كيف تعمل الألياف البصرية الإنترنت

بغض النظر عما إذا كان الفيديو عالي الدقة أو الألعاب عبر الإنترنت أو العمل عن بعد ، فهو لا ينفصل عن دعم الألياف البصرية. ولكن هل تساءلت يومًا كيف يعمل الإنترنت بالألياف الضوئية ؟ كيف يتم توليد الإشارات الضوئية ونقلها واستخدامها أخيرًا من قبلنا ؟ ستأخذك هذه المقالة خطوة بخطوة للكشف عن الألغاز التقنية وراء الإنترنت بالألياف الضوئية.

ولادة الإشارة الضوئية: التحول المذهل من الكهرباء إلى الضوء

تتمثل الخطوة الأولى في إنترنت الألياف الضوئية في تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية ، وتتم هذه العملية بواسطة أجهزة إرسال ضوئية ، ومكوناتها الأساسية هي الثنائيات الليزرية أو الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs).

• ليزر ديودعندما يمر التيار من خلال صمام ثنائي ليزر ، تتحد الإلكترونات والثقوب في مادة أشباه الموصلات لتوليد إشعاع محفز ، مكونًا شعاع ليزر عالي التركيز. هذا الليزر لديه تماسك جيد ويمكن أن يحمل المعلومات بكفاءة.

• الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED): على عكس الثنائيات الليزر ، المصابيح توليد الضوء عن طريق الانبعاث التلقائي. على الرغم من أن تماسك الإشارة الضوئية ضعيف ، إلا أنه أرخص ومناسب لبعض السيناريوهات التي لا تتطلب أداءً عاليًا.

سواء كان الضوء الناتج عن الليزر أو مصابيح LED ، فقد أصبحوا "الناقل" للمعلومات ، حيث يحولون البيانات إلى شكل ضوء ، وعلى استعداد لبدء رحلة عالية السرعة في الألياف الضوئية.

هيكل الألياف الضوئية: "الطريق السريع" للإشارات الضوئية

يتطلب النقل السلس للإشارات الضوئية دعم الألياف الضوئية. يبدو هيكل الألياف الضوئية بسيطًا ، لكنه يحتوي على تصميم دقيق. يتكون بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء:

1. الأساسيةهذا هو جوهر الألياف الضوئية المصنوعة من السيليكا عالية النقاء. تنتقل إشارة الضوء في القلب ، تمامًا مثل السيارة على الطريق السريع.

2. كسوةتحتوي المادة الملفوفة في الطبقة الخارجية من اللب على معامل انكسار أقل من اللب. يؤدي هذا الاختلاف في معامل الانكسار إلى انعكاس إشارة الضوء بالكامل عند تقاطع اللب والكسوة ، وبالتالي "محاصرة" في القلب لتجنب تسرب الإشارة.

3. طبقة الطلاءيتم استخدام الطبقة الخارجية من المواد الواقية لحماية الألياف الضوئية من التلف المادي أو التآكل الكيميائي ، مما يضمن استقرار نقل الإشارات الضوئية.

4. 
   

هذا التصميم الهيكلي الدقيق هو الذي يسمح بنقل الإشارات الضوئية بكفاءة في الألياف الضوئية مع القليل من التداخل الخارجي أو بدونه.

انتقال الإشارات الضوئية: الانعكاس الكلي وتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي

عندما تدخل الإشارة الضوئية الألياف ، وسوف تستمر في التحرك من خلال جوهر بطريقة انعكاس الكلي. بسبب فقدان منخفضة للغاية من الألياف ، يمكن أن تنتقل الإشارة الضوئية لعشرات أو حتى مئات الكيلومترات دون تتابع. ولكن في التطبيقات العملية ، لضمان أن إشارة يمكن أن تصل إلى أماكن أبعد ، والمهندسين اقامة على طول الطريق光中继器。这些设备能够对衰减或变形的光信号进行放大和修复，就像给信号“加油”一样，让它继续前行。

بالإضافة إلى ذلك ، من أجل الاستفادة الكاملة من قدرة نقل الألياف الضوئية ، تستخدم الشبكات الضوئية الحديثة أيضًا波分复用技术（WDM）。这项技术允许一根光纤同时传输多个不同波长的光信号，每个波长都可以承载独立的数据流。这就好比在一条高速公路上开辟了多条车道，让更多的“车辆”（数据）同时通行，极大地提升了光纤的传输效率。

استقبال وتحويل الإشارات الضوئية: من الضوء إلى الكهرباء

بعد رحلة طويلة ، تصل إشارة الضوء أخيرًا إلى الطرف المتلقي. في هذا الوقت ،光接收机开始发挥作用。它的核心部件是光探测器，常见的有光电二极管等。

• يستطيع الكاشف الضوئي تحويل الإشارة الضوئية إلى تيار كهربائي تتناسب شدته مع شدة الإشارة الضوئية.

• بعد ذلك ، من خلال سلسلة من دوائر معالجة الإشارات ، يتم تحويل التيار إلى إشارة كهربائية يمكن التعرف عليها بواسطة أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر ، مثل الإشارات الرقمية.

في هذه المرحلة ، حققت الإشارة الضوئية مهمتها ، حيث تمرر المعلومات إلى جهاز نقطة النهاية ، مما يسمح لنا بتصفح الويب أو مشاهدة مقطع فيديو أو إجراء مكالمة فيديو بسلاسة.

تلخيص

قد يبدو مبدأ عمل الإنترنت عبر الألياف الضوئية معقدًا ، ولكن يمكن تلخيصه في أربع خطوات: توليد الإشارات الضوئية ، والإرسال في الألياف الضوئية ، وتضخيم الإشارة وإصلاحها ، والاستقبال النهائي والتحويل. إن تآزر هذه التقنيات هو الذي يسمح لنا بالاستمتاع باتصالات شبكة عالية السرعة ومستقرة.

آمل أنه من خلال هذه المقالة ، يمكنك الحصول على فهم أعمق للتكنولوجيا الكامنة وراء الإنترنت بالألياف الضوئية. في المرة القادمة التي تفتح فيها مقطع فيديو عالي الدقة أو تعقد مؤتمرًا سلسًا عبر الفيديو ، فكر في الأمر ، هناك شعاع من الضوء خلفه "يجري" بصمت من أجلك!