تاریخچه فیبر نوری

تاریخچه فیبر نوری

در طی سالیان دراز اندیشه انتقال اطلاعات از راه دور همواره ذهن بشر را به خود در گیر کرده بود. استفاده از دود و کبوتر از اقدامات اولیه بشر برای ایجاد ارتباط از راه دور بوده است. به طوریکه در کشورمان، در دوره هخامنشیان، برای علامت دادن از راه دور، افراد بر فراز یک بلندی مانند کوه آتش روشن می کردند و با خاموش و روشن کردن آتش منظور مورد نظر خود را افراد می رساندند.

در قرون اخیر دانشمندان بسیاری بر روی مسئله ارتباط از راه دور فعالیت داشته اند و شاید بتوانیم شروع این اقدامات را به سال 1794 و با اختراع تلگراف نوری توسط برادران Claude Chappe دانست. تلگراف از دو واژه یونانی تله به معنای دور و گرافاین به معنی نوشتن گرفته شده است. دستگاه تلگراف نوری قابلیت انتقال اطلاعات از یک ساختمان به ساختمان دیگر را توسط امواج نوری داشت. این سیستم بصری بود و به یک خط دید برای ارتباط وابسته بود.

در سال 1809 تلگراف دیگری توسط ساموئل سمرینگ اختراع شد. او از الکترودهای طلا در آب به منظور انتقال اطلاعات استفاده کرد. در سال 1825 مخترع انگلیسی ویلیام استور جون الکترومغناطیس را وارد دنیای ارتباطات کرد و کارهای دانشمندان بعدی که برپایه الکترومغناطیس بود دنیای ارتباطات را متحول ساخت. در نهایت در سال 1838 ساموئل مورس دستگاه تلگرافی را بر پایه الکترومغناطیس اختراع نمود و تمام شیوه های قدیمی برای ارتباط از راه دور را دگرگون ساخت.

در تلگرافی که توسط مورس ساخته شده بود به منظور انتقال اطلاعات، پیام باید به یکسری کد تبدیل شود که تعداد و مدت زمان قطع و وصل شدن بیانگر مفهومی از دنیای حروف و نقطه و خط بود که به الفبای مورس شهرت یافت.

در سال 1840 ایده استفاده از نور برای انتقال اطلاعات توسط    Daniel Colladon و   Jacques Babinet از میان فواره آب را مطرح نمود. با استفاده از همین نظریه در سال 1854 فیزیکدان انگلیسی به نام John Tyndall امکان شکسته شدن نور با عبور نور از منحنی آب نشان داده شد.

در سال 1880 الکساندر گراهام بل دستگاهی به نام Photophone را به ثبت رساندند. این دستگاه توانایی انتشار صدا را در قالب پرتوهای نور را داشت اما از آنجا که این انتشار تا شعاع 200 متری بیشتر قابلیت انتشار نداشت و فاقد بستر سخت افزاری مناسب برای انتشار بود این اختراع با موفقیت چشم گیری همراه نبود.

در سال 1930 دو دانش آموز آلمانی به نام های هانریش لام و والتر گرلاخ اولین قدم ها برای ساخت فیبر نوری را برداشتند آنها قصد داشتند که وسیله ای را بسازند که از طریق آن بتوان درون معده را دید. این دستگاه بعدها گاستراسکوپ نام گرفت.

در نهایت در سال 1960 یک فیزیکدان چینی به نام چارلز کاوو و همکارش جورج هام به این نتیجه رسیدند که به منظور انتقال اطلاعات دور برد استفاده از شیشه ناخالص مناسب نمی باشد و با استفاده از فیبر نوری با آلیاژ بسیار خالص قادر خواهد بود تا انتقال اطلاعات در فواصل بسیار دور نیز ممکن باشد. در سال 1977 اولین مسیر فیبر نوری بین دو شهر لانگبیچ و آرتسیا کشیده شد و در همان سال نیز بین دو شهر لندن و توکیو از راه اقیانوس اطلس فیبر نوری کشیده شد. تلاش های این دانشمند باعث گردید تا جایزه نوبل سال 2009 به او اعطا گردد.

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری (Optical Fiber) که در حدود یک تار موی انسان است و قطر هسته و پوسته آن در حدود 125 میکرون می شود. فیبرهای نوری با توجه به جنس و کاربرد آنها دارای دسته بندی های متفاوتی هستند. فیبر نوری شامل اجزای زیر می باشد.

هسته (Core): رشته ای بسیار نازیک از شیشه است که نور از داخل آن حرکت می کند.

روکش (Cladding): روکش از جنس شیشه است و دورتادور هسته کشیده شده است که باعث شکست نور خواهد شد.

رویه (Coating): رویه از جنس پلاستیک بوده و از فیبر نوری در مقابل ضربه و روطوبت و یا هر نوع اسیب دیگری محافظت می نماید.

فیبرهای نوری به دو دسته تک حالته(Signal mode) و چند حالته (Multi mode) دسته بندی می شود. در نوع تک حالته در هر لحظه فقط یک سیگنال از آن عبور داده می شود ولی در نوع چند حالته در هر لحظه چندین سیگنال نوری در زوایه های مختلف عبور داده می شود.

تاریخچه فیبر نوری در ایران

اولین قدم های فیبر نوری در ایران به اوایل دهه 60 برمیگردد که به منظور تولید فیبر نوری مجتمع تولید فیبر نوری در پونک راه اندازی شد و اولین فیبر نوری به طول 54 کیلومتر از تهران به سمت کرج کشیده شد. به دنبال آن از تهران به سمت شهرهایی نظیر ساوه، گرمسار، قزوین نیز فیبر نوری کشیده شد.

تحقیقات در زمینه فیبر نوری در ایران از همان ابتدای دهه 60 آغاز شد و در سال 1387 با تحقیقاتی که محققان ایرانی در این زمینه انجام دادند در نهایت منجر به تولید فیبر نوری نسل سوم در شهر اصفهان شد. فیبرهای نوری تولید شده از نوع QOF، PCF، POF هستند. این دسته از فیبرهای نوری قابلیت انتقال نورهای مرئی را دارند و سرعتی در حدود 40 گیگا بیت بر ثانیه دارند و برای کاربردهای متفاوت مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به چند نمونه از مهمترین پروژه های فیبر نوری در ایران اشاره خواهیم کرد.

1- پروژه TAE

مهمترین پروژه فیبر نوری در ایران مربوط به پروژه TAE است که بالغ بر 2130 کیلومتر است و قاره های آسیا و اروپا را به یکدیگر متصل می سازد و  این پروژه از شانگهای چین آغاز و در فرانکفورت آلمان خاتمه می یابد. در کشورمان از مرز باجیگران در خراسان رضوی تا مرز بازرگان در آذربایجان شرقی کشیده شده است.

2- پروژه جاسک- فجیره

این پروژه به منظور تسهیل ارتباطات بین کشور ایران و کشورهای حوزه خلیج فارس به طور 160 کیلومتر در سال 1370 بین کشور ایران (بندر جاسک) و امارات (فجیره) کشیده شد.

3- پروژه فیبرنوری برنامه پنج ساله اول، دوم و سوم

به منظور ارتباط سراسری کشورمان به فناوری فیبر نوری در طی سه برنامه 5 ساله این طرح ها برنامه ریزی شده اند. در برنامه 5 ساله اول  به طول 1577 کیلومتر، در برنامه 5 ساله دوم در حدود 7351 کیلومتر و در برنامه 5 ساله سوم در حدود 16249 کیلومتر به بهره برداری رسیده است.