوهاي مصرف انرژي روشنائي موثر واقع شوند و همين مشخصات منحصر بفرد اين تكنولوژي است كه آنرا ممتاز كرده است. بطوريكه با وجود نوپا بودن اين تكنولوژي (بيش از 15 سال از استفاده ازفناوری فيبر نوري در روشنائي ساختمانها و ... نميگذرد) اميد فراواني به آينده و همه گير شدن اين سيستم نوري وجود دارد و امروزه بيشترين تحقيقات و سرمايه گذاريها در زمينه روشنائي در تكنولوژي روشنائي فيبرهاي نوري ونیز توليد لامپها (منابع نوري) با كارآئي بالاتر انجام ميپذيرد. حال به نقش سيستمهاي روشنائي با منبع نوري مجزا و تكنولوژي فيبر نوري در راهكارهاي چهار گانه صرفه جوئي در مصرف انرژي در روشنائي ميپردازيم. الف : نقش اين تكنولوژي در افزايش بهره وري لامپها و منابع نوري. در زمينه توليد لامپها با بهره وري و كارآئي بالاتر بطورکلی عمدة تحقيقات در ساخت لامپهاي پر قدرت. ال‌ئی‌دی با امکان توليد نور سفيد توسط آنها و ديگر در ساخت لامپهاي پلاسماي سلفوري كه SLS(SULFUR LIGHT SYSTEM) و PLS (PLASMA LIGHT SYSTEM) نامگذاري شده اند، متمركز شده است.در هردوی اين تحقيقات نتايج موفقيت آميز و اميدوار كننده اي بدست آمده است. امروزه لامپهاي پرقدرت ال‌ئی‌دی با نور سفيد (در شکل ال‌ئی‌دی‌های GRB و ال‌ئی‌دی‌های فلور سنتی از ترکیب ال‌ئی‌دی‌های با نور آبی و ال‌ئی‌دی‌های با تابش ماورائ بنفش با استفاده از یک لایه فلورسنت ) بصورت تجارتي وارد بازار شده اند .لامپ های پرقدرت ال‌ئی‌دی تا توان 75 وات معادل لامپ های رشته ای وبا توان موثر 10 وات ساخته شده اند.ولي در تولید لامپ های پر وات ال‌ئی‌دی بدلیل مسئله دفع حرارت لایه‌های داخلی آن و نیز درساخت لامپ‌های ال‌ئی‌دی با نور کاملا سفیدومطلوب مشکلاتی وجود دارد. وباید اذعان کرد تارفع کامل این مشکلات وفرا گیر شدن آنها وجایگزینی با لامپ های موجود راه درازی در پیش است. در صورت تولید لامپ های پر قدرت ال‌ئی‌دی بدلیل عدم تولید تشعشعات حرارتی وعمر بسیار زیاد می‌توان از آنها به عنوان منبع نوری سیستم های روشنایی فیبر نوری استفاده کرد .البته هم اکنون نیز در مواردیکه دریک طرح روشنایی فیبر نوری به نور کم نیاز باشد این لامپ ها به کار می‌روند. لامپهاي سلفوري از گدازش (Fusion) سلفور در ميدان ميكروويو با فركانس حدود 5/2 گيگاهرتز توليد ميشود به اين ترتيب كه حدود چند ميليگرم سلفور به همراه گاز بي اثر آرگون در يك حباب کروی با قطر حدود سه سانتيمتر از جنس كوارتز در معرض ميدان چرخان ميكرويو قرار ميگيرد. درنتيجه توليد گرماي فوق العاده, سلفور به شكل پلاسما در می‌آید و توليد نور ميكند. اين روش, مشابه نور توليد شده در خورشيدمی باشد و داراي خواص نوري همانند نور خورشید می‌باشد و گرماي نورآن حدود 6000 درجه كلوين (شبيه نور خورشيد) ميباشد. نور توليد شده توسط اين لامپها حرارت ايجاد نميكند و شامل تشعشعات uv نميباشد و بالاترين بهره وري در بين لامپهایی را دارد که تا کنون ساخته شده است بطوری که بازده نوری آن حدود Luman/watt180 می‌باشد. ولی