معلومات عن الالياف الضوئية
إليكم من موسوعة معلومات عن الألياف الضوئية أو الألياف البصرية. تصنع هذه الألياف من البلاستيك أو الزجاج النقي، وتكون عبارة عن خطوط رفيعة وطويلة بحجم شعرة. يتم وضع مجموعة من الألياف جنبا إلى جنب في كابلات ضوئية. ولها العديد من الاستخدامات المختلفة، وتم ربطها بشبكة الإنترنت. وتستخدم لنقل الإشارات الضوئية على مسافات بعيدة جدا، مع نقل البيانات وإرسالها للآخرين في أي مكان وبأقل وقت باستخدام الضوء.
وتعتمد على مبدأ الانعكاس الكلي، وتم تصميمها لتوجيه الضوء وتميزها بمواكبة التكنولوجيا الحديثة واستخدامها في الأجزاء التطبيقية والهندسة والطب والاتصالات.
معلومات عن الالياف الضوئية
يعتبر الإنترنت العصب الحيوي للاقتصاد في الوقت الحاضر، حيث يتم الحصول على شبكة إنترنت سريعة جدا من خلاله، وقد أحدث طفرة وثورة جديدة في عالم الاتصالات.
تاريخ الألياف الضوئية
تم طرح الفكرة في فترة الأربعينات من القرن الماضي عندما طرح العالم الفرنسي جاكيه بانيه والسويسري دانيال كولادون مبدأ الألياف الضوئية، والذي يشير إلى توجيه الضوء عن طريق الانكسار، وقد استطاعوا إثبات ذلك من خلال تجربة نافورة الضوء وأنبوب الضوء.
وكانت هذه الفكرة الأولى التي تطرقت إلى هذا الموضوع، وبعدها توالت الأبحاث والدراسات، وتم صنع مجموعة من الألياف الزجاجية الصغيرة والنقية.
في القرن التاسع عشر، شرح العالم البريطاني جون تندل، عالم الفيزياء، أن الشعاع الساقط عند انتقال الضوء من الهواء إلى الماء ينكسر بالقرب من العمود الرأسي الممتد فوق سطح الماء، وقد وضع خاصية الانعكاس الكلي الداخلي في كتابه الذي تحدث فيه عن طبيعة الضوء، وتم نشره في عام 1870.
في عام 1953، نجح العالم الأمريكي ناريمدر سينج كاباني والعالم البريطاني هارولد هوبكنز في نقل الصور عبر الأشعة الضوئية في إمبريال كوليدج في بريطانيا. وفي العام التالي، نشروا هذه الدراسة ونتائجها في مجلة نيتشر العلمية.
وبناء على ذلك، يعتبر العديد من الباحثين والعلماء أن العالم كاباني هو والد الألياف الضوئية، حيث كرس حياته لدراسة الضوء والتعرف عليه بعمق.
تطور الألياف الضوئية
تمكن علماء من جامعة ميشيجان الأمريكية، بيترز لورانس كورتيس وباسيل هيرشويتز، من ابتكار أول منظار طبي ضوئي يعمل بالألياف الضوئية، ومن خلاله تمكنوا من رؤية الأماكن الداخلية للمرضى، وحصلوا على براءة اختراع في نفس العام 1956.
في عام 1965م، قام الفيزيائي الألماني مانفريد بورنر بابتكار أول نظام لنقل البيانات عبر الألياف، وتم عرض هذا النظام في مختبرات شركة تيلوفونكن. بعد ذلك، تمكن شارلز كاي كاو من فهم وتعريف انتقال الضوء عبر الألياف، مما ساهم في تطوير الاتصالات البصرية.
استخدامات الألياف الضوئية
- الاتصال بين شبكات الحاسوب، إذ تستخدم كوسيلة هامة للاتصالات السلكية واللاسلكية، وتتميز بأنها تجمع في شكل أسلاك وتكون مرنة.
- نقل البيانات والمعلومات من مكان لآخر.
- يتم استخدامها بأجهزة الاستشعار عن بُعد.
- تستخدم كأجهزة لقياس درجة الحرارة، والإجهاد، والضغط، وغيرها.
- يتم تحويل الضوء إلى كهرباء من خلال نقل الطاقة عبر خلية كهروضوئية، وتستخدم في حالة عدم الاستعانة بالموصلات المعدنية.
- يتم استخدامها في المئات من التطبيقات المختلفة والأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك التلفزيون وتطبيقات الاتصالات.
- القطاع العسكري: من الصعب على الأشخاص أو الدول الأخرى التجسس على الدولة، نظرا لعدم القدرة على استخراج الإشارة.
- قطاع الهندسة الوراثية: يؤدي دورا هاما في منع الأمراض الوراثية مثل مرض السكري وفقر الدم ومتلازمة داون، ويمكن استخدامه لفك تشفير الشفرة الوراثية.
- تُستخدم لإجراء العمليات الحسابية المختلفة.
استخدامات الالياف الضوئية في الطب
يستخدم عند إجراء أي عملية جراحية دقيقة، حيث يمكن للطبيب رؤية بعض الأجزاء الداخلية للجسم.
مكونات الألياف الضوئية
الغلاف(العاكس): وهي واحدة من المواد التي تعكس الضوء في مركز الليف البصري، وتحيط باللب الزجاجي من كل جانب، وتصنع من السليكا، وتنتج ظاهرة الانعكاس التام عن طريقها، وتوجه الضوء داخل الألياف، مما يؤدي إلى انعكاس كامل للضوء، وباستمرار هذه العملية، ينتشر الضوء داخل الليف الضوئي بشكل خاص في قلبه، ثم يصل إلى الليف.
القلب Core: هو أنبوب زجاجي مصنوع من السيليكا بشكل أسطواني وحجمه رفيع، يتم من خلاله انتقال الضوء.
الغطاء الواقي: يتم استخدام غلاف من البلاستيك للحفاظ على الليف البصري وحمايته من أي ضرر.
بعد ذلك يتم جمع الألياف الضوئية في حزمة واحدة حتى يتشكل الحمل الضوئي، ثم يتم تغطيته من الخارج بغطاء معين يسمى جاكيت.
المراجع