الألياف البصرية متعددة الأنماط

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

ألياف متعددة الأنماط مجردة

الألياف الضوئية متعددة الأنماط هي نوع من الألياف الضوئية يُستخدم غالبًا للاتصالات عبر مسافات قصيرة، مثل داخل المباني أو في الحرم الجامعي. يمكن استخدام وصلات الألياف متعددة الأنماط لنقل البيانات بسرعات تصل إلى 800 جيجابت/ثانية . تتميز هذه الألياف بقطر نواة كبير نسبيًا يسمح بانتشار أنماط ضوئية متعددة، ولكنه يحد من أقصى طول لوصلة الإرسال بسبب تشتت الأنماط . يحدد المعيار G.651.1 أكثر أنواع الألياف الضوئية متعددة الأنماط شيوعًا.

التطبيقات

المعدات المستخدمة للاتصالات عبر الألياف الضوئية متعددة الأنماط أقل تكلفة من تلك المستخدمة للاتصالات عبر الألياف الضوئية أحادية النمط . [ 1 ]

نظراً لسعتها العالية وموثوقيتها، تُستخدم الألياف الضوئية متعددة الأنماط بشكل عام في تطبيقات البنية التحتية للمباني. ويتزايد عدد المستخدمين الذين يستفيدون من مزايا الألياف الضوئية بشكل مباشر من خلال توصيلها إلى أجهزة الكمبيوتر المكتبية أو المناطق المخصصة. وتتيح البنى المتوافقة مع المعايير، مثل الكابلات المركزية وتوصيل الألياف إلى غرف الاتصالات، للمستخدمين الاستفادة من إمكانيات الألياف الضوئية عن بُعد، وذلك بتجميع الأجهزة الإلكترونية في غرف الاتصالات، بدلاً من توزيعها في كل طابق.

تُستخدم الألياف متعددة الأنماط لنقل الإشارات الضوئية من وإلى معدات مطيافية الألياف الضوئية المصغرة (أجهزة قياس الطيف، والمصادر، وملحقات أخذ العينات) وكان لها دور فعال في تطوير أول مطياف محمول.

تُستخدم الألياف متعددة الأنماط أيضًا عندما يكون من الضروري نقل طاقات بصرية عالية عبر الألياف البصرية، كما هو الحال في لحام الليزر .

مقارنة مع الألياف أحادية النمط

توزيع الطاقة لأنماط الموجات الكهربائية المستعرضة (TE) في الألياف البصرية. عند ثبات نصف القطر ومعامل الانكسار، يعتمد عدد الأنماط المسموح بها على الطول الموجي. λ / R هي نسبة الطول الموجي للضوء إلى نصف قطر الألياف.

تتميز الألياف الضوئية متعددة الأنماط بقطر نواة أكبر (عادةً 50-100 ميكرومتر)، مما يسمح بانتشار أنماط ضوئية متعددة في وقت واحد. [ 2 ] يُسهّل هذا التصميم عملية المحاذاة والتركيب، مما يجعل الألياف متعددة الأنماط اقتصادية ومثالية لنقل البيانات لمسافات قصيرة إلى متوسطة في شبكات المؤسسات ومراكز البيانات وبيئات الحرم الجامعي. [ 3 ] تدعم الألياف متعددة الأنماط معدلات بيانات عالية تصل إلى 100 جيجابت في الثانية، على مسافات تتراوح عادةً بين 300 و550 مترًا، اعتمادًا على نوع الألياف (OM3، OM4، OM5). [ 4 ] بالإضافة إلى ذلك، يمكن للألياف متعددة الأنماط استخدام مصادر ضوئية أقل تكلفة مثل الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) وليزر انبعاث السطح ذي التجويف الرأسي (VCSELs)، مما يقلل من التكلفة الإجمالية للنظام مع الحفاظ على أداء موثوق. [ 5 ]

تعمل مصابيح LED ومصابيح VCSEL عند أطوال موجية 850 نانومتر و1300 نانومتر، بينما تعمل الألياف أحادية النمط المستخدمة في الاتصالات عادةً عند 1310 أو 1550 نانومتر. [ 6 ] ومع ذلك، بالمقارنة مع الألياف أحادية النمط، فإن حد حاصل ضرب عرض النطاق الترددي في المسافة للألياف متعددة الأنماط أقل. ولأن الألياف متعددة الأنماط تتميز بحجم لب أكبر من الألياف أحادية النمط، فإنها تدعم أكثر من نمط انتشار واحد ؛ وبالتالي، فهي محدودة بتشتت الأنماط ، بينما لا يتأثر الألياف أحادية النمط بذلك.   