اين لامپها توليد خيرگي بسار زيادي مي‎كنند بطوريكه مستقيماً براي استفاده در مقاصد روشنائي مناسب نمی‌باشند. و داراي توان نوري بسيار زياد هستند (برای مثال لامپهاي SLS با توان نوری معادل kw36 يعني با قدرت توليد روشنائي معادل 360 لامپ صد وات رشته اي ساخته شده اند) اين لامپها مناسب براي استفاده در سيستمهاي روشنائي با منبع نوري مجزا یعنی Remote Source Lighting (RSL) ميباشند. فلذا درصورت توسعه استفاده از سيستمهاي RSL امکان بكارگيري اينگونه لامپها و دسترسي به منابع نوري با بهره وري بالاتر فراهم خواهد شد. ب : نقش سيستم روشنائي فيبر نوري (RSL) در استفاده از نور خورشيد و نور روز براساس تحقيقاتي كه انجام شده است حداكثر مصرف برق در زمينه روشنائي مقارن ظهر يعني در زماني است كه خورشيد بيشترين تابش را دارد. اگر بصورت واقع بينانه اي استفاده از نور روز در ساختمانها موردبررسي قرار گيرد باید قبول کرد با وجود تاكيد به استفاده از اين موهبت رايگان عملاً امروزه در ساختمانها نور خورشید به طور موثري مورد استفاده قرار نميگيرد. بطوريكه در ساختمانها (بخصوص ساختمانهاي بزرگ و برجها) يا نور طبيعي كافي به تمام نقاط ساختمان نمی‌رسد و يا اگر در مواردي اطاقها نورگير باشد به خاطر وجود خيرگي در نور خورشيد و يا انتقال حرارت خورشيد معمولاً پرده‌ها كشيده هستند وبیشتر از روشنائي برق استفاده ميشود. در واقع وجود گرما، خيرگي و تشعشعات uv در نور مستقيم خورشيد و نيز عدم امکان انتقال نور خورشيد به تمام نقاط داخل ساختمان مهمترين دلايل استفاده از روشنائي الكتريكي درموقع روز ميباشند. سيستمهاي روشنائي با فيبر نوري و RSL امکان انتقال نور طبيعي خورشيد بدون گرما و بدون تشعشعات مضر و خطرناك را به هر نقطه از ساختمان كه نفوذ نور مسقتيم خورشيد به آنها غيرممكن است (نظير زيرزمينها) فراهم ميسازند. ج : استفاده از نور وظيفه اي (Functional Lighting) توسط سيستم روشنائي فيبر نوري:بطوريكه ذكر شد حدود دوسوم از نور مرئي توليد شده توسط منابع نوري بصورت غيرموثر تلف ميشود. روشنائي متداول الكتريكي داراي دو نقيصه اساسي است كه دليل اصلی تلفات نوری زیاد در حين مصرف ميباشد. اول اينكه تمام اشكال منابع نوراني داراي حرارت الكتريكي و تشعشعات uv مباشند كه وجود اين مولفه هاي نامطلوب همراه نور امکان نزديك كردن منبع نور به محل مصرف را ناممكن ميسازد، دوم اينكه امكان تقسيم نور منابع روشنائي وانتقال آن به نقاط مختلف وجودندارد. ولي با استفاده از روشنائي فيبر نوري بدليل آنكه اين نور فاقد حرارت، uv و الكتريسيته ميباشدوبه دلیل آن که فيكسچرهاي آن بسيار كوچك و مينياتوري هستند (امکان كارگذاري ايمن آنها در هر نقطه اي را كه براي چراغهاي معمولي غيرممكن است, فراهم ميسازد). امكان تقسيم روشنائي يك نورده توسط دسته هاي فيبرنوري و انتقال آن به نقاط مختلف با هر مقدار روشنائي موردنياز و در اشكال مختلف نورپردازي وجود دارد. بکار گیری روش نورپردازي وظيفه اي توسط اين سيستم به نحو