معلومات عن الالياف الضوئية

إليكم من موسوعة معلومات عن الالياف الضوئية fiber أو الألياف البصرية، ويتم صناعتها من البلاستيك، أو الزجاج النقي، وهي خطوط رفيعة وطويلة سمكها بحجم الشعرة، ويتم وضع مجموعة من الألياف بجانب بعضهم بحزمة واحدة بالكابلات الضوئية، ولها العديد من الاستخدامات المختلفة وتم الربط بينها وبين شبكة الإنترنت، وتم استخدامها لنقل وإرسال الإشارات الضوئية على بُعد مسافات بعيدة للغاية، مع نقل البيانات وإرسالها للآخرين بأي مساحة، وبوقت قليل باستخدام الضوء.

وهي تتعامل بمبدأ ظاهرة الانعكاس الكلي، وتم تصميمها لكي توجه الضوء، ويسير بطولها، وتتميز بمواكبة عصر التكنولوجيا الحديث، ويتم استخدامها بالأجزاء التطبيقية، والهندسة، والطب، والاتصالات.

معلومات عن الالياف الضوئية

تعتبر عصب الحياة بالآونة الأخيرة وبدونها ينهار اقتصاد الدول، فمن خلالها يتم الحصول على شبكة إنترنت سريعة للغاية، فقد أحدثت طفرة وثورة جديدة بعالم الاتصالات.

تاريخ الألياف الضوئية

طُرحت الفكرة مع فترة الأربعينات بالقرن السابق حينما طرح العالم الفرنسي جاكيه بانيه، والسويسري دانيال كولادون مبدأ الألياف الضوئية، وهو يُشير لتوجيه الضوء عبر الانكسار، واستطاع أن يُثبت هذا الأمر عبر تجربة نافورة الضوء، وأنبوب الضوء.

وهذه الفكرة كانت الأولى التي تتحدث عن هذا الأمر، ومن بعدها توالت الأبحاث والدراسات، وتمت صناعة مجموعة من الشعيرات الصغيرة من الزجاج النقي.

وبالقرن التاسع عشر بفترة الخمسينات شرح عالم الفيزياء البريطاني جون تندل أن الشعاع الساقط عند مرور الضوء من الهواء للمياه ينكسر بالقرب من العمود المُقام فوق سطح المياه، فكتب خاصية الانعكاس الكلي الدخلي، ووضعها بكتابه الذي تحدث فيه عن طبيعة الضوء، وتم نشره بعام 1870م.

بحلول عام 1953م استطاع العالم الأمريكي ناريمدر سينج كاباني ، والعالم البريطاني هارولد هوبكنز نقل صور عبر الحزم الضوئية،  بإمبريال كوليدج ببريطانيا، وبالعام التالي استطاعوا أن ينشروا هذه الدراسة، ونتائجها بدورية نيتشر العلمية.

ولذلك اعتبر الكثير من الباحثين والعلماء أن العالم كاباني هو أبو الألياف الضوئية، فقد تفرغ لدراسة الضوء، وعاش حياته كلها للتعرف عليه بتعمق.

تطور الألياف الضوئية

استطاع علماء من جامعة ميشيجان الأمريكية وهم يلبور بيترز لورانس كورتيس وباسيل هيرشويتز ابتكار المنظار الطبي الضوئي الأول، والذي يعمل بالألياف الضوئية، ومن خلاله تمكنوا من رؤية الأماكن الباطنية للمرضى، وكان ذلك بعام 1956م، وحصلوا على براءة اختراع بنفس السنة.

بعام 1965م استطاع الألماني الفيزيائي مانفريد بورنر عمل أول نظام لنقل وإرسال البيانات عبر الألياف، وتمكن من عرض هذا النظام داخل مختبرات الأبحاث الخاصة بشركة تيلوفونكن، ثم تمكن شارلز كاي كاو من فهم، وتعريف وشرح انتقال الضوء بالألياف لكي يُساهم بتطوير الاتصالات البصرية.

استخدامات الألياف الضوئية

• الربط بين شبكات الحاسب الآلي، فهي تُستخدم كوسيلة هامة للاتصالات السلكية والغير سلكية، فهي يتم جمعها على شكل أسلاك، وتتميز بأنها مرنة.
• نقل البيانات والمعلومات من مكان لآخر.
• يتم استخدامها بأجهزة الاستشعار عن بُعد.
• تُستخدم كمجسات لقياس درجة الحرارة، والإجهاد، والضغط، وغيرهم.
• بها يتم تحويل الضوء لكهرباء، من خلال نقل الطاقة عبر خلية كهروضوئية، ويتم استخدامها في حالة عدم الاستعانة بالموصلات معدنية.
• استخدامها في المئات من التطبيقات المختلفة، والأجهزة الإلكترونية منها التليفزيون، وتطبيقات الاتصالات.
• القطاع العسكري: من الصعب أن يتجسس أشخاص أو دول أخرى على الدولة، نتيجة لعدم القدرة على سحب الإشارة.
• قطاع الهندسة الوراثية: تلعب دور هام في وقف أي أمراض وراثية مثل مرض السكري، فقر الدم، أو متلازمة داون، ويُمكن الاستعانة به لتفكيك الشفرة الوراثية.
• تُستخدم لإجراء العمليات الحسابية المختلفة.

استخدامات الالياف الضوئية في الطب

يتم الاستعانة بها عند إجراء أي عملية جراحية دقيقة، فمن خلالها يتمكن الطبيب من مُشاهدة بعض الأجزاء الداخلية من الجسم.

مكونات الألياف الضوئية

الغلاف(العاكس): وهو أحد المواد التي تعكس الضوء لمركز الليف البصري، ويعمل على إحاطة اللب الزجاجي من كل جانب، ويتم صناعته من السليكا، ويحدث بواسطته ظاهرة الانعكاس التام، ويتم توجيه الضوء داخل الألياف، فيحدث انعكاس للضوء بشكل كلي، وبتكرار هذا الأمر نجد الضوء انتشر داخل الليف الضوئي تحديداً بقلبه، ثم يصل إلى الليف.

القلب Core: هو زجاج على شكل أسطوانة من السليكا حجمه رفيع، يتم من خلاله انتقال الضوء.

الغطاء الواقي: غلاف من البلاستيك يتم الاستعانة به للحفاظ على الليف البصري وحمايته من أي ضرر.

بعد كل ذلك يتم جمع الألياف الضوئية بحزمة واحدة حتى يتكون الحمل الضوئي، ومن ثم يتم تغطيته من الخارج بغطاء مُعين يُطلق عليه جاكيت.

المراجع

1