تُنتج مصادر ضوء LED المستخدمة أحيانًا مع الألياف متعددة الأنماط نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية، وينتشر كل منها بسرعات مختلفة. يُعدّ هذا التشتت اللوني أحد العوامل التي تحدّ من الطول الفعال لكابلات الألياف الضوئية متعددة الأنماط. في المقابل، تُنتج الليزرات المستخدمة لتشغيل الألياف أحادية النمط ضوءًا متماسكًا بطول موجي واحد. وبسبب التشتت النمطي، تتميز الألياف متعددة الأنماط بمعدلات انتشار نبضات أعلى من الألياف أحادية النمط، مما يحدّ من قدرة الألياف متعددة الأنماط على نقل المعلومات.

تُستخدم الألياف أحادية النمط غالبًا في البحوث العلمية عالية الدقة لأن تقييد الضوء بنمط انتشار واحد فقط يسمح بتركيزه على بقعة شديدة الكثافة ومحدودة الانعراج .

يُستخدم لون الغلاف أحيانًا لتمييز الكابلات متعددة الأنماط عن الكابلات أحادية النمط. يوصي معيار TIA-598C، للتطبيقات غير العسكرية، باستخدام غلاف أصفر للألياف أحادية النمط، وغلاف برتقالي أو أزرق فاتح للألياف متعددة الأنماط، وذلك حسب النوع. [ 7 ] يستخدم بعض الموردين اللون البنفسجي لتمييز ألياف الاتصالات OM4 عالية الأداء عن الأنواع الأخرى. [ 8 ]

الأنواع

تُوصَف الألياف متعددة الأنماط بقطرَي لبّها وغلافها  . فعلى سبيل المثال، يبلغ قطر لبّ الليف متعدد الأنماط 62.5/125 ميكرومتر 62.5 ميكرومتر، بينما يبلغ قطر غلافه 125  ميكرومتر. قد يكون الانتقال بين اللبّ والغلاف حادًا، ويُسمى حينها بملف معامل الانكسار المتدرج ، أو تدريجيًا، ويُسمى حينها بملف معامل الانكسار المتدرج . يتميز هذان النوعان بخصائص تشتت مختلفة، وبالتالي بمسافات انتشار فعّالة مختلفة. [ 9 ] يمكن تصنيع الألياف متعددة الأنماط بملف معامل انكسار متدرج أو متدرج . [ 10 ]

بالإضافة إلى ذلك، تُوصف الألياف متعددة الأنماط باستخدام نظام تصنيف مُحدد وفقًا لمعيار ISO 11801 - OM1 وOM2 وOM3 - والذي يعتمد على عرض النطاق الترددي للنمط في الألياف متعددة الأنماط. تم الانتهاء من تحديد OM4 (المُعرّف في TIA-492-AAAD) في أغسطس 2009، [ 11 ] ونُشر بنهاية عام 2009 من قِبل TIA . [ 12 ] يدعم كابل OM4 وصلات بطول 125  مترًا بسرعات 40 و 100 جيجابت/ثانية . تشير الأحرف OM إلى "الألياف الضوئية متعددة الأنماط".

لسنوات عديدة، شاع استخدام الألياف متعددة الأنماط 62.5/125  ميكرومتر (OM1) والألياف التقليدية متعددة الأنماط 50/125 ميكرومتر (OM2) في تطبيقات المباني. تدعم هذه الألياف بسهولة تطبيقات تتراوح من إيثرنت ( 10 ميجابت/ثانية ) إلى جيجابت إيثرنت ( 1 جيجابت/ثانية )، ونظرًا لحجم لبها الكبير نسبيًا، كانت مثالية للاستخدام مع أجهزة إرسال LED. غالبًا ما تستخدم التطبيقات الأحدث أليافًا متعددة الأنماط 50/125 ميكرومتر مُحسَّنة لليزر (OM3). توفر الألياف التي تستوفي هذا التصنيف عرض نطاق ترددي كافٍ لدعم 10 جيجابت إيثرنت لمسافة تصل إلى 300 متر. وقد حسّن مصنّعو الألياف الضوئية عملية التصنيع بشكل كبير منذ إصدار هذا المعيار، وأصبح بالإمكان تصنيع كابلات تدعم 10 جيجابت إيثرنت لمسافة تصل إلى 400 متر. صُممت الألياف متعددة الأنماط المُحسَّنة لليزر (LOMMF) للاستخدام مع ليزرات VCSEL بتردد 850 نانومتر.    