مطلوبی فراهم است. بطوريكه با استفاده از اين سيستم نوري نگرش ما چه به عنوان طراحان پروژه‌هاي روشنائي و چه به عنوان مصرف كننده آن دستخوش تغییرات شگرفی خواهد شد. سيستم رله فيبر نوری بمنظور آگاهی از نحوه استفاده فيبر نوری در سيستم های مخابراتی ، مثالی را دنبال خواهيم کرد که مربوط به يک فيلم سينمائی  و يا مستند در رابطه با جنگ جهانی دوم است . در فيلم فوق دو ناوگان دريائی که بر روی سطح دريا در حال حرکت می باشند ، نياز به برقراری ارتباط با يکديگر در يک وضعيت کاملا" بحرانی و توفانی را دارند. يکی از ناوها قصد  ارسال پيام  برای ناو ديگر را دارد.کاپيتان ناو فوق پيامی برای يک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است ، ارسال می دارد. ملوان فوق پيام دريافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس ( نقطه و فاصله ) ترجمه می نمايد. در ادامه ملوان مورد نظر با استفاده از يک نورافکن اقدام به ارسال پيام برای ناو ديگر می نمايد. يک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم ، کدهای مورس ارسالی را مشاهده می نمايد. در ادامه ملوان فوق کدهای فوق را به يک زبان خاص (مثلا" انگليسی ) تبديل و آنها را برای کاپيتان ناو ارسال می دارد.  فرض کنيد فاصله دو ناو فوق از يکديگر بسار زياد ( هزاران مايل ) بوده و بمنظور برقرای ارتباط بين آنها از يک سيتستم مخابراتی مبتنی بر فيبر نوری استفاده گردد. مجموعه رله فيبر نوري از عناصر زير تشكيل شده ‌است: 1- فرستنده(Transmiter‌): مسئول توليد و رمزنگاري پيام‌هاي نوري است. فرستنده پيام‌هاي نوري را دريافت و دستگاه نوري را به منظور روشن و خاموش‌شدن در يك دنباله مناسب هدايت مي‌نمايد. فرستنده، از لحاظ فيزيكي در مجاورت فيبر نوري قرار داشته و ممكن است داراي يك لنز به منظور تمركز نور در فيبر باشد. ليزرها داراي توان به مراتب بيشتري نسبت به ديودهاي نوراني مي‌باشند. متداولترين طول موج پيام‌هاي نوري، 850 نانومتر، 1300نانومترو 1550 نانومتر است.2- فيبر نوري(Optical Fiber‌): پيام‌هاي نور را در طول مسير هدايت مي‌كند. 3- تقويت‌كننده نوري( Optical Regenerator): پيام‌هاي نوري را در مسافت‌هاي طولاني تقويت مي‌كند. برخي از پيام‌ها در مواردي كه مسافت ارسال اطلاعات طولاني بوده و يا به هر دليلي، خلوص شيشه كم باشد، ضعيف شده و حتي از بين خواهند رفت. در چنين مواردي به منظور تقويت پيام‌هاي نوري ضعيف شده از يك يا چندين تقويت‌كننده نوري استفاده مي‌گردد. تقويت‌كننده نوري از فيبرهاي نوري متعدد به همراه يك روكش خاص( Doping) تشكيل مي‌گردد. بخش دوپينگ با استفاده از يك ليزر پمپ( تلمبه) مي‌گردد. زماني كه پيام تضعيف شده به روكش دوپينگي مي‌رسد، انرژي ماحصل از ليزر باعث مي‌گردد كه ملكول‌هاي دوپينگ‌شده، به ليزر تبديل گردند. ملكول‌هاي دوپينگ‌شده در ادامه باعث انعكاس يك پيام نوري جديد و قويتر با همان خصوصيات پيام ورودي تضعيف شده، خواهند بود.4- دريافت‌كننده نوري(Optical Receiver): پيام‌هاي نوري را دريافت و رمزگشايي مي‌نمايد و سپس پيام‌هاي الكتريكي را براي ساير استفاده‌كنندگان(رايانه، تلفن و ...) ارسال مي‌نمايد.