مقدمه:

طی سال­ها ، تکنولوژی جدیدی در زمینه­ی ارسال مخابرات از طریق کابل­ها ، به شکل فراینده مورد پذیرش واقع شده­است. در این­جا ، سیگنال­ها بر خلاف تکنولوژی کابل­مسی ، به کمک موجبرهایی موسوم به تارهای­نوری ، به شکل نوری ارسال می­شوند. این پدیده با دستیابی به اجزای نیمه­ هادی مناسبی نظیر لیزرها ، دیودهای نور گسیل و دیودهای نوری توسعه یافت. همزمان با آن ، به­منظور تأمین نیاز­های تکنولوژی تارنوری، در سیستم­های انتقال­رقمی موجود نیز پیشرفت حاصل شد.

در دو دهه­ی اخیر ،مخابرات­نوری از طریق کابل­های تارنوری، رقیبی عمده برای سیستم­های گذشته و موجود مخابراتی شده­است. با توانایی محیط انتقال تارنوری در ارسال اطلاعات با ظرفیت بالا و قدرت فرستنده­ی کم، این روند در سال­های آتی ادامه خواهدیافت، به­نحوی که با گذشت زمان وپیشرفت تکنولوژی ، سیستم مخابرات تارنوری ، جایگاه والاتری در شبکه­ی مخابراتی آتی خواهد­داشت.

این سیستم در چند سال اخیر وارد شبکه­ی مخابراتی ایران نیز شده و کاربرد آن در شبکه­ی بین شهری و همچنین بین مراکز تلفنی به نحو اجتناب ناپذیری در مقایسه با سایر سیستم­ها افزایش یافته­است. از جهت تولیدی نیز به همت برخی از مسئولین مخابرات کشور تلاش­هایی در زمینه­ی کابلی­کردن تارنوری و نیز شناخت لوازم سیستم تارنوری ، و در دانشگاه­ها و مراکز تحقیقاتی نیز آموزش­وپرورش در این زمینه آغاز شده­است.

این پایان­نامه شامل ۵ فصل است.در فصل­اول بعد از مطالعه­ی تاریخچه­ی مخابرات­نوری ، به مقایسه­ی بین فیبرنوری و کابل­های مسی می­پردازیم. سپس کاربردهای تارنوری به صورت صوت در خطوط­تلفن، خطوط­ارتباطی در نیروگاه­ها و خطوط­راه­آهن و ارتباطات میدان رزم…، به صورت تصویر در پخش تلویزیونی و در بیت­های مداربسته ، تلویزیون­کابلی و…، برای انتقال­داده در سیستم­های رایانه­ای، در هواپیما­ها و کشتی­ها و…، و در احساس­کننده­ها بیان شده­است.

در فصل­دوم، فیزیک­نور و قوانین حاکم بر فیزیک نور موردبررسی قرار می­گیرد. سپس در مورد انتقال نور در فیبرنوری مطالبی بیان می­شود.

فصل­سوم با بیان چگونگی­انتقال در رسانه­های انتقال و اساسأ اجزای مورداستفاده دراین انتقال ، شروع می­شود. در ادامه به­بیان عناصر خط انتقال فیبرنوری می­پردازیم.

در فصل­چهارم، با معرفی کوارتز  (دی­اکسید­سیلیسیم ^sic2 ( ، به­عنوان ماده­ی اصلی سازنده­ی شیشه مورد­استفاده در فیبرنوری، به مطالعه­ی انواع فیبرنوری از نظر شیوه­ی انتقال ، حفاظت ، روکش و ماده­ی سازنده می­پردازیم. درانتهای­فصل ، روشهای مختلف ساخت فیبرنوری بیان شده­است.

درفصل­پنجم، درباره­ی طراحی یک شبکه­ی فیبرنوری و چگونگی­اتصال فیبر­های­نوری به یکدیگر، صحبت شده­است.

