أرادن وكل صبنا :: Araden and all Sapna

عزيزي الزائر الكريم ... انت لم تقم بتسجيل دخول بعد ، انقر على الدخول..
او على التسجيل ان لم تكن بعد مسجل كعضو في منتديات ارادن وكل صبنا
أرادن وكل صبنا :: Araden and all Sapna

أهلا وسهلا بكم

اهلا وسهلا بكم في منتديات أرادن وكل صبنا 

    الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات

    avatar
    اديب لويس ججو قاشا
    عضو مميز جدا

    ذكر عدد الرسائل : 4120
    العمر : 57
    تاريخ التسجيل : 17/03/2008

    الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات Empty الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات

    مُساهمة من طرف اديب لويس ججو قاشا في الثلاثاء مايو 27, 2008 3:05 pm

    يعنى علم البصريات، وهو فرع من الفيزياء والهندسة بخواص الضوء وانتاجه ودراسة الضوء المرئي والاشعة تحت الحمراء والاشعة فوق البنفسجية اللتين لا يمكن رؤيتهما وتعمل الكثير من المعدات مثل المجهر وآلة التصوير والمكبرات والتلسكوب طبقا لمبادئ علم البصريات، وتحتوي كل هذه المعدات على نبائط بصرية كالعدسات والمرايا التي تنقل الضوء وتتحكم فيه كما يمكن تعقب الضوء وقياسه بمعدات تسمى مقاييس الضوء.
    وقد استخدم العلماء مبادئ البصريات لزيادة عدد الطرق المتعلقة باستغلال الضوء، على سبيل المثال، بالامكان نقل الضوء من خلال ممر ملتو او منحن بارسال الضوء من خلال خيط يسمى (الليف الضوئي) ويستعمل العلماء الليزر كأهم واقوى مصدر للضوء، وتستخدم شبكات الاتصالات الحواسيب والالياف الضوئية لارسال اعداد كبيرة من الاشارات الالكترونية.
    يتكون علم البصريات من ثلاثة فروع كبرى هي البصريات الفيزيائية التي تعنى بطبيعة وسلوك الضوء كموجة والبصريات الهندسية التي تعنى بالمعدات البصرية ومايجري عندما يقع عليها الضوء والبصريات الكمية التي تدرس طبيعة الضوء.
    ويستهل الدكتور محمد صالح الاستاذ في قسم هندسة الليزر والبصريات الالكترونية في الجامعة التكنولوجية حديثه مع (علوم وتقنيات) بتقديم نبذة تاريخية عن تطور علم البصريات.
    يقول: بدأ تطور علم البصريات اساسا لدى المسلمين في ابحاث الحسن بن الهيثم في القرنين الرابع والخامس الهجريين.. اما في اوروبا فتطور هذا العلم خلال القرن السابع عشر الميلادي فقد صمم غاليلو عدة تلكسوبات لرصد الكواكب والنجوم واجرى العالم الانكليزي اسحق نيوتن تجارب على العدسات واستخدام منشور لتفتيت الضوء الى الوانه المختلفة وفي هولندا درس الفيزيائي كريستيان ها يغنز الاستقطاب واقترح نظرية موجية للضوء.
    وخلال اوائل القرن التاسع عشر الميلادي ساهم الفيزيائيان الانكليزي توماس يونغ والفرنسي اوغسطين فراسنال بالكثير لتأكيد نظرية هايغنز فقد صاغ يونغ مبدأ تداخل الضوء، واستنبط فراسنال صيغة رياضية دعمت هذا المبدأ وقد ايد معظم العلماء عمل يونغ وفراسنال كتأكيد لنظرية هايغنز.
    وخلال منتصف القرن التاسع عشر اجرى العالمان الفرنسيان ارماند فيزوونجان فوكوه قياسات دقيقة لسرعة الضوء وقد عاصرهما الالمانيان روبرت بنزن وجوسكاف كيركوف اللذان اوضحا ان ذرات العناصر الكيميائية تنتج خطوطا محددة في الطيف وفي العام 1864 قدم الفيزيائي البريطاني جيمس ماكسويل النظرية الكهرومغناطيسية للضوء وقد توصل العلماء الى عدد من الاكتشافات المهمة في علم البصريات خلال اواخر القرن التاسع عشر وفي القرن العشرين مع تقدم العلم والتكنولوجيا مؤخرا وخصوصا في مجال الالكترونيات استفاد العلماء من خصائص الضوء وتحديدا من خاصية اشعاع الاجسام المختلفة للحرارة ويضمن ذلك ما يصدر عنها من اشعة تحت الحمراء.. وقد سمحت الدراسات والابحاث العلمية بفهم طبيعة الضوء ووفقا للنظرية المسوغة عن هذه الطبيعة فان الضوء ماهو الا جسيمات اسمها الفوتونات تحمل طاقة على شكل موجات..
    الالياف الضوئية
    كلما تحدث الناس عن انظمة التلفون او التلفزيون التي تعمل بالكوابل او شبكات الانترنت اقترن الحديث دوما بذكر الالياف الضوئية فما هي الالياف الضوئية؟
