معلومات عن الالياف الضوئية
نقدم لكم هنا مجموعة من المعلومات عن الألياف الضوئية أو البصرية، والتي تتم صناعتها من البلاستيك أو الزجاج النقي، وتتكون من خطوط رفيعة وطويلة يبلغ سمكها حجم شعرة الإنسان، وتوضع مجموعات من الألياف بجانب بعضها البعض في حزمة واحدة داخل الكابلات الضوئية. ولها استخدامات متنوعة، وتم استخدامها لنقل الإشارات الضوئية على بُعد مسافات بعيدة جدًا، مما يتيح نقل وإرسال البيانات إلى أي مكان بسرعة وكفاءة عالية باستخدام الضوء.
تعمل هذه التقنية بمبدأ انعكاس الضوء بالكامل، وتم تصميمها لتوجيه الضوء بطوله، وتتميز بمواكبتها لعصر التكنولوجيا الحديثة، وتستخدم في مجالات مثل الهندسة والطب والاتصالات والتطبيقات الصناعية.
معلومات عن الالياف الضوئية
تعتبر البنية التحتية للإنترنت ، والتي تسمى بـ `عصب الحياة` ، حاسمة في تطوير الاقتصاد الحديث، حيث توفر شبكة إنترنت سريعة وموثوقة، وتعد ثورة جديدة في عالم الاتصالات.
تاريخ الألياف الضوئية
تم تقديم فكرة مبدأ الألياف الضوئية خلال فترة الأربعينات في القرن الماضي عندما قدم العالم الفرنسي جاكيه بانيه والسويسري دانيال كولادون هذا المبدأ الذي يشير إلى توجيه الضوء عبر الانكسار، حيث استطاعوا إثبات ذلك من خلال تجربة نافورة وأنبوب الضوء.
هذه الفكرة كانت الأولى التي تطرقت لهذا الموضوع، وبعد ذلك توالت الأبحاث والدراسات وتم صنع مجموعة من الشعيرات الصغيرة من الزجاج النقي.
في القرن التاسع عشر، خلال فترة الخمسينات، شرح عالم الفيزياء البريطاني جون تندل أن الشعاع الضوئي المنحني ينكسر بالقرب من عمود يقف فوق سطح المياه عندما يمر الضوء من الهواء إلى المياه، ووضع خاصية الانكسار الكلي الداخلي في كتابه الذي تحدث فيه عن طبيعة الضوء وتم نشره في عام 1870.
في عام 1953م، تمكن العالم الأمريكي ناريمدر سينج كاباني والعالم البريطاني هارولد هوبكنز من نقل الصور عبر الحزم الضوئية في إمبريال كوليدج ببريطانيا، ثم نشروا هذه الدراسة ونتائجها في دورية نيتشر العلمية في العام التالي.
لذلك، يعتبر العالم كاباني هو أبو الألياف الضوئية، وذلك لأن العديد من الباحثين والعلماء اهتموا بدراسة الضوء، وعاش كاباني حياته كلها في التعرف عليه بتفصيل.
تطور الألياف الضوئية
اخترع علماء جامعة ميشيجان الأمريكية، وهم يلبور بيترز لورانس كورتيس وباسيل هيرشويتز، أول منظار طبي ضوئي يعمل بالألياف الضوئية، ومن خلاله تمكنوا من رؤية الأماكن الداخلية في جسم المرضى، وذلك في عام 1956م، وحصلوا على براءة اختراع في نفس العام.
في عام 1965م، نجح الفيزيائي الألماني مانفريد بورنر في تطوير أول نظام لنقل البيانات عبر الألياف، وتم عرض هذا النظام في مختبرات الأبحاث التابعة لشركة تيليفونكن. وفيما بعد، نجح شارلز كاي كاو في فهم وتعريف انتقال الضوء عبر الألياف، مما ساهم في تطوير الاتصالات البصرية.
استخدامات الألياف الضوئية
- تتميز شبكات الحاسوب بأنها تستخدم كوسيلة هامة للاتصالات السلكية واللاسلكية، حيث يتم تجميعها في شكل أسلاك، وتتميز بأنها مرنة.
- نقل البيانات والمعلومات من مكان لآخر.
- يتم استخدامها بأجهزة الاستشعار عن بُعد.
- تُستخدم هذه الأجهزة كمجسات لقياس درجة الحرارة والإجهاد والضغط وغيرها.
- تتحول الضوء إلى كهرباء عن طريق نقل الطاقة من خلال خلية كهروضوئية، وتستخدم هذه التقنية في الحالات التي لا يمكن فيها استخدام الموصلات المعدنية.
- يتم استخدامها في مئات التطبيقات المختلفة والأجهزة الإلكترونية، مثل التلفزيون وتطبيقات الاتصالات.
- القطاع العسكري: من الصعب على أي شخص أو دولة أخرى تجسس على دولة أخرى، بسبب صعوبة استخلاص الإشارة.
- قطاع الهندسة الوراثية: تلعب الجينات دورًا حيويًا في منع الأمراض الموروثة مثل مرض السكري وفقر الدم ومتلازمة داون، ويمكن استخدامها لفك تشفير الشفرة الوراثية.
- تُستخدم لإجراء العمليات الحسابية المختلفة.
استخدامات الالياف الضوئية في الطب
تستخدم هذه التقنية في العمليات الجراحية الحساسة، حيث يمكن للجراح استخدامها لرؤية بعض أجزاء الجسم الداخلية.
مكونات الألياف الضوئية
الغلاف(العاكس): هو مادة تعكس الضوء إلى مركز الليف البصري، وتحيط باللب الزجاجي من كل جانب، ويتم صنعها من السليكا، وتسمح بحدوث الانعكاس التام للضوء داخل الألياف، وبتكرار هذا الأمر ينتشر الضوء داخل الليف الضوئي تحديدًا في قلبه، ثم يصل إلى الليف.
القلب Core: هو قطعة زجاجية على شكل أسطواني مصنوعة من السيليكا ورفيعة الحجم، ويتم من خلالها انتقال الضوء.
الغطاء الواقي: يستخدم غلاف بلاستيكي لحماية الليف البصري من أي ضرر وللحفاظ عليه.
بعد جمع الألياف الضوئية بحزمة واحدة، يتم تشكيل الحمل الضوئي، ومن ثم يتم تغطيته من الخارج بغطاء محدد يسمى جاكيت.
المراجع