فصل­اول : آشنایی با فیبرنوری                                                                                                                         ۳

۱-۱- تاریخچه­ی فیبرنوری                                                                                                                             ۴

۱-۲- مزایای تارهای نوری                                                                                                                              ۵

۱-۲-۱- قیمت ­پایین                                                                                                                              ۵

۱-۲-۲- استحکام کششی مناسب                                                                                                               ۵

۱-۲-۳- پهنای باند وسیع                                                                                                                         ۵

۱-۲-۴- محافظت در مقابل تداخل و تزویج                                                                                                    ۶

۱-۲-۵ ایزولاسیون کامل الکتریکی                                                                                                              ۶

۱ -۲-۶- امنیت                                                                                                                                     ۶

۱-۲-۷- مصونیت در مقابل خوردگی                                                                                                            ۷

۱-۲-۸- غیرقابل اشتعال بودن                                                                                                                   ۷

۱-۲-۹- وزن کم و قطرکوچک                                                                                                                   ۷

۱-۲-۱۰- اتلاف پایین                                                                                                                             ۷

۱-۲-۱۱- نصب و نگهداری آسان­تر                                                                                                            ۸

۱-۲-۱۲- فرستنده­هایی با قیمت کمتر                                                                                                       ۸

۱-۲-۱۳- انعطاف پذیری                                                                                                                        ۸

۱-۳- کاربردهای مخابرات تارنوری                                                                                                                 ۹

فصل­دوم : فیزیک موجبرهای نوری                                                                                                                ۱۶

۱-۲- طبیعت نور                                                                                                                                       ۱۷

۲-۱-۱- تعاریف و قوانین نور                                                                                                                    ۱۷

۲-۱-۱-۱- ضریب شکست                                                                                                                      ۱۷

۲-۱-۱-۲- پدیده­های تابش ، انعکاس و انکسار                                                                                              ۱۹

۲-۱-۱-۳- قوانین اسنل                                                                                                                         ۲۰

۲-۱-۱-۴- حالت­های مختلف تابش نور در دو محیط مختلف(N1>N2)                                                              ۲۱

۲-۲- انتقال نور در فیبرنوری                                                                                                                        ۲۲

۲-۲-۱- طیف الکترومغناطیسی                                                                                                                ۲۲

۲-۲-۲- زاویه­ی پذیرش                                                                                                                        ۲۴

۲-۲-۳- انتشارنور با استفاده از شعاع نوری(نورهندسی)                                                                                   ۲۴

۲-۲-۴- انتشارنور با استفاده از آنالیزمدی(نورموجی)                                                                                      ۲۵

۲-۲-۵- تئوری مد در فیبرنوری                                                                                                               ۲۵

فصل­سوم : چگونگی انتقال                                                                                                                         ۲۶

۳-۱- چگونگی انتقال                                                                                                                                 ۲۷

۳-۱-۱- منشاء پیام                                                                                                                                ۲۷

۳-۱-۲- مدولاتور                                                                                                                                 ۲۸

۳-۱-۳- منبع موج حامل                                                                                                                        ۲۸

۳-۱-۴- تزویج­کننده­های کانال(ورودی)                                                                                                       ۲۹

۳-۱-۵- کانال ارتباطی                                                                                                                           ۲۹

۳-۱-۶- تزویج­کننده­های کانال(خروجی)                                                                                                     ۳۰

۳-۱-۷- آشکارساز                                                                                                                                ۳۰

۳-۱-۸- پردازشگرسیگنال                                                                                                                       ۳۰

۳-۱-۹- پیام خروجی                                                                                                                            ۳۱

۳-۲- عناصرخط انتقال فیبرنوری                                                                                                                   ۳۲

۳-۲-۱- رابطه­ی توزیع­کننده­ی داده­ها در شبکه­ی فیبرنوری( FDDI)                                                                  ۳۳

۳-۲-۲- شبکه­ی نوری سنکرون(SONET)                                                                                                ۳۴

۳-۲-۲-۱- مشخصات SONET                                                                                                         ۳۵

۳-۲-۳-فرستنده­های نوری                                                                                                                      ۳۵

۳-۲-۳-۱- ویژگی­های منابع نور مورداستفاده در سیستم­های نوری                                                               ۳۵

۳-۲-۳-۲- تفاوت نور لیزر و نورمعمولی                                                                                                ۳۷

۳-۲-۳-۳- خصوصیات دیودمنتشرکننده­ی نور                                                                                        ۳۸

۳-۲-۳-۴- خصوصیات دیودلیزری                                                                                                      ۳۸