    - يجيبنا عن ذلك الدكتور علاء حسين علي قسم هندسة الليزر الجامعة التكنولوجية ان الالياف الضوئية هي عبارة عن جدائل من زجاج على درجة عالية من النقاء يصل رفعها الى حد ان تماثل شعرة الانسان. تصطف هذه الجدائل معا في حزمة تسمى الحبل الضوئي واذا نظرت عن قرب لاحد هذه الالياف الضوئية ستجد انه يتكون من قلب من الزجاج فائق النقاط يمثل المسار الذي ينتقل من خلاله الضوء اضافة الى المادة الخارجية التي تحيط بالقلب الزجاجي وهي مصنوعة من زجاج يختلف معامل انكساره عن معامل انكسار الزجاج الذي يصنع منه القلب ويعكس الضوء باستمرار ليظل في داخل القلب الزجاجي ثم الغلاف البلاستيكي الذي يحمي القلب من الضرر.. ان المئات او ربما الالاف من هذه الالياف الضوئية تصطف معا في حزمة لتكون الحبل الضوئي الذي يحمى بغطاء خارجي يسمى جاكيت.
    * هل هناك انواع لهذه الالياف؟
    - الالياف الضوئية يمكن ان تقسم بصفة عامة على نوعين اساسيين:
    Single mode fiber تنتقل من خلالها اشارة ضوئية واحدة فقط في كل ليفة ضوئية من الياف الحزمة وهي تستخدم في شبكات التلفون وكوابل التلفزيون هذا النوع من الالياف يتميز بصغر نصف قطر القلب الزجاجي حيث يصل الى حوالي micron 9 وتمر من خلاله اشعة الليزر تحت الحمراء ذات الطول الموجي 1.3-1.55 nm.
    - Multi-modefiber وبها يتم نقل العديد من الاشارات الضوئية من خلال الليفة الضوئية الواحدة مما يجعل استخدامها افضل لشبكات الحاسوب هذا النوع من الالياف تنتقل من خلاله الاشعة تحت الحمراء.
    * كيف تعمل الالياف الضوئية وكيف توصل الضوء؟
    - افترض انك ان توصل ومضة ضوئية خلال مسار طويل مستقيم كل ماعليك هو ان توجه الضوء خلال هذا المسار ولان الضوء ينتقل في خطوط مستقيمة فانه سيصل للطرف الاخر بلا مشاكل لكن ماذا لو كان المسار به انحناء بسهولة يمكن ان تتغلب على ذلك بوضع مرآة عند الانحناء لتعكس الضوء الى داخل المسار مرة اخرى.
    وبنفس الطريقة تحل المشكلة لو كان المسار كثير الانحناءات حيث تصف مرايا على طول المسار لتعكس الضوء باستمرار من جانب لاخر يبقى في مساره هذه بالضبط هي فكرة عمل الالياف الضوئية. حيث ينتقل الضوء بواسطة الانعكاس المستمر عن الجدار المحاذي للقلب الزجاجي انعكاسا داخليا كليا. ولان هذا الجدار لا يمتص ايا من الضوء الساقط عليه فان الاشارة الضوئية يمكن ان تسافر مسافات طويلة ولكن يحدث احيانا ان يفقد جزءاً من الضوء حيث تمتصه الشوائب الموجودة في القلب الزجاجي.
    قدرات فائقة
    * بماذا تميزت هذه الالياف عن الاسلاك العادية؟
    لقد احدثت الالياف الضوئية ثورة في عالم الاتصالات لتميزها على اسلاك التوصيل العادية فهي اكثر قدرة على حمل المعلومات لان الالياف الضوئية ارفع من الاسلاك العادية فانه يمكن وضع عدد كبير منها داخل الحزمة الواحدة مما يزيد عدد خطوط الهاتف او عدد قنوات البث التلفزيوني في حبل واحد. يكفي ان تعرف ان عرض النطاق للالياف الضوئية يصل الى 0.thz في حين ان اكبر عرض نطاق يحتاجه البث التلفزيوني لايتجاوز 6mhz.
    ثم انها اقل حجما حيث ان نصف قطرها اقل من نصف قطر الاسلاك النحاسية التقليدية فمثلا يمكن استبدال سلك نحاسي قطره 7.62 سم بآخر من الالياف الضوئية قطره لايتجاوز 0.635 سم وهذا يمثل اهمية خاصة عند مد الاسلاك تحت الارض.
    وتمتاز كونها اخف وزنا فيمكن استبدال اسلاك نحاسية وزنها 94.5 كغم باخرى من الالياف الضوئية تزن فقط 3.6 كغم ومن ميزاتها انها اقل فقدانا للاشارات المرسلة، وعدم امكانية تداخل الاشارات المرسلة من خلال الالياف المتجاورة في الحبل الواحد مما يضمن وضوح الاشارة المرسلة سواء اكانت محادثة تلفونية ام بثاً تلفزيونياً كما انها لاتتعرض للتداخلات الكهرومغناطسية ما يجعل الاشارة تنتقل بسرية تامة مما له اهمية خاصة في الاغراض العسكرية وهي غير قابلة للاشتعال مما يقلل من خطر الحرائق وتحتاج الى طاقة اقل في المولدات لان الفقد خلال عملية التوصيل قليل وبسبب هذه المميزات فان الالياف الضوئية دخلت في الكثير من الصناعات وخصوصاً الاتصالات وشبكات الكمبيوتر كما تستخدم في التصوير الطبي بانواعه كمجسات عالية الجودة للتغير في درجة الحرارة والضغط بماله من تطبيقات في التنقيب في باطن الارض.