يمكن استخدام الألياف الضوئية القديمة من نوع FDDI، OM1 وOM2، لشبكات إيثرنت بسرعة 10 جيجابت عبر تقنية 10GBASE-LRM. يتطلب ذلك أن تدعم واجهة SFP+ تعويض التشتت الإلكتروني (EDC)، ولا تدعم جميع المحولات والموجهات والمعدات الأخرى وحدات SFP+ هذه.

حدث الانتقال إلى تقنية LOMMF/OM3 مع ترقية المستخدمين لشبكاتهم إلى سرعات أعلى. تتميز مصابيح LED بمعدل تعديل أقصى يبلغ 622 ميجابت/ثانية، نظرًا لعدم قدرتها على التشغيل/الإيقاف بسرعة كافية لدعم تطبيقات النطاق الترددي العالي. أما مصابيح VCSEL، فهي قادرة على التعديل بسرعة تتجاوز 10 جيجابت/ثانية ، وتُستخدم في العديد من الشبكات عالية السرعة.

تستخدم بعض سرعات إيثرنت 200 و400 جيجابت (مثل 400GBASE-SR4.2 ) تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) حتى مع الألياف متعددة الأنماط، [ 13 ] وهو ما يتجاوز مواصفات OM4 وما دونها. في عام 2017، اعتمدت كل من TIA وISO معيار OM5 للألياف متعددة الأنماط بتقنية WDM، حيث حددت ليس فقط الحد الأدنى لعرض النطاق الترددي للنمط عند 850  نانومتر، بل منحنى يمتد من 850 إلى 953  نانومتر.

يمكن أحيانًا تمييز الكابلات من خلال لون الغلاف: يُنصح باستخدام الأغلفة البرتقالية لكابلات 62.5/125  ميكرومتر (OM1) و50/125 ميكرومتر (OM2)، بينما يُنصح باستخدام اللون الأزرق الفاتح لألياف 50/125 ميكرومتر "المحسّنة لليزر" OM3 وOM4. [ 7 ] يستخدم بعض موردي الألياف اللون البنفسجي لـ "OM4+". أما OM5 فلونها الرسمي هو الأخضر الليموني .  

يمكن أن تتسبب خصائص طاقة ليزر VCSEL، إلى جانب اختلافات تجانس الألياف، في تشتت الأنماط، والذي يُقاس بتأخير الأنماط التفاضلي (DMD). وينتج تشتت الأنماط عن اختلاف سرعات الأنماط الفردية في نبضة الضوء. ويؤدي هذا التأثير إلى انتشار نبضة الضوء على مسافات أطول، مما يُسبب تداخلًا بين الرموز . وكلما زاد طول النبضة، زاد تشتت الأنماط. ولمعالجة تشتت الأنماط، تُصنع ألياف LOMMF بطريقة تُزيل الاختلافات في الألياف، والتي قد تؤثر على سرعة انتقال نبضة الضوء. ويتم تحسين معامل الانكسار لنقل ليزر VCSEL ولمنع انتشار النبضة. ونتيجة لذلك، تحافظ الألياف على سلامة الإشارة على مسافات أطول، مما يزيد من عرض النطاق الترددي.

