مقدمه

بعد از اختراع ليزر در سال 1960 ميلادي ، ايده بكارگيري فيبر نوري براي انتقال اطلاعات شكل گرفت. خبر ساخت اولين فيبر نوري در سال 1966 همزمان در انگليس و فرانسه با تضعيفي برابر اعلام شد كه عملا در انتقال اطلاعات مخابراتي قابل استفاده نبود، تا اينكه در سال 1976با كوشش فراوان محققين ، تلفات فيبر نوري توليدي شديدا كاهش داده شد و به مقداري رسيد كه قابل ملاحظه با سيمهاي كواكسيكال مورد استفاده در شبكه مخابرات بود.

در ايران در اوايل دهه 60 ، فعاليتهاي تحقيقاتي در زمينه فيبر نوري در مركز تحقيقات منجر به تأسيس مجتمع توليد فيبر نوري در پونك تهران گرديد و عملا در سال 1373 توليد فيبر نوري با ظرفيت 50.000 كيلومتر در سل در ايران آغاز شد. فعاليت استفاده از كابلهاي نوري در ديگر شهرهاي بزرگ ايران شروع شد تا در آينده نزديك از طريق يك شبكه ملي مخابرات نوري به هم متصل شوند. انتشار نور تحت تأثير عواملي ذاتي و اكتسابي ذچار تضعيف مي‌شود. اين عوامل عمدتا ناشي از جذب ماوراي بنفش ، جذب مادون قرمز ، پراكندگي رايلي ، خمش و فشارهاي مكانيكي بر آنها هستند.

فيبرهاي نوري نسل سوم

طراحان فيبرهاي نسل سوم ، فيبرهايي را مد نظر داشتند كه داراي حداقل تلفات و پاشندگي باشند. براي دستيابي به اين نوع فيبرها ، محققين از حداقل تلفات در طول موج 1.55 ميكرون و از حداقل پاشندگي در طول موج 1.3 ميكرون بهره جستند و فيبري را طراحي كردند كه داراي ساختار نسبتا پيچيده‌تري بود. در عمل با تغييراتي در پروفايل ضريب شكست فيبرهاي تك مد از نسل دوم ، كه حداقل پاشندگي ان در محدوده 1.3 ميكرون قرار داشت، به محدوده 1.55 ميكرون انتقال داده شد و بدين ترتيب فيبر نوري با ماهيت متفاوتي موسوم به فيبر دي.اس.اف ساخته شد.

كاربردهاي فيبر نوري

كاربرد در حسگرها

استفاده از حسگرهاي فيبر نوري براي اندازه گيري كميتهاي فيزيكي مانند جريان الكتريكي ، ميدان مغناطيسي ، فشار ، حرارت ، جابجايي ،آلودگي آبهاي دريا ، تشعشعات پرتوهاي گاما و ايكس در سالهاي اخير شروع شده است. در اين نوع حسگرها ، از فيبر نوري به عنوان عنصر اصلي حسگر بهره گيري مي‌شود، بدين ترتيب كه خصوصيات فيبر تحت ميدان كميت مورد اندازه گيري تغيير يافته و با اندازه شدت كميت تأثير پذير مي‌شود.

كاربردهاي نظامي

فيبرنوري كاربردهاي بي شماري در صنايع دفاع دارد كه از آن جمله مي‌توان برقراري ارتباط و كنترل با آنتن رادار ، كنترل و هدايت موشكها ، ارتباط زير درياييها (هيدروفون) را نام برد.

كاربردهاي پزشكي

فيبر نوري در تشخيص بيماريها و آزمايشهاي گوناگون در پزشكي كاربرد فراوان دارد كه از آن جمله مي‌توان دزيمتري غدد سرطاني ، شناسايي نارساييهاي داخلي بدن ، جراحي ليزري ، استفاده در دندانپزشكي و اندازه گيري مايعات و خون نام برد.

فناوري ساخت فيبرهاي نوري

براي توليد فيبر نوري ، ابتدا ساختار آن در يك ميله شيشه‌اي موسوم به پيش سازه از جنس سيليكا ايجاد مي‌گردد و سپس در يك فرآيند جداگانه اين ميله كشيده شده تبديل به فيبر مي‌گردد . از سال 1970 روشهاي متعددي براي ساخت انواع پيش سازه‌ها بكار رفته است كه اغلب آنها بر مبناي رسوب دهي لايه‌هاي شيشه‌اي در اخل يك لوله به عنوان پايه قرار دارند.

روشهاي ساخت پيش سازه

روشهاي فرآيند فاز بخار براي ساخت پيش سازه فيبرنوري را مي‌توان به سه دسته تقسيم كرد:

    رسوب دهي داخلي در فاز بخار
    رسوب دهي بيروني در فاز بخار
    رسوب دهي محوري در فاز بخار

موادلازم در فرآيند ساخت پيش سازه

    تتراكلريد سيلسكون: اين ماده براي تأمين لايه‌هاي شيشه‌اي در فرآيند مورد نياز است.

    تتراكلريد ژرمانيوم: اين ماده براي افزايش ضريب شكست شيشه در ناحيه مغزي پيش سازه استفاده مي‌شود.

    اكسي كلريد فسفريل: براي كاهش دماي واكنش در حين ساخت پيش سازه ، اين مواد وارد واكنش مي‌شود.

    گاز فلوئور: براي كاهش ضريب شكست شيشه در ناحيه غلاف استفاده مي‌شود.

    گاز هليوم: براي نفوذ حرارتي و حباب زدايي در حين واكنش شيميايي در داخل لوله مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

    گاز كلر: براي آب زدايي محيط داخل لوله قبل از شروع واكنش اصلي مورد نياز است .

مراحل ساخت

    مراحل صيقل حرارتي: بعد از نصب لوله با عبور گازهاي كلر و اكسيژن ، در درجه حرارت بالاتر از 1800 درجه سلسيوس لوله صيقل داده مي‌شود تا بخار آب موجود در جدار داخلي لوله از آن خارج شود.

    مرحله اچينگ: در اين مرحله با عبور گازهاي كلر ، اكسيژن و فرئون لايه سطحي جدار داخلي لوله پايه خورده مي‌شود تا ناهمواريها و تركهاي سطحي بر روي جدار داخلي لوله از بين بروند.

    لايه نشاني ناحيه غلاف: در مرحله لايه نشاني غلاف ، ماده تترا كلريد سيليسيوم و اكسي كلريد فسفريل به حالت بخار به همراه گازهاي هليوم و فرئون وارد لوله شيشه‌اي مي‌شوند ودر حالتي كه مشعل اكسي هيدروژن با سرعت تقريبي 120 تا 200 ميليمتر در دقيقه در طول لوله حركت مي‌كند و دمايي بالاتر از 1900 درجه سلسيوس ايجاد مي‌كند.

    ذرات شيشه‌اي حاصل از واكنشهاي فوق به علت پديده ترموفرسيس كمي جلوتر از ناحيه داغ پرتاب شده و بر روي جداره داخلي رسوب مي‌كنند و با رسيدن مشعل به اين ذرات رسوبي حرارت كافي به آنها اعمال مي‌شود. بطوري كه تمامي ذرات رسوبي شفاف مي‌گردند و به جدار داخلي لوله چسبيده و يكنواخت مي‌شوند. بدين ترتيب لايه‌هاي شيشه‌اي مطابق با طراحي با تركيب در داخل لوله ايجاد مي‌گردد و در نهايت ناحيه غلاف را تشكيل مي‌دهد.