۳-۲-۴- آشکارسازهای نوری(OPTICAL DETECTOR)                                                                          ۳۸

فصل چهارم : ساختمان فیبرنوری                                                                                                                ۴۰

۴- ساختمان فیبرنوری                                                                                                                              ۴۱

۴-۲- شیمی موجبرهای نوری                                                                                                                   ۴۱

۴-۲-۱- شیشه شیلیکای گداخته                                                                                                            ۴۱

۴-۲-۲- تولید شیشه سیلیکای گداخته                                                                                                     ۴۴

۴-۲-۳- خصوصیات ماده                                                                                                                       ۴۵

۴-۳- انواع فیبرنوری                                                                                                                                ۴۶

۴-۳-۱- انواع کابل فیبرنوری ازنظرشیوه­ی انتقال                                                                                          ۴۶

۴-۳-۱-۱- فیبرچندحالته                                                                                                                  ۴۷

۴-۳-۱-۱-۱- انواع فیبرهای چندحالته                                                                                              ۴۷

۴-۳-۱-۲- فیبرتک حالته                                                                                                                   ۴۸

۴-۳-۲- انواع کابل فیبرنوری ازنظر حفاظت                                                                                                ۴۹

۴-۳-۲-۱- LOSS BUFFER                                                                                                       ۴۹

۴-۳-۲-۲- TIGHT BUFFER                                                                                                     ۵۰

۴-۳-۳- انواع کابل فیبرنوری از نظر روکش                                                                                                 ۵۰

۴-۳-۳-۱- IN DOOR                                                                                                                    ۵۱

۴-۳-۳-۲- OUT DOOR                                                                                                                ۵۲

۴-۳-۳-۳- IN DOOR – OUT DOOR                                                                                            ۵۲

۴-۳-۴- انواع کابل فیبرنوری ازنظر ماده­ی سازنده                                                                                             ۵۳

۴-۳-۴-۱- کابل فیبرنوری شیشه­ای                                                                                                     ۵۳

۴-۳-۴-۲- کابل فیبرنوری پلاستیکی                                                                                                    ۵۴

۴-۳-۴-۲-۱- کاربردهای کابل فیبرنوری پلاستیکی                                                                                   ۵۷

۴-۳-۴-۳- کابل نوری با پوشش پلیمرسخت                                                                                                ۵۸

۴-۳-۴-۳-۱- خصوصیات کابل فیبرنوری با پوشش پلیمر سخت                                                                     ۵۹

۴-۴- تکنولوژی ساخت                                                                                                                            ۵۹

۴-۴-۱- روش بوته مضاعف                                                                                                                   ۶۰

۴-۴-۲- سیلیس رسوب یافته­ی دپ­شده(DDS)                                                                                        ۶۰

۴-۴-۲-۱- رسوب بیرونی                                                                                                                  ۶۱

۴-۴-۲-۲- رسوب محوری                                                                                                                 ۶۲

۴-۴-۲-۳- رسوب داخلی                                                                                                                  ۶۳

۴-۴-۳- کشیدن تار                                                                                                                               ۶۵

۴-۴-۳-۱- سیلیس پوشش شده با پلاستیک                                                                                             ۶۶

فصل پنجم : طراحی شبکه­ی کابل                                                                                                             ۶۷

۵- طراحی شبکه­ی کابل                                                                                                                         ۶۸

۵-۱- جنبه­های طراحی مکانیکی                                                                                                             ۶۸

۵-۲- تزویج کننده                                                                                                                               ۶۹

۵-۲-۱- تزویج عدسی                                                                                                                        ۷۰

۵-۲-۲- تزویج سربه­سر                                                                                                                      ۷۱

۵-۳- اتصال دو فیبر به صورت دائمی(SPLICE)                                                                                          ۷۲

۵-۳-۱- اتصال دائمی دو فیبر به روش همجوشی                                                                                        ۷۳

۵-۳-۲- اتصال دائمی دو فیبر به روش قفل شدن                                                                                       ۷۴

نتیجه­گیری                                                                                                                                                               ۷۵

خلاصه                                                                                                                                                                      ۷۸                                                                                                                                              

پیوست­ها                                                                                                                                                                  ۸۰                                                                                                                                                                        

فهرست منابع                                                                                                                                                          ۱۰۶