پایان نامه فیبر نوری

پایان نامه فیبر نوری

چکیده

از كجا مرور تاریخی این موضوع را شروع كنیم؟! نورهمیشه با ما بوده است . مخابرات با استفاده از نور در اوائل دوران پیشرفت بشری ، از زمانی كه بشر ابتدا با استفاده از علامت دادن با دست پیام خود را ارسال می‌كرد، شروع شده است . این خود بطور بدیهی یك نوع مخابرات نوری است و در تاریكی قابل اجرا نمی‌باشد . درخلال روز ،منبع نور برای سیستم مورد مثال خورشید است . اطلاعات از فرستنده به گیرنده روی پرتو نور خورشید حمل می‌گردد . نور برحسب حركات دست تغییر وضعیت داده و یا مدوله می‌گردد . چشم پیام را آشكار كرده و مغز پردازش لازم را روی آن انجام می‌دهد . در این سیستم ، انتقال اطلاعات كُند ، میزان اطلاعات قابل انتقال در یك زمان معین محدود و احتمال خطا زیاد است . سیستم نوری دیگری كه برای مسیرهای طولانی‌تر مفید است ارسال علائم دودی است . پیام با استفاده از تغییر شكل دود حاصل از آتش ارسال می‌گردیده است. در این سیستم به طرح و یادگیری یك رمز بین فرستنده و دریافت‌كننده نیاز می‌باشد. این سیستم  با سیستمهای جدید مخابرات دیجیتال كه درآن از رمزهای پالسی استفاده می‌شود قابل قیاس است .

در سال 1880 الكساندر گراهام بل یك سیستم مخابرات نوری به نام فوتوفون را اختراع كرد . در این  سیستم ، بل از آئینه نازك كه توسط صدا به لرزه در می‌آید استفاده نمود . نور خورشید منعكسه از این آئینه اطلاعات را حمل می‌كند . در گیرنده ، این نور خورشید مدوله شده به سلنیوم هادی نور اصابت می‌كند و در آن به یك سیگنال الكتریكی تبدیل می‌شود . این سیگنال الكتریكی در یك تلفن مجدداً به سیگنال صوتی تبدیل می‌گردد . با وجودی كه سیستم فوق نسبتاً خوب كار می‌كرد هرگز یك موفقیت تجارتی كسب نكرد . ابداع لامپهای ساخته بشر منجر به ساخت سیستمهای مخابراتی ساده مثل چراغهای چشمك زن بین دو كشتی و یا بین كشتی و ساحل ، چراغهای راهنمای اتومبیلها ویا چراغهای راهنمائی گردید . در واقع هر نوع چراغ راهنما در اصل یك سیستم مخابرات نوری است .

تمام سیستمهای شرح داده شده فوق دارای ظرفیت اطلاعاتی كمی هستند . یك جهش اساسی كه منجر به ایجاد سیستمهای مخابرات نوری با ظرفیت زیاد شد كشف لیزر بود كه اولین نوع آن در سال 1960 ساخته شد . لیزر یك منبع انتشار نور با عرض باند كم مناسب ، قابل استفاده به عنوان حامل اطلاعات را فراهم می‌آورد . لیزرها قابل قیاس با منابع فركانس رادیوئی مورد استفاده در مخابرات معمولی هستند . سیستمهای مخابرات نوری هدایت نشده (بدون تار) كمی بعد از كشف لیزر توسعه یافتند . مخابره اطلاعات توسط پرتوهای نوری كه در جو سیر می‌كنند به آسانی انجام گردید . نقاط ضعف عمده این سیستمها عبارتند از :نیاز به یك جوّ شفاف ، نیاز به داشتن دید و مسیر مستقیم به فرستنده و گیرنده ، و احتمال آسیب رسیدن به چشم بیننده‌ای كه به طور ناآگاهانه ممكن است به پرتو نگاه كند . موارد استفاده اولیه سیستمهای نوری ، هر چند محدود ، باعث ایجاد علاقه به سیستمهای نوری شد كه بتواند پرتو نور را هدایت كند و بر معایب ذكر شده در ارسال هدایت نشده نور غلبه نماید .

بعلاوه ، پرتو هدایت شده می‌تواند در گوشه‌ها (انحراف مسیر) خم شود و خطوط انتقال آن می‌توانند در زیر زمین كار گذاشته شوند . كارهای اولیه انجام شده روی سیستمهای لیزری جوی اكثر اصول نظری و خیلی از ادوات لازم برای مخابرات نوری را فراهم نموده‌اند . در خیلی از موارد دیودهای نورگسیل (LED ) كه به باریكی لیزر هم نیستند مناسب می‌باشند .

در سالهای 1960 جزء كلیدی در سیستمهای عملی تاری ، یعنی یك تار با كارائی مناسب ، وجود نداشت . هر چند كه ثابت شده بود نور می‌تواند توسط یك تار شیشه‌ای هدایت شود ، تارهای شیشه‌ای موجود بیش از اندازه نور را تضعیف می‌نمود . در سال 1970 اولین تار واقعی با افت كم ساخته شد و مخابرات تار نوری عملی گردید . این موضوع درست 100 سال پس از آزمایش جان‌تیندال فیزیكدان انگلیسی بود كه به مجمع سلطنتی نشان داد كه نور می‌تواند در طول یك مسیر منحنی در بخار آب هدایت شود . هدایت نور توسط تارهای شیشه‌ای و توسط بخار آب شواهدی بر یك پدیده واحد هستند ( پدیده انعكاس داخلی كلی).

فهرست:

فصل 1......................................................................................................................1

فیبر نوری ..............................................................................................................2

فصل 2 ..................................................................................................................14

سیستمهای مخابراتی ......................................................................................15

مدولاتور ................................................................................................................16

تزویج کننده مدولاتور ....................................................................................19

کانال اطلاعات ....................................................................................................20

پردازشگر سیگنال ............................................................................................23

محاسبه سطوح توان بر حسب دسیبل ...................................................32

فصل 3 ..................................................................................................................35

طبیعت نور ...........................................................................................................36

طبیعت ذره­ای نور ............................................................................................38

مزایای تارها .......................................................................................................39

کاربردهای مخابرات تار نوری .....................................................................46

فصل 4 .................................................................................................................63

ساختارهای مخابرات .....................................................................................65

برج­های خودپشتیبان ....................................................................................65

سازمان ماهواره­ای ارتباطات .......................................................................71

شرکت PANAM SMAT  ...................................................................72

اتحادیه ارتباطات تلفنی بین­الملل .............................................................74

کنسول ITU  ....................................................................................................75

بخش ارتباطات رادیویی ................................................................................75