سنسور فیبر نوری (Fiber Optic Sensor) چیست ؟

سنسور فیبر نوری , Fiber optic sensor  , کابل فیبر نوری , فیبر نوری

فیبر نوری یکی از محیط های انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر : شبکه های تلفن شهری و بین شهری، شبکه های کامپیوتری و اینترنت استفاده بعمل می آید. فيبر نوري ، رشته اي از تارهاي بسيار نازك شيشه اي بوده كه قطر هر يك از تارها نظير قطر يك تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود. تارهاي فوق در كلاف هائی سازماندهی و كابل هاي نوري را بوجود مي آورند. از فيبر نوری به منظور ارسال سيگنال های نوری در مسافت های طولانی استفاده مي شود. از آنها همچنین برای عکسبرداری پزشکی و معاینه های فنی در مهندسی مکانیک استفاده میشود.

باتوجه به مزایایی فراوان فیبر نوری، امروز از این نوع کابل ها در موارد متفاوتی استفاده می شود. اکثر شبکه های کامپیوتری و یا مخابرات از راه دور در مقیاس وسیعی از فیبر نوری استفاده می نمایند.

فیبر نوری یا تار نوری به انگلیسی Optical Fiber رشته باریک و بلندی از یک مادّه شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی می‌باشد، با فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا 10 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد. امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیعتر در مقایسه با کابل‌های مسی، و تاخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.

در صنعت انواع سنسور ها وجود دارند. یکی از انواع سنسورها که بسیار ویژه بوده و کاربردهای منحصر به فردی دارد سنسورهای فیبر نوری است. در فرآیندهایی که نیاز به دقت بسیار بالا، بهره برداری قابل اطمینان از نتایج آزمایش و اشتراک گذاری اطلاعات است، استفاده از سنسورهای فیبر نوری می تواند بهترین انتخاب باشد.

سنسورهای فیبر نوری خود به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که دسته ای کاربرد کلی دارند، دسته ای برای محیط های با شرایط سخت کاربرد دارد و دسته ای برای کاربردهای ویژه و خاصی مورد استفاده قرار می گیرند.

سنسورهای فیبر نوری با کاربرد کلی عموماً به شکل استوانه هستند و از دقت قابل اعتمادی برخوردار هستند. این سنسورها نصب و راه اندازی بسیار ساده ای دارند و همچنین طول عمر بالایی دارند.

فیبر نوری به طور عمده در صنعت ارتباطات و مخابرات استفاده می شود و به طور قابل توجهی این صنعت را دستخوش تغییر قرار داده است. با این حال، از کاربردهای در حال رشد فیبرهای نوری، بکارگیری آنها در سنسور و حسگرهاست که برای سنجش و اندازه گیری استفاده می شوند. بسیاری از اجزای مرتبط با سنسور فیبر نوری، جهت کاربرد حسگر و سنسور ارتقا یافته است. فیبر نوری یکی از مهم ترین اجزای سنسورها می باشد، به صورتی که سنسور فیبر نوری در حال حاضر به طور گسترده ای در صنعت ابزار دقیق استفاده می شود.

سنسور فیبر نوری، دستگاه مبتنی بر فیبر می باشد که برای تشخیص برخی از مقادیر مانند دما ، فشار، ارتعاشات ، جابجایی ، چرخش و یا غلظت گونه های شیمیایی به کار برده می شود. از ابزارهای دقیق و دستگاه های مخصوص مورد نیاز برای سنسور می توان به منبع نوری (اغلب لیزر تک فرکانس فیبر)، عنصر اصلی حسگر، آشکارساز نوری و دستگاه های پردازش پایانی (تجزیه و تحلیل طیف نوری ، اسیلوسکوپ) اشاره کرد.

برخی ویژگی های سنسورهای فیبر نوری عبارتند از:

1- کابل خروجی این سنسورها با زاویه 90 درجه خارج می شوند که این امر موجب پیشگیری از شکستکی و آسیب دیدگی کابل خواهد شد.

2- به منظور سادگی در نصب، دارای مهره ی شش ضلعی می باشند.

3- فیبرهای چند دسته ای با انعطاف پذیری بالا که در نصب و راه اندازی بسیار مقاوم هستند.

دسته ی دیگر از سنسورهای فیبر نوری وجود دارند که در محیط های سخت مورد استفاده قرار می گیرند. این سنسورها دارای جنس بدنه ای هستند که می توانند در برابر واکنش های شیمیایی و مواد خطرناک صنعتی و آزمایشگاهی مقاومت کنند. همچنین این دسته از سنسورها قابلیت کار تا دمای 200 درجه ی سانتی گراد را دارند.