دريافت‌كننده به منظور تشخيص نور از يك فتوسل(Photocell ) يا فتوديود (Photodiode) استفاده مي‌كند. فرستنده وظيفه فرستنده،  مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پيام است .  فرستنده سيگنال های نوری را دريافت و دستگاه نوری را بمنظور روشن و خاموش شدن در يک دنباله مناسب ( حرکت منسجم ) هدايت می نمايد. فرستنده ، از لحاظ  فيزيکی در مجاورت فيبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای يک لنز بمنظور تمرکز نور در فيبر  باشد. ليزرها دارای توان بمراتب بيشتری نسبت به LED می باشند. قيمت آنها نيز در مقايسه با LED بمراتب بيشتر است . متداولترين طول موج سيگنا ل های نوری ، 850 نانومتر ، 1300 نانومتر و 1550 نانومتر است . بازياب ( تقويت کننده ) نوری همانگونه که قبلا" اشاره گرديد ، برخی از سيگنال ها در موارديکه مسافت ارسال اطلاعات  طولانی بوده ( بيش از يک کيلومتر ) و يا از مواد خالص برای تهيه فيبر نوری ( شيشه ) استفاده نشده باشد ، تضعيف و از بين خواهند رفت . در چنين مواردی و بمنظور تقويت ( بالا بردن ) سيگنا ل های نوری تضعيف شده از يک يا چندين " تقويت کننده نوری " استفاده می گردد.  تقويت کننده نوری از فيبرهای نوری متععدد بهمراه يک روکش خاص (doping) تشکيل می گردند. بخش دوپينگ با استفاده از يک ليزر پمپ می گردد . زمانيکه سيگنال تضعيف شده به روکش دوپينگی می رسد ، انرژی ماحصل از ليزر باعث می گردد که مولکول های دوپينگ شده،  به ليزر تبديل می گردند. مولکول های دوپينگ شده در ادامه باعث انعکاس يک سيگنال نوری جديد و قويتر با همان خصايص سيگنال ورودی تضعيف شده ، خواهند بود.( تقويت کننده ليزری) دريافت کننده نوری وظيفه دريافت کننده ، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دريافت کننده پيام است. دستگاه فوق سيگنال های ديجيتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشائی ، سيگنا ل های الکتريکی را برای ساير استفاده کنندگان ( کامپيوتر ، تلفن و ... ) ارسال می نمايد. دريافت کننده بمنظور تشخيص نور از يک "فتوسل" و يا "فتوديود" استفاده می کند. منابع:1- مناجاتي، محسن.(1383). « فيبر نوري بستر اصلي شبكه‌هاي پر سرعت» : ماهنامه شبكه- اسفند ماه - ص 120و 121. 2- قاضي تبريزي، سيد مجتبي(1383). « فيبر نوري چيست» : ماهنامه دانشمند- مردادماه – از صفحه 32 تا صفحه 35.3-س. پالي، جوزف(1374). « مخابرات فيبر نوري » ترجمه مولوي، محمد و محدث، مجتبي. آستان قدس دانشگاه امام رضا.4- عبدي، جواد و فاميل خليلي، اعظم (1383). « بررسي ساختار و قابليت‌هاي فيبر نوري» . ماهنامه استاندارد. دي ماه. از صفحه 25 تا صفحه 31.

قسمتی از محتوی متن پروژه میباشد که به صورت نمونه ، بعد از پرداخت آنلاین در فروشگاه فایل آنی فایل را دانلود نمایید .

  

 « پرداخت آنلاین و دانلود در قسمت پایین »