مقارنة

الحد الأدنى لمدى [ أ ] أنواع الإيثرنت عبر الألياف متعددة الأنماط
لون السترة وفئتهاالحد الأدنى لعرض النطاق الترددي للنمط 850 / 953 / 1300  نانومتر [ ب ]إيثرنت سريع 100BASE-FXإيثرنت بسرعة 1  جيجابت (1000  ميجابت) 1000BASE-SXإيثرنت بسرعة 1  جيجابت (1000  ميجابت) 1000BASE-LXإيثرنت 10 جيجابت 10GBASE-SRإيثرنت 10  جيجابت 10GBASE-LRM (يتطلب EDC)إيثرنت بسرعة 25 جيجابت 25GBASE-SRإيثرنت بسرعة 40 جيجابت

40GBASE-SWDM4

إيثرنت 40  جيجابت 40GBASE-SR4إيثرنت 100 جيجابت 100GBASE-SR10
 FDDI (62.5/125)160 / – / 500  ميجاهرتز·كم2000  متر [ 14 ]220  م [ 15 ]550  م [ 16 ] ( يلزم سلك توصيل لتكييف الوضع ) [ 17 ] [ 18 ]26  م [ 19 ]220 م [ 20 ]غير مدعومغير مدعومغير مدعومغير مدعوم
OM1 (62.5/125)200 / – / 500  ميجاهرتز·كم275  م [ 15 ]33  م [ 14 ]220 مترغير مدعومغير مدعومغير مدعومغير مدعوم
OM2 (50/125)500 / – / 500  ميجاهرتز·كم550  م [ 21 ]82  م [ 21 ]220 مترغير مدعومغير مدعومغير مدعومغير مدعوم
OM3 (50/125) *مُحسَّن بالليزر*1500 / – / 500  ميجاهرتز·كم550 متر (لا ينبغي استخدام سلك توصيل لتكييف الوضع.) [ 17 ]300  متر [ 14 ]220 متر70 متر240 مترًا [ 22 ]

ثنائي LC

100  متر [ 21 ]

(330  م QSFP+ eSR4 [ 23 ] )

100  متر [ 21 ]
OM4 (50/125) *مُحسَّن بالليزر*3500 / – / 500  ميجاهرتز·كم400  متر [ 24 ]>220 م100 متر350 متر [ 22 ]

ثنائي LC

150  م [ 21 ]

(550  م QSFP+ eSR4 [ 23 ] )

150  م [ 21 ]
OM5 (50/125) "الوضع متعدد النطاق العريض" لتقنية WDM ذات الموجات القصيرة [ 25 ]3500 / 1850 / 500  ميجاهرتز·كم>220 م100 متر
  1. ↑ يشير مصطلح "المدى " إلى أقصى طول، بينما يشير مصطلح "المدى الأدنى" إلى الطول الذي يضمن العمل ضمن المواصفات.
  2. ↑ إطلاق مُشبع للغاية (OFL) لأطوال موجية 850/953 نانومتر / عرض نطاق نمطي فعال (EMB) لطول موجي 1310 نانومتر

التدفق المحاط

يُعرّف معيار IEC 61280-4-1 (الآن TIA-526-14-B) التدفق المحيط الذي يحدد أحجام حقن ضوء الاختبار (لأقطار ألياف مختلفة) للتأكد من عدم امتلاء لب الألياف بشكل زائد أو ناقص، مما يسمح بإجراء قياسات أكثر قابلية للتكرار (وأقل تباينًا) لفقدان الوصلة. [ 26 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ رابطة صناعة الاتصالات. "الألياف متعددة الأنماط لشبكات المؤسسات" . مؤرشف من الأصل في 4 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2008 .
  2. ↑ "كابل الألياف الضوئية متعدد الأنماط - ستانفورد أوبتكس" . www.stanfordoptics.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2025 .
  3. ↑ "مرجع FOA للألياف الضوئية - الألياف البصرية" . www.thefoa.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2025 .
  4. ↑ "الاتصالات الرقمية" . التعلم المفتوح . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2025 .
  5. ↑ وزارة الأمن الداخلي في ولاية بنسلفانيا، اتصالات البيانات بالألياف الضوئية ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-08-2025.
  6. ↑ شركة ARC للإلكترونيات (1 أكتوبر 2007). "دليل كابلات الألياف الضوئية" . مؤرشف من الأصل في 23 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2015 .
  7. 1 2 "رموز ألوان كابلات الألياف الضوئية" . مواضيع تقنية . جمعية الألياف الضوئية . تم الاطلاع عليه في 17 سبتمبر 2009 .
  8. ↑ كروفورد، دواين (11 سبتمبر 2013). "من هي إريكا فيوليت وماذا تفعل في مركز البيانات الخاص بي؟" . مواضيع تقنية . بيلدن . تم الاطلاع عليه في 12 فبراير 2014 .
  9. ↑ الرابطة البريطانية لصناعة الألياف الضوئية. "شرح الألياف الضوئية" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه في 9 أبريل 2011 .
  10. ↑ "نظرة عامة على الألياف الضوئية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 نوفمبر 2012 .
  11. ↑ "تقرير الاجتماع رقم 14" (ملف PDF) . رابطة صناعة الاتصالات.
  12. ↑ كيش، بول (1 يناير 2010). "وصول الجيل التالي من الألياف الضوئية" . # أنظمة شبكات الكابلات . مجموعة معلومات الأعمال.
  13. ↑ البند 150 من معيار IEEE 802.3
  14. ١ ٢ ٣ شركة هيوليت-باكارد للتطوير المحدودة (٢٠٠٧). "موجز فني حول ١٠٠ بيس-إف إكس" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ ٩ أكتوبر ٢٠١٢. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠ نوفمبر ٢٠١٢ .
  15. 1 2 IEEE 802.3-2012 البند 38.3
  16. ↑ مواصفات IEEE 802.3 38.4 PMD إلى MDI البصرية لـ 1000BASE-LX
  17. 1 2 شركة سيسكو سيستمز (2009). "ملاحظة تركيب كابل التوصيل لتكييف الوضع من سيسكو" . تم الاطلاع عليه في 20 فبراير 2015 .
  18. ↑ كما هو الحال مع جميع وصلات الألياف متعددة الأوضاع، يجب أن يتطابق جزء MMF من سلك التوصيل مع نوع الألياف في شبكة الكابلات (البند 38.11.4).
  19. ↑ "ورقة بيانات وحدات Cisco 10GBASE X2" . Cisco . تم ​​الاطلاع عليها بتاريخ 23 يونيو 2015 .
  20. ↑ "ما هو جهاز الإرسال والاستقبال 10GBASE-LRM ولماذا أحتاجه؟" . شركة CBO GmbH . تم الاطلاع عليه في 3 ديسمبر 2019 .
  21. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ شركة فوروكاوا إلكتريك أمريكا الشمالية. "OM4 - الجيل التالي من الألياف متعددة الأنماط" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ ٢٢ أبريل ٢٠١٤. تم الاطلاع عليه بتاريخ ١٦ مايو ٢٠١٢ .
  22. 1 2 "جهاز إرسال واستقبال ضوئي 40GE SWDM4 QSFP+ | شركة فينيسار" . www.finisar.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 فبراير 2018 .
  23. 1 2 "مدى ممتد بسرعة 40 جيجابت مع أنظمة كابلات كورنينج، اتصال OM3/OM4 مع جهاز الإرسال والاستقبال Avago 40G QSFP+ eSR4" (ملف PDF) . كورنينج. 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أغسطس 2013 .
  24. ↑ "IEEE 802.3" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 أكتوبر 2014 .
  25. ↑ "تحديثات TIA لمعيار كابلات مراكز البيانات لمواكبة التطورات التكنولوجية السريعة" . TIA. 9 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2018 .
  26. ↑ غولدشتاين، سيمور (أبريل 2010). "التدفق المحيط يحسن قياسات فقد معدات الاختبار" . تركيب وصيانة الكابلات . تم الاطلاع عليه في 1 يونيو 2017 .
  • شركة فورس (14 أبريل 2005). "أنواع الألياف الضوئية" . مؤرشف من الأصل في 12 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه في 17 أبريل 2008 .
  • هايز، جيم؛ كارين هايز (22 مارس 2008). "دليل ليني لايتويف للألياف البصرية" . تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2008 .
  • الاتحاد الدولي للهندسة. "تكنولوجيا الألياف الضوئية" . مؤرشف من الأصل في 13 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2008 .
  • رابطة صناعة الاتصالات. "الألياف متعددة الأنماط لشبكات المؤسسات" . مؤرشف من الأصل في 4 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه في 4 يونيو 2008 .
  • رابطة صناعة الاتصالات (سبتمبر 2008). "اختيار الألياف متعددة الأنماط المناسبة لنقل البيانات" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 6 يناير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 نوفمبر 2008 .
  • شركة هيوليت-باكارد للتطوير المحدودة (2007). "موجز فني حول 100BASE-FX" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 9 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 نوفمبر 2012 .