    *اضافة الى نقلها المعلومات.. هل هناك استخدامات اخرى لهذه الالياف؟
    رغم ان استخدام الالياف الضوئية لنقل المعلومات عبر المسافات الطويلة استحوذ على معظم الاهتمام الا انها تستخدم لنقل المعلومات عبر المسافات القصيرة ايضاً حيث تصل بين الكمبيوتر الرئيسي والكمبيوترات الجانبية او الطابعة بعيدا عن مجال الاتصالات ظهرت هناك استخدامات اخرى عديدة ومهمة لهذه الالياف فمثلاً نتيجة لمرونتها ودقتها دخلت في صناعة الكاميرات الرقمية المتعددة المستخدمة في التصوير الطبي مثل التصوير الشعبي والمناظير.. كما دخلت في تصنيع الكاميرات المستخدمة في التصوير الميكانيكي لفحص اللحام والوصلات في الانابيب والمولدات.. ولفحص انابيب المجاري الطويلة من الداخل.
    درجة عالية من النقاء
    * هل لنا ان نعرف كيف تصنع الالياف الضوئية؟
    كما سبق وذكرنا تصنع الالياف الضوئية من زجاج على درجة عالية من النقاء حيث وصفت احدى الشركات ذلك بان قالت لوكان هناك محيط من الالياف الضوئية يصل للعديد من الاميال ونظرت من على سطحه للقاع يجب ان تراه بوضوح وصناعة الالياف الضوئية تتم كما يلي:
    1- عمل اسطوانه زجاجية غير مشكلة.
    2- سحب الالياف الضوئية من هذه الاسطوانة الزجاجية.
    3- اختبار الالياف الضوئية.
    الزجاج المستخدم في عمل الاسطوانة غير المشكلة يصنع من خلال عملية تسمى modified chemical vapour حيث يمرر الاوكسجين على محلول من كلوريد السليكون وكلوريد الجرمانيون وكيمياويات اخرى ثم تمرر الابخرة المتصاعدة داخل انبوب من الكوارتز موضوع في مخرطة خاصة عندما تدار يتحرك حول انبوب الكوارتز حيث تتسبب الحرارة العالية في حدوث شيئين:
    1- يتفاعل السليكون والجرمانيوم مع الاوكسجين لتكوين اكسيد السليكون واكسيد الجرمانيوم.
    2- يترسب اكسيد السليكون واكسيد الجرمانيوم على جدار الانبوب من الداخل ويندمجان معا لتكوين الزجاج الخام المطلوب حيث يمكن التحكم بدرجة نقاء وصفات الزجاج المتكون من خلال التحكم بالخليط بعد ذلك يتم سحب الالياف من اسطوانة الخام غير المشكلة بوضعها في اداة السحب حيث ينزل الزجاج الخام في فرن كربوني درجة حرارته 1.900 - 2.200 درجة سليزية فتبدأ المقدمة في الذوبان حتى ينزل الذائب بتأثير الجاذبية وبمجرد سقوطه يبرد مكونا الجديلة الضوئية هذه الجديلة تعالج بتغليف متتابع اثناء سحبها بواسطة جرار مع قياس مستمر لنصف القطر باستخدام ميكرومتر ليزري. تسحب الالياف من القالب الخام ثم يجري اختبار الالياف من ناحية معامل الانكسار والشكل الهندسي وخصوصاً نصف القطر ومدى تحملها للشد وتشتت الاشارات الضوئية خلالها وسعة حمل المعلومات وتحملها لدرجات الحرارة وامكانية توصيل الضوء تحت الماء.
    avatar
    d george
    عضو مميز
    عضو مميز

    ذكر عدد الرسائل : 1108
    العمر : 49
    تاريخ التسجيل : 06/04/2008

    الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات Empty رد: الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات

    مُساهمة من طرف d george في الخميس يونيو 05, 2008 9:52 am

    [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
    avatar
    اديب لويس ججو قاشا
    عضو مميز جدا

    ذكر عدد الرسائل : 4120
    العمر : 57
    تاريخ التسجيل : 17/03/2008

    الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات Empty رد: الالياف الضوئية تطلق ثورة في عالم البصريات

    مُساهمة من طرف اديب لويس ججو قاشا في الخميس يونيو 05, 2008 6:12 pm

    شكرا اخ d george على مرورك العطر تحياتي.

      الوقت/التاريخ الآن هو الأحد سبتمبر 22, 2019 9:37 pm