סיב אופטי – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה

→ העריכה הקודמת

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

חזותיקוד ויקי

גרסה מ־14:20, 22 ביולי 2022 עריכה YamPamPuzz (שיחה \| תרומות) 329 עריכות אין תקציר עריכה תגיות: עריכה חזותית עריכה ממכשיר נייד עריכה דרך האתר הנייד → העריכה הקודמת		גרסה אחרונה מ־02:05, 19 ביוני 2024 עריכה ביטול עידו לופתין (שיחה \| תרומות) 15 עריכות מ הרחבה, עריכה תגיות: עריכה חזותית עריכה ממכשיר נייד עריכה דרך האתר הנייד עריכה מתקדמת מהנייד
(20 גרסאות ביניים של 16 משתמשים אינן מוצגות)
שורה 1: [[קובץ:Fibreoptic.jpg\|שמאל\|ממוזער\|250px\|סיבים אופטיים]] '''סיב אופטי''' (ב[[אנגלית]]: '''Optical Fiber).''' הוא [[סיב]] מחומר שקוף (בדרך כלל [[זכוכית]]) המאפשר העברת [[אור]] מקצהו האחד לאחר, ומבוסס על ~~העקרון~~העיקרון ה[[פיזיקה\|פיזיקלי]] הנקרא "[[החזרה גמורה]] (או החזרה מלאה) של [[אור\|קרן אור]]". את הרעיון להשתמש בסיבי זכוכית להעברת מידע הגה החוקר ה[[הרפובליקה העממית של סין\|סיני]] [[צ'ארלס קאו]] (Charles Kao) ב-[[1966]]. הוא הבחין ביתרונות של שיטה זו על פני העברת אותות חשמליים בכבלי [[נחושת]], שבהם האות סובל מ[[ניחות]] גבוה ככל שהמרחק (אורך הכבל) גדל. ב-[[1970]] יוצר הסיב האופטי הראשון על ידי מספר חוקרים בחברת הזכוכית ה[[ארצות הברית\|אמריקאית]] קורנינג. שורה 11: 4. מעטה חיצוני (Jacket)]] [[קובץ:MultimodeFiber.JPG\|ממוזער\|השכבות השונות בכבל סיב אופטי]] הסיב מורכב מליבה (core) ומעטפת (cladding) ששתיהן שקופות. [[מקדם שבירה\|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 מ[[קוולר]]) ששומרת על שלמות השכבות הפנימיות ומונעת כיפוף יתר. ב[[תקשורת אופטית]] האותות בסיב האופטי הם בתחום ה[[תת אדום\|אינפרה אדום]] בשלושה תחומים עיקריים של [[אורך גל\|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\|Optical fiber cable}} 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. שורה 20: 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. ה[[נפיצה]] הנמוכה של הזכוכית מאפשרת העברת נתונים בקצבים גבוהים מאוד. הטכנולוגיה מאפשרת כיום העברת נתונים בקצבים של עד 40 מיליארד [[סיבית\|סיביות]] לשנייה (54 ~~גיגביט~~ג'יגה־ביט - ~~Gigabit~~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 ב[[גלאי]] להמרת האותות האופטיים המתקבלים לאותות חשמליים. שורה 27: ==שימושים== [[קובץ:OpticFiber.jpg\|שמאל\|ממוזער\|250px\|אור מוחזר מסיב אופטי (multimode) מאיר דגם בתערוכה]] [[קובץ:Manhole of fiber optics on Hasmonean Miriam Street in Jerusalem.jpg\|שמאל\|250px\|ממוזער\|מכסה כוות כניסה של סיב אופטי ברחוב מרים החשמונאית בירושלים]] הסיבים האופטיים הם אחד הסוגים של [[קו תקשורת\|קווי תקשורת]] והם מאפשרים [[תקשורת אופטית]] שנפוצה בין השאר ב[[טלפוניה]], ב[[רשת מחשבים\|רשתות מחשבים]], [[תקשורת נתונים]], ברשת ה[[אינטרנט]], וב[[טלוויזיה בכבלים]]. בין הסיבות לתפוצתם ניתן למנות את העובדה שהם גמישים וניתן להניח אותם בדומה לכבלי תקשורת אחרים המבוססים על [[נחושת]]. שורה 39: בסיבים אופטיים משתמשים גם בבניית [[מבנים חכמים]], שבהם משתמשים בסיב כגלאי של שינויי טמפרטורה או לחץ. סיבים אופטיים משמשים גם ל[[כוונת\|כוונות אופטיות]]. ==עקרונות פעולה פיזיקליים== הסיב הוא [[גלבו\|מוליך גלים]] [[אופטיקה\|אופטי]], כלומר: מעביר גלים בתחום הנראה (בפועל, גלים ב[[אורך גל]] של כ-800 [[ננומטר]] עד ל-1550 ננומטר). כמעט תמיד, הסיב מורכב מגליל פנימי שנקרא "ליבה" וגליל חיצוני שנקרא "מעטה". [[מקדם שבירה\|מקדם השבירה]] של הליבה <math>n_1</math> ~~הוא~~ גדול ממקדם השבירה <math>n_2</math> 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 גמורה\|החזרה פנימית מלאה]] והיא מבוססת על [[חוק סנל]]. כאמור, קרן האור תוחזר החזרה פנימית מלאה רק אם הזווית שלה יחסית למעטה ~~היא~~ קטנה מערך מסוים הנקרא "הזווית הקריטית". את הזווית הקריטית של הסיב ניתן לחשב באמצעות חוק סנל ומקדמי השבירה של הסיב <math>\ n_2 < n_1</math> על ידי [[קובץ:Optical-fibre.png\|ממוזער\|250px\|שרטוט המציג מבנה של סיב, עם חרוט הקליטה שלו. קרן שנכנסת לסיב דרך החרוט נשמרת בתוכו כתוצאה מ[[החזרה גמורה\|החזרה פנימית מלאה]], קרן שלא נכנסת דרך החרוט זולגת החוצה.]] : <math>\ \sin{ \theta_c} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{n_\mathrm{clad}}{n_\mathrm{core}}</math> אור יתקדם בזווית הקטנה מזווית זו בסיב אם ורק אם הוא יכנס לסיב בזווית הקטנה מ"זווית הקליטה" <math>\ \theta_a</math>. זווית זו, הנמדדת ביחס לציר של הסיב, יוצרת את מה שנקרא "חרוט הקליטה". אור שנכנס אל הסיב דרך חרוט דמיוני זה ~~ישאר~~יישאר בו, אור שיכנס לסיב לא דרך החרוט יזלוג החוצה דרך המעטה. את זווית הקליטה אפשר לחשב על ידי : <math>\ NA = \sin{\theta_a} = n_1 \sin{\theta_c} = \sqrt{ n_1^2 - n_2^2} </math> הגודל NA נקרא "[[מפתח נומרי]]" והוא מדד ליכולת קליטת האור (או הצימוד) של הסיב. שורה 77: {{מיזמים\|ויקישיתוף=Category:Optical fibers\|ויקימילון=סיב אופטי}} * [https://web.archive.org/web/20110629061117/http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/sciback_phy_09.pdf קובץ PDF באתר פרס נובל המסביר את הסיבה למתן פרס נובל בפיזיקה לשנת 2009 למפתח התקשורת האופטית] * ‫{{הידען\|אבי בליזובסקי\|פרס נובל לפיסיקה לחלוצי התקשורת האופטית וחיישני ה-CCD\|the-masters-of-light-0610098\|6 באוקטובר 2009}}‬ * {{דף שער בספרייה הלאומית\|987007548408305171\|מדריכי גל אופטיים}} ==הערות שוליים== {{הערות שוליים}} {{תקשורת אופטית}} {{הספקטרום האלקטרומגנטי}} {{בקרת זהויות}} [[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]]▼ [[קטגוריה:סיבים אופטיים\|*]] ▲[[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]] [[קטגוריה:רכיבים אופטיים]]