فیبرنوری

فیبرنوری یک موجبر استوانه‌ای است که از جنس شیشه یا پلاستیک که دو ناحیه مغزی و غلاف با ضریب شکست متفاوت و دو لایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیکی تشکیل شده است.
● مقدمه
بعد از اختراع لیزر در سال ۱۹۶۰ میلادی ، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت. خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال ۱۹۶۶ همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر اعلام شد که عملا در انتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود، تا اینکه در سال ۱۹۷۶ با کوشش فراوان محققین، تلفات فیبر نوری تولیدی شدیداً کاهش داده شد و به مقداری رسید که قابل ملاحظه با سیمهای کواکسیکال مورد استفاده در شبکه مخابرات بود.
در ایران در اوایل دهه ۶۰ ، فعالیتهای تحقیقاتی در زمینه فیبر نوری در مرکز تحقیقات منجر به تأسیس مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران گردید 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 شروع شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم متصل شوند. انتشار نور تحت تأثیر عواملی ذاتی و اکتسابی دچار تضعیف می‌شود. این عوامل عمدتاً ناشی از جذب ماورای بنفش ، جذب مادون قرمز ، پراکندگی رایلی ، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند.
● فیبرهای نوری نسل سوم
طراحان فیبرهای نسل سوم ، فیبرهایی را مد نظر داشتند که دارای حداقل تلفات و پاشندگی باشند. برای دستیابی به این نوع فیبرها ، محققین از حداقل تلفات در طول موج ۱.۵۵ میکرون و از حداقل پاشندگی در طول موج ۱.۳ میکرون 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 ۱.۳ میکرون قرار داشت، به محدوده ۱.۵۵ میکرون انتقال داده شد و بدین ترتیب فیبر نوری با ماهیت متفاوتی موسوم به فیبر دی.اس.اف ساخته شد.
▪ کاربردهای فیبر نوری :
ـ کاربرد در حسگرها
استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه گیری کمیتهای فیزیکی مانند جریان الکتریکی ، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت، جابجایی، آلودگی آبهای دریا، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سالهای اخیر شروع شده است. در این نوع حسگرها ، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره گیری می‌شود، بدین ترتیب که خصوصیات فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیر پذیر می‌شود.
ـ کاربردهای نظامی
فیبرنوری کاربردهای بی شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشکها، ارتباط زیر دریاییها (هیدروفون) را نام برد.
ـ کاربردهای پزشکی
فیبر نوری در تشخیص بیماریها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می‌توان دزیمتری غدد سرطانی ، شناسایی نارساییهای داخلی بدن ، جراحی لیزری ، استفاده در دندانپزشکی و اندازه گیری مایعات و خون نام برد.
● فناوری ساخت فیبرهای نوری
برای تولید فیبر نوری، ابتدا ساختار آن در یک میله شیشه‌ای موسوم به پیش سازه از جنس سیلیکا ایجاد میگردد و سپس در یک فرآیند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبر می‌گردد . از سال ۱۹۷۰ روشهای متعددی برای ساخت انواع پیش سازه‌ها بکار رفته است که اغلب آنها بر مبنای رسوب دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.
▪ روشهای ساخت پیش سازه
روشهای فرآیند فاز بخار برای ساخت پیش سازه فیبرنوری را میتوان به سه دسته تقسیم کرد:
ـ رسوب دهی داخلی در فاز بخار
ـ رسوب دهی بیرونی در فاز بخار
ـ رسوب دهی محوری در فاز بخار
▪ موادلازم در فرآیند ساخت پیش سازه
ـ تتراکلرید سیلیکون:
این ماده برای تأمین لایه‌های شیشه‌ای در فرآیند مورد نیاز است.
ـ تتراکلرید ژرمانیوم:
این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش سازه استفاده میشود.
ـ اکسی کلرید فسفریل:
برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش سازه ، این مواد وارد واکنش میشود.
ـ گاز فلوئور:
برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف استفاده میشود.
ـ گاز هلیوم:
برای نفوذ حرارتی و حباب زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله مورد استفاده قرار میگیرد.
ـ گاز کلر:
برای آب زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی مورد نیاز است .
▪ مراحل ساخت
ـ مراحل صیقل حرارتی:
بعد از نصب لوله با عبور گازهای کلر و اکسیژن ، در درجه حرارت بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسیوس لوله صیقل داده میشود تا بخار آب موجود در جدار داخلی لوله از آن خارج شود.
ـ مرحله اچینگ:
در این مرحله با عبور گازهای کلر ، اکسیژن و فرئون لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده می‌شود تا ناهمواریها و ترکهای سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
ـ لایه نشانی ناحیه غلاف:
در مرحله لایه نشانی غلاف ، ماده تترا کلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای هلیوم و فرئون وارد لوله شیشه‌ای میشوند ودر حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ میلیمتر در دقیقه در طول لوله حرکت میکند و دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می‌کند.
ذرات شیشه‌ای حاصل از واکنشهای فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب می‌کنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آنها اعمال میشود. بطوری که تمامی ذرات رسوبی شفاف میگردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت میشوند. بدین ترتیب لایه‌های شیشه‌ای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد میگردد و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل میدهد.

منبع : سایت برق و الکترونیک