جارٍ تحميل النموذج
لا يمكن عرض النموذج 3D على هذا الجهاز. يمكنك قراءة خطوات الدليل أدناه نصًّا.
1 / 10 شعاع ضوء في ليف زجاجي يرسل ليزر ضوءًا أحمر إلى طرف ليف مرسوم أسمك من الواقع بمرات كثيرة. في هذا الليف البلاستيكي يصطدم الشعاع بالجدار بين القلب والكسوة بزاوية 73° ، وهي أكبر من الزاوية الحرجة 70.4° ، فيعكسه كل ارتداد كله. اسحب المقبض الأحمر على الليزر، أو اضغط «اركب مع الضوء».
اسحب للتدوير. استخدم عجلة الفأرة أو إصبعين للتكبير.
الدليل القطع التحكم
01 شعاع ضوء في ليف زجاجي يرسل ليزر ضوءًا أحمر إلى طرف ليف مرسوم أسمك من الواقع بمرات كثيرة. في هذا الليف البلاستيكي يصطدم الشعاع بالجدار بين القلب والكسوة بزاوية 73° ، وهي أكبر من الزاوية الحرجة 70.4° ، فيعكسه كل ارتداد كله. اسحب المقبض الأحمر على الليزر، أو اضغط «اركب مع الضوء».
02 ليف الاتصالات يُبقي ضوءه شبه مستقيم قلب SMF-28 القياسي معامل انكساره 1.4508 داخل كسوة معاملها 1.4440. الزاوية الحرجة arcsin(1.4440 / 1.4508 ) = 84.46° ، فلا يُحبس إلا الأشعة التي تبعد نحو 8° على الأكثر عن المحور في الهواء. هنا يصطدم الشعاع بالجدار بزاوية 87° ويبقى في الداخل.
03 تحت الزاوية الحرجة يتسرّب الضوء عند 80° على الجدار ينعكس 0.8% فقط من الضوء في الارتداد الأول. والباقي يعبر الكسوة ويمتصه الطلاء، ويُظلم الطرف البعيد بعد ارتدادات قليلة.
04 الانحناء الحاد يُخرج الضوء في الانحناء يلاقي الجدار الخارجي كل شعاع بزاوية أصغر. في هذا الليف البلاستيكي يهرب الشعاع الموازي للمحور حين ينخفض نصف قطر الانحناء عن نحو 16 من أنصاف عرض القلب. اسحب المقبض الأحمر على الانحناء وعُدّ الأشعة التي تعبر.
05 المسارات الكثيرة تلطّخ النبضة في قلب عريض متعدد الأنماط يقطع الشعاع الأشد ميلًا مسارًا أطول من المستقيم: 43.7 ns إضافية لكل km في هذا النموذج. عند 1 Gbit/s تدوم البت 1 ns ، فتتداخل النبضات بعد نحو 23 m . أما الليف أحادي النمط فله مسار واحد ويصمد آلاف الكيلومترات بهذه السرعة.
06 الأصفار والآحاد ومضات يشغّل المرسِل الليزر للرقم 1 ويطفئه للرقم 0. الكلمة «Hi» هي 01001000 01101001 . عند 10 Gbit/s تدوم كل بت 100 ps وتشغل نحو 2 cm من الزجاج. اكتب اسمك في اللوحة وأرسله.
07 لماذا يحتاج الكابل إلى مضخّمات عند 1550 nm يفقد هذا الليف نحو 0.164 dB لكل km. ويصل الفقد في مقطع طوله 70 km إلى 11.5 dB ، فيبقى 7% من الضوء. والمسافة من سيول إلى لوس أنجلوس على مسار النموذج 11,378 km ، وتحتاج بهذه المسافة إلى 162 مضخّمًا. جرّب مقاطع أطول.
08 لماذا 1550 nm عند 1310 nm يبلغ الفقد 0.275 dB لكل km، وتعمل مضخّمات الإربيوم على قاع البحر من نحو 1530 إلى 1625 nm فقط. حرّك الطول الموجي وراقب المضخّمات على المنصة وهي تحمرّ حين لا تستطيع استعادة الإشارة.
09 كابل أسمك في المياه الضحلة هذا تدريع مزدوج عرضه 35.9 mm ، للمياه الأقل عمقًا من نحو 600 m حيث تصل المراسي وشباك الجرّ. وفي الأعمق تكفي طبقة تدريع واحدة، وتحت نحو 2000 m يُستعمل الكابل العاري عرضه 17 mm . حرّك منزلق العمق.
10 كم تستغرق الإشارة من سيول إلى لوس أنجلوس يسير الضوء في الليف بسرعة c / 1.4682، أي نحو 204,000 km/s . وعلى مسار النموذج البالغ 11,378 km تستغرق الإشارة 55.7 ms في اتجاه واحد و111 ms ذهابًا وإيابًا. وتقيس الخوادم من 139 إلى 145 ms ، لأن الموجِّهات والمسارات الملتفّة تضيف الباقي. اضغط «سباق كل المسارات».
الليزر ليزر شبه موصل بطول موجي 1550 nm ، وهو طول موجي تحت أحمر لا تراه العين. يرسم النموذج ضوءه أحمر. القلب زجاج عرضه 8.2 µm ومعامل انكساره أعلى بنحو 0.5% من الزجاج المحيط به. تسير فيه الإشارة كلها. الكسوة زجاج عرضه 125 µm . معامل انكسارها الأقل هو ما يتيح الانعكاس الداخلي الكلي عند جدار القلب. الطلاء طبقتان من الأكريلات ترفعان سُمك الليف إلى 242 µm . تحميان سطح الزجاج وتمتصان الضوء الشارد. الثنائي الضوئي يحوّل كل ومضة تصل إلى تيار صغير. ويقرأ المستقبِل 1 عندما يتجاوز التيار عتبة معينة. المكرِّر غلاف يتحمل الضغط على قاع البحر، وفيه مضخّمات ليفية مطعَّمة بالإربيوم، واحد لكل ليف في كل اتجاه. أنبوب الألياف أنبوب بلاستيكي تطفو فيه الألياف في هلام، فيتمدد الكابل قليلًا دون أن يشدّ الزجاج. أسلاك التقوية 24 سلكًا من الفولاذ عالي المتانة في طبقتين. تحمل وزن الكابل أثناء مدّه أو رفعه للإصلاح. غلاف النحاس أنبوب نحاسي ملحوم ينقل تيارًا مستمرًا إلى المكرِّرات ويمنع دخول الماء والهيدروجين. غلاف البولي إيثيلين يعزل النحاس عن ماء البحر حتى 15,000 فولت. وفي المياه العميقة هو الجزء الخارجي من الكابل، وعرضه 17 mm . أسلاك التدريع أسلاك فولاذ مجلفن سُمكها 3.35 mm ، في طبقة أو طبقتين، تحت خيوط مقطرنة. تُضاف حيث تصل المراسي وشباك الجرّ.