نحوه ی عملکرد سنسور فیبر نوری :

اگر در یک راهروی بزرگ و مستقیم چراغ قوه ای را روشن نماییم، با توجه به عدم وجود خم و یا پیچ در راهرو، محدوده مورد نظر روشن می شود ولی اگر راهروی فوق دارای خم و یا پیچ باشد، در این حالت باید از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده کرد تا باعث انعکاس نور در راهرو گردد. و در صورتیکه راهروی فوق دارای پیچ‌های زیادی باشد، در چنین حالتی بایست از آیینه‌های متعددی استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت کرده و طول مسیر راهرو را روشن خواهد کرد. عملیات فوق مشابه آن چیزی است که در فیبر نوری انجام می گیرد.

نور در کابل فیبر نوری از طریق هسته (نظیر راهروی مثال ارائه شده) و توسط جهش‌های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده (cladding) (مشابه دیوارهای شیشه ای مثال ارائه شده) حرکت می کند. (مجموع انعکاس داخلی) و چون سطح آبکاری شده، قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد، نور قادر به حرکت در مسافت‌های طولانی می باشد. اما گاهی بدلیل خالص نبودن شیشه، برخی از سیگنال‌های نوری دچار نوعی تضعیف در طول هسته می شوند که این تضعیف به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی بستگی دارد. (مثلاً اگر طول موج 1300 نانومتر باشد، بین 50 تا 60 درصد در هر کیلومتر تضعیف می شود و موج با طول 1550 نانومتر بیش از 50 درصد در هر کیلومتر تضعیف می شود.)

فیبرنوری چگونه ساخته میشود ؟

فیبرنوری از شیشه شفاف بسیار خالص ساخته میشود. اگر شیشه پنجره را بعنوان محیطی شفاف که نور را از خود عبور میدهد در نظر بگیریم، بدلیل وجود ناخالصیها در شیشه، نور بطور کامل و بدون تغییر عبور نمیکند. بهرحال شیشه ای که در ساخت فیبرنوری بکار میرود، نسبت به شیشه بکار رفته برای پنجره ناخالصیهای بسیار کمتری دارد. توصیف یک شرکت تولید کننده فیبرنوری از شیشه ای که برای ساخت آن بکار میرود به اینصورت است: اگر روی سطح اقیانوسی از شیشه بکار رفته در ساخت فیبرنوری بایستید، میتوانید عمق چندین مایلی آنرا به وضوح ببینید.

از فیبر نوری (معمولاً از جنس سیلیسیم دی‌اکسید) برای انتقال داده‌ها توسط نور لیزر استفاده میشود. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد از مجموعه ای از این فیبرها تشکیل شده و می‌تواند صدها هزار مکالمه صوتی را حمل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت 2٫5 گیگابایت در ثانیه تا 10 گیگابایت در ثانیه را فراهم می‌سازند. فیبر نوری از چندین لایه ساخته می‌شود. درونی‌ترین لایه را هسته می‌نامند. هسته معمولاً شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص است. هسته در بعضی از کابل‌ها از پلاستیک کاملاً بازتابنده ساخته می‌شود، که هزینه ساخت را پایین می‌آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل کوتاه به کار می‌رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می‌دهند که باعث می‌شود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می‌رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را بازتاب داخلی کلی می‌نامند.

در نوع مرسوم فیبر نوری قطر هسته و پوسته با هم حدود 125 میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش معمولاً از جنس پلاستیک قرار می‌گیرد.

یک پوشش محافظ پلاستکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می‌دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می‌دارد، که می‌تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.

ساختار کابل فیبر نوری :

یک فيبر نوری از سه بخش متفاوت تشكيل شده است :

1- هسته (Core) : هسته نازک شیشه ای که سیگنال ها، پیام های نوری در آن حرکت می کند ، هسته بخش مرکزی فیبر است که از شیشه ساخته شده و نور در این قسمت سیر می‌کند.

2- لایه روكش Cladding)) : بخش خارجی فیبر بوده که دور تا دور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نور منعکس شده به هسته می گردد ، واسطه شفافی که هسته مرکزی فیبر نوری را احاطه می‌کند و باعث انعکاس نور به داخل هسته می‌شود.

3- روکش محافظ ، پوشش بیرونی ، بافر رويه (Buffer Coating) : روكش پلاستيكي كه باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير موارد آسيب پذير و … می شود.

