Loading AI tools
סיב מחומר שקוף (בדרך כלל זכוכית) המאפשר העברת אור מקצהו האחד לאחר, ומבוסס על העקרון הפיזיקלי הנקרא החזרה גמורה (או החזרה מלאה) של קרן אור מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
סיב אופטי (באנגלית: Optical Fiber). הוא סיב מחומר שקוף (בדרך כלל זכוכית) המאפשר העברת אור מקצהו האחד לאחר, ומבוסס על העיקרון הפיזיקלי הנקרא "החזרה גמורה (או החזרה מלאה) של קרן אור".
את הרעיון להשתמש בסיבי זכוכית להעברת מידע הגה החוקר הסיני צ'ארלס קאו (Charles Kao) ב-1966. הוא הבחין ביתרונות של שיטה זו על פני העברת אותות חשמליים בכבלי נחושת, שבהם האות סובל מניחות גבוה ככל שהמרחק (אורך הכבל) גדל. ב-1970 יוצר הסיב האופטי הראשון על ידי מספר חוקרים בחברת הזכוכית האמריקאית קורנינג.
הסיב מורכב מליבה (core) ומעטפת (cladding) ששתיהן שקופות. מקדם השבירה של הליבה גבוה מעט מזה של המעטפת החיצונית ובכך יוצר מצב בו קרני האור "לכודות" בתוך הסיב ונעות לאורכו גם בפניות או בפיתולים. המעטפת מצופה בשכבת מגן דקה נוספת (jacket) עשויה מפלסטיק, שמטרתה להגן על המעטפת מפני שריטות ומכות (האור אינו מתקדם בתוך שכבה זו אלא רק בתוך שכבות הזכוכית הפנימיות). חוזק מכני מוקנה על ידי עטיפה בשכבת מגן נוספת (לרוב מקוולר) ששומרת על שלמות השכבות הפנימיות ומונעת כיפוף יתר.
בתקשורת אופטית האותות בסיב האופטי הם בתחום האינפרה אדום בשלושה תחומים עיקריים של אורכי גל: סביב 850 ננומטר, סביב 1310 ננומטר, או סביב 1550 ננומטר. מאחר שהנחת כבלים אופטיים היא פעולה יקרה ומורכבת המצריכה תיאום בין גופים רבים, כבל סיב אופטי(אנ') מכיל בדרך כלל כמה עשרות סיבים אופטיים כדי למזער צורך בהחלפת הכבל. השימוש בסיבים בתקשורת הוא בדרך כלל בזוגות; סיב אחד משמש לשליחת נתונים והשני לקבלתם.
סיבים אופטיים נחלקים לשני סוגים:
מקובל להבדיל בין סיבי single mode לסיבי multimode על ידי שימוש במעטפת חיצונית בצבע שונה – צהוב ל-singlemode וכתום ל-multimode.
לסיב אופטי רמת ניחות נמוכה מאוד, עובדה המאפשרת מעבר מרחקים גדולים מאוד ללא צורך בהגברת האות. הנפיצה הנמוכה של הזכוכית מאפשרת העברת נתונים בקצבים גבוהים מאוד. הטכנולוגיה מאפשרת כיום העברת נתונים בקצבים של עד 40 מיליארד סיביות לשנייה (4 ג'יגה־ביט - Giga bit), אך באמצעות טכנולוגיות חדשות ושליחת נתונים במספר אורכי גל שונים בו זמנית (WDM), מתאפשרים קצבים הנמדדים באלפי מיליארדים (טרה־ביט - Tera bit) של סיביות בשנייה.
בקצה המשדר מוצב לייזר שהופך את האות החשמלי לאות אופטי, בקצה הקולט ממוקם מקלט – רכיב המשתמש בגלאי להמרת האותות האופטיים המתקבלים לאותות חשמליים.
בשנת 2011 פיתחו מדענים סיב אופטי שמורכב מליבה של אבץ סלני, חומר מוליך למחצה, המאפשר לאור לעבור דרך אורכי גל גבוהים יותר.[1]
הסיבים האופטיים הם אחד הסוגים של קווי תקשורת והם מאפשרים תקשורת אופטית שנפוצה בין השאר בטלפוניה, ברשתות מחשבים, תקשורת נתונים, ברשת האינטרנט, ובטלוויזיה בכבלים. בין הסיבות לתפוצתם ניתן למנות את העובדה שהם גמישים וניתן להניח אותם בדומה לכבלי תקשורת אחרים המבוססים על נחושת.
סיבים אופטיים משמשים גם לתאורה, בהעברת אור על פני מרחקים גדולים או כאשר אין מעבר ישיר בין מקור האור למקום המואר. סיבים אופטיים משמשים גם בצעצועים ליצירת אפקטים ויזואליים ובארכיטקטורה על מנת להעביר את אור השמש לחללים פנימיים.
שימוש דומה הוא להעברת לייזר בניתוחים, במיוחד בניתוחי עיניים. שימוש נוסף הוא ליצירת לייזרים מסוימים והגברתם.
בנוסף, משתמשים בסיבים אופטיים כדי לצפות באזורים שאין איתם קו ראייה ישיר. למשל, ברפואה במכשיר הנקרא אנדוסקופ (endoscope) צופים באיברים פנימיים בגוף האדם על ידי השחלת סיב אופטי דרך פתח קטן. מכשירים אלו משמשים גם בתעשיות אחרות בהן יש צורך לבחון אזורים לא נגישים, כגון במערכת צינורות או במנועי סילון. שימוש דומה נעשה גם על ידי יחידות לוחמה בטרור כדי לצפות מבעד לדלת סגורה אל תוך חדר סגור, כדוגמת המתקפה על שגרירות איראן בלונדון וכפי שהודגם בסדרת המשחקים Splinter Cell.
בסיבים אופטיים משתמשים גם בבניית מבנים חכמים, שבהם משתמשים בסיב כגלאי של שינויי טמפרטורה או לחץ.
סיבים אופטיים משמשים גם לכוונות אופטיות.
הסיב הוא מוליך גלים אופטי, כלומר: מעביר גלים בתחום הנראה (בפועל, גלים באורך גל של כ-800 ננומטר עד ל-1550 ננומטר). כמעט תמיד, הסיב מורכב מגליל פנימי שנקרא "ליבה" וגליל חיצוני שנקרא "מעטה". מקדם השבירה של הליבה גדול ממקדם השבירה של המעטה. לכן, כאשר אור נכנס לסיב ופוגע בדופן בזווית שהיא בטווח הקריטי, הוא יישבר על ידי המעטה בזווית שתחזיר אותו במלואו לתוך הסיב. תופעה זו נקראה החזרה פנימית מלאה והיא מבוססת על חוק סנל. כאמור, קרן האור תוחזר החזרה פנימית מלאה רק אם הזווית שלה יחסית למעטה קטנה מערך מסוים הנקרא "הזווית הקריטית". את הזווית הקריטית של הסיב ניתן לחשב באמצעות חוק סנל ומקדמי השבירה של הסיב על ידי
אור יתקדם בזווית הקטנה מזווית זו בסיב אם ורק אם הוא יכנס לסיב בזווית הקטנה מ"זווית הקליטה" . זווית זו, הנמדדת ביחס לציר של הסיב, יוצרת את מה שנקרא "חרוט הקליטה". אור שנכנס אל הסיב דרך חרוט דמיוני זה יישאר בו, אור שיכנס לסיב לא דרך החרוט יזלוג החוצה דרך המעטה. את זווית הקליטה אפשר לחשב על ידי
הגודל NA נקרא "מפתח נומרי" והוא מדד ליכולת קליטת האור (או הצימוד) של הסיב.
יתרונות הסיב האופטי במערכות תקשורת ביחס לכבלי נחושת:
מדריכי גל אופטיים, דף שער בספרייה הלאומיתSeamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
