فیبر تک‌حالته بر ارتباطات پرسرعت و مسافت‌بلند غالب است

در عصر دیجیتال، داده‌ها مانند خون در رگ‌های دنیای به هم پیوسته ما جریان دارند. در قلب این سیستم گردش خون جهانی، فناوری فیبر نوری تک‌حالت قرار دارد - رسانه‌ای بی‌ادعا اما انقلابی که شبکه‌های ارتباطی مدرن را قادر می‌سازد تا مقادیر عظیمی از اطلاعات را در سراسر قاره‌ها و اقیانوس‌ها با سرعت و قابلیت اطمینان بی‌سابقه‌ای منتقل کنند.

همانطور که جامعه به طور فزاینده‌ای به انتقال فوری داده‌ها وابسته می‌شود - از تراکنش‌های مالی گرفته تا پزشکی از راه دور، از محاسبات ابری تا وسایل نقلیه خودران - تقاضا برای پهنای باند به طور تصاعدی در حال افزایش است. کابل‌های مسی سنتی که زمانی ستون فقرات مخابرات بودند، به محدودیت‌های فیزیکی خود رسیده‌اند. فناوری فیبر نوری، به ویژه فیبر تک‌حالت، به عنوان تنها راه‌حل مناسب برای پاسخگویی به اشتهای سیری‌ناپذیر ما برای داده‌ها ظاهر شده است.

چه چیزی فیبر تک‌حالت را منحصراً برای ارتباطات از راه دور و پهنای باند بالا مناسب می‌کند؟ پاسخ در اصل طراحی اساسی آن نهفته است: با محدود کردن انتقال نور به یک مسیر واحد، پدیده‌ای که باعث اعوجاج می‌شود و به عنوان پراکندگی مدال شناخته می‌شود و فیبرهای چند حالته را آزار می‌دهد، از بین می‌رود.

در فیبرهای چند حالته، پالس‌های نور در امتداد مسیرهای متعدد (مدها) به