صدها یا هزاران عدد از این رشته های فیبر نوری بصورت بسته ای در کنار هم قرار داده می‌شوند که به آن کابل نوری گویند. این دسته از رشته های فیبر نوری با یک پوشش خارجی موسوم به ژاکت یا غلاف محافظت می‌شوند.

مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم های مسی :

1- قیمت ارزانتر: هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.

2- اندازه نازک‌ تر: قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم های مسی است.

3- ظرفیت بالا: پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است. لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.

4- تضعیف ناچیز: تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.

5- عدم تداخل : برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترومغناطیسی نخواهیم داشت.

6- مصرف برق پایین: با توجه به سیگنال ها در فیبر نوری کمتر ضعیف می گردند، بنابراین می توان از فرستنده هایی با میزان برق مصرفی پایین نسبت به فرستنده های الکتریکی که از ولتاژ بالایی استفاده می نمایند، استفاده کرد.

7- سیگنال های دیجیتال : فیبر نوری مناسب به منظور انتقال اطلاعات دیجیتالی است.

8- غیر اشتعال زا : با توجه به عدم وجود الکتریسیته، امکان بروز آتش سوزی وجود نخواهد داشت.

9- وزن سبک : وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم ‌رده‌ آن است و این عامل در کارکردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است. اندازه کوچک، وزن سبک و انعطاف پذیر بودن باعث گسترش کاربرد سنسور فیبر نوری در بسیاری از زمینه ها مانند صنعت هواپیمایی شده است.

10- انعطاف پذیری : با توجه به انعطاف ‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و… استفاده می‌گردد.

11- فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد (اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر). شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LAN‌ها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد.

12- پایداری : در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی و یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند. بطورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده‌ می‌باشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانسهای رادیویی (RFI) و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) عدم پذیرش عالی دارند.

ایمنی نسبت به تداخل الکترومغناطیسی: از آنجا که فیبرها از مواد عایق مانند شیشه تشکیل شده اند سنسور فیبر نوری به فرکانس رادیویی و الکترومغناطیسی حساسیتی ندارد.

13- سرعت : فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌ و ‌چه به شکل آنالوگ دارند.

14- ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری وگیرنده را منتفی می کند.

15- امکان تعمیر فیبر : (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده و یا در گیرنده باشد، وجود دارد.

16- امنیت : فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت و پنهانی بودن را عرضه می کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است.

17- پهنای باند بالا : این پهنای باند اکنون به 170 گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرد از پهنای باند 40 گیگابایتی برخوردار است.

سنسورهای فیبر نوری بسیار حساس هستند و دارای پهنای باند بزرگی می باشند. هنگامی که تعدادی از سنسورها با پهنای باند بالا مالتی پلکس می شوند دارای مزیت های فراوانی شده و نتایج و داده های حاصله را به خوبی انتقال می دهند.

18- عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط : از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت میشود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.

19- عدم برقراری انشعاب غیر مجاز: از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود. و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی میتواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.

20- عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر: به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد داشت.

21- ضد انفجار : در سنسور فیبر نوری، سیگنال اولیه نور است. بنابراین، هیچ خطر جرقه برای فیبر وجود ندارد.

22- سنجش از راه دور : با تلفات کم فیبرهای نوری ، سیگنال نوری را می توان در یک فاصله طولانی (10m-1000m) منتقل کرد. بنابراین سنجش از راه دور با فیبر نوری امکان پذیر است.

23- تراکم و فشردگی : با وجود قابلیت نیمه هادی در سنسورهای فیبر نوری (ابعاد کوچک آشکارسازها و منابع) می توان به راحتی سیستم حسگر فشرده نوری طراحی کرد.

24- استحکام و مقاومت در برابر محیط : فیبر نوری از موادی نظیر پلاستیک یا شیشه ساخته شده است که زنگ زدگی با خود به همراه ندارد، بنابراین، فیبرها هنگامی که در مجاورت الکترولیت، اشعه های یونساز و غیره قرار می گیرند دارای ثبات بسیار عالی می باشند. به علاوه فیبرها می توانند تا دمای 350 درجه سلسیوس را تحمل کنند. در فیبرهای خاص این رقم تا 1200 درجه سلسیوس نیز افزایش می یابد.

محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری :

ضرورت دقت کامل در هنگام کابل کشی

امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین

محدود بودن میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف

محافظت کامل در برابر ضربه، برای فیبرهایی که از درون حوضچه می گذرند.

انواع فيبر نوری :

فيبر های نوری در دو گروه عمده ارائه می گردند :

1- فيبرهای تك حالته (Single-Mode) :

 فیبر سینگل مود یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد. نظير : (تلفن)

فيبرهای تک حالته دارای يک هسته كوچک ( تقريبا ۹ ميكرون قطر ) بوده و قادر به ارسال نور ليزري مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) مي باشند.

2- فيبرهای چند حالته Multi-Mode)) :

فیبر مالتی مود می ‌تواند صدها حالت نور را به طور هم‌ زمان انتقال بدهد. (نظير : شبكه هاي كامپيوتری)

فيبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر ( تقريبا ۵ / ۶۲ ميكرون قطر ) و قادر به ارسال نورمادون قرمز از طريق LED می باشند.

روکش‌ فیبر نوری چه چیزی را مشخص می کند ؟

با توجه به رنگ روکش‌های فیبر نوری می توانیم بفهمیم با چه نوع فیبری سروکار داریم .مثلا اگر روکش فیبر زرد بود، فیبر single mode است و اگر نارنجی بود، فیبر multi mode است.

مزایا فيبرهای چند حالته در مقایسه با فيبرهای تک حالته :

بزرگتر بودن قطر هسته

ساده تر بودن تزریق انرژی نور به داخل فیبر

امکانات بهتر برای اتصال فیبرها به یکدیگر

امکان استفاده از هر دو منبع نور LD و LED (در صورتیکه فیبر تک مدی با نور لیزری ”LD“ بهتر کار می کند.)

معایب فيبرهای چند حالته در مقایسه با فيبرهای تک حالته :

فیبر چند مدی دارای اعوجاج بین مدی می باشد.

پهنای باند فیبرهای چند مدی، کمتر از فیبر تک مدی می باشد.

تلفات یا تضعیف در فیبرهای چند مدی بیشتر است.

امکان ساخت فیبرهای چند مدی طولانی (با طول بلند) کمتر است.

انواع سنسور فیبر نوری بر اساس مکان سنسور :

سنسور فیبر نوری درونی سنجش و سنس کردن فواصل بسیار بزرگ را به عهده دارد و بهترین و پرکاربردترین نوع سنسوراست. در سنسور فیبر نوری درونی، سنجش و سنس کردن در خود فیبر انجام می شود. تنها یک منبع ساده و آشکارساز مورد نیاز برای سنسور است. این نوع سنسور بستگی به خواص و جنس فیبر نوری برای تبدیل یک عمل محیطی به یک مدولاسیون از پرتو نور عبوری، دارد. مفهوم اساسی سنسور فیبر نوری درونی در تصویر زیر نشان داده شده است.

سنسور فیبر نوری بیرونی از کابل فیبر نوری استفاده می کند که به طور معمول Multimode می باشد، که کار آن انتقال نور مدوله از سنسور غیر فیبر نوری ، و یا سنسور الکترونیکی متصل به یک فرستنده فیبر نوری می باشد. در این سنسور، فیبر ممکن است به عنوان حامل، که راه را به باکس سیاه نشان می دهد استفاده شود. سیگنال نوری بسته به اطلاعات وارد به باکس سیاه تولید می شود. جعبه سیاه ممکن است از آینه، گاز و یا هر گونه مکانیسم دیگری که بتواند یک سیگنال نوری تولیدکند، ساخته شده است. این سنسورها برای اندازه گیری چرخش، سرعت ارتعاش، جابجایی، پیچش، گشتاور و شتاب استفاده می شوند. مزیت عمده این سنسورها توانایی بکارگیری برای رسیدن به جایی که از طرق دیگر غیر قابل دسترس است، می باشد. بهترین مثال از این سنسور اندازه گیری دمای داخل موتور هواپیمای جت است.

کاربردهای فیبر نوری :

کاربرد در مخابرات : یکی از مرسوم ترین کاربردهای فیبر نوری انتقال اطلاعات توسط نور لیزر است.

کاربرد در حسگرها : استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه ‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، حرارت، جابجایی، آلودگی آب‌های دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سال‌های اخیر شروع شده‌است. در این نوع حسگرها، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره‌ گیری می‌شود بدین ترتیب که ویژگی‌های فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه ‌گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیر پذیر می‌شود.

کاربردهای نظامی : فیبر نوری کاربردهای بی‌شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشک‌ها، ارتباط زیردریاییها (هیدروفون) را نام برد.

کاربردهای پزشکی : فیبرنوری در تشخیص بیماری‌ها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می‌توان دُزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازه ‌گیری مایعات و خون نام برد. همچنین تارهای نوری در دستگاه‌هایی به نام درون بین یا آندوسکوپ استفاده می‌شود تا به درون نای، مری، روده و مثانه فرستاده شود و درون بدن انسان به طور مستقیم قابل مشاهده باشد.

کاربرد فیبرنوری در روشنایی : از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم به عنوان یک فناوری روشنایی متداول شده و در چند سال قرن اخیر توسعه و رشد فراوانی پیدا کرده‌است کاربرد آن در سیستم‌های روشنایی است. در این فناوری نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نورلامپهای الکتریکی) و یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری شده و از این طریق به محل مصرف منتقل می‌شود. به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که در جهت تابش مستقیم آن نمی‌باشد منتقل می‌شود. امتیاز این نور که موجبات رشد سریع به کارگیری و توجه زیاد به این فناوری شده‌است این است که فاقد الکتریسیته گرما و تشعشعات خطرناک ماورای بنفش بوده (نور خالص و بی خطر) و دیگر اینکه با این فناوری می‌شود نور روز (بدون گرما و اشعه‌های ماورائ بنفش) را هم به داخل ساختمانها و نقاط غیر قابل دسترسی به نور خورشید منتقل کرد.

سیستم ارتباط بوسیله فیبرنوری :

برای روشن شدن موضوع فرض می کنیم دو ناوگان دریایی بر روی سطح دریا می خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از ناوها می خواهد پیامی را برای دیگری ارسال کند. بنابراین کاپیتان ناو فوق پیام را برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است، ارسال می کند.ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس(نقطه و فاصله) ترجمه می نماید و با استفاده از یک نورافکن آن را برای ناو دیگر ارسال می نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم، کدهای مورس را مشاهده می نماید و آن‌ها را به یک زبان خاص (مثلاً انگلیسی) تبدیل می کند و برای کاپیتان ناو ارسال می کند.

حال اگر فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد (هزاران مایل) باشد، برای برقراری ارتباط بین آن‌ها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده می شود.

سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است :

1- فرستنده: مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.

وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می نماید. فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد. متداول ‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری 850 نانومتر، 1300 نانومتر و 1550 نانومتر است.

فرستنده درعمل به فیبر نوری متصل می‌شود و حتی ممکن است دارای لنزی برای متمرکز کردن نور به داخل فیبر هم باشد. قدرت اشعه لیزر بیش از LED‌ هاست اما با کم و زیاد شدن دما شدت نورشان تغییر می‌کند و گرانتر هم هستند.

2- فیبرنوری: سیگنال‌های نور را تا فواصل دور هدایت می‌کند.

3- تقویت کننده نوری ، بازتاب نوری : به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می گردد.

همانطور که قبلا هم به آن اشاره شد، نور حین عبور از فیبر ضعیف می‌شود. (مخصوصا در فواصل طولانی بیش از نیم مایل یا حدود یک کیلومتر مثلا در کابل‌های زیر دریا) بنابرین یک یا بیش از یک تقویت کننده نوری در طول کابل بسته می‌شوند تا نور ضعیف شده را تقویت کنند.

یک تقویت کننده نوری دارای فیبرهای نوری با پوشش ویژه ای است. نور ضعیف شده پس از ورود به این تقویت کننده تحت تاثیر این پوشش خاص و نیز نور لیزری که به این پوشش تابیده می‌شود تقویت می‌شود. مولکول‌های موجود در این پوشش ویژه با تابش لیزر به آنها، سیگنال نوری جدید و قوی تولید می‌کنند که مشخصات آن مشابه نور ورودی به تقویت کننده است. درواقع تقویت کننده نوری یک آمپلی فایر لیزری برای نور ورودی به آن است.

برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند ”تقویت کننده نوری“ استفاده می گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص (doping) تشکیل می گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می رسد، انرژی حاصل از لیزر باعث می گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند. مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود.(تقویت کننده لیزری)

4- گیرنده نوری ، دریافت کننده نوری : سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می نماید.

وظیفه دریافت کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. دستگاه فوق سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان (کامپیوتر، تلفن و …) ارسال می نماید. دریافت کننده به منظور تشخیص نور از یک ” فتوسل“ و یا ”فتودیود“ استفاده می کند.

ورود به دسته بندی محصول سنسور فیبر نوری , Fiber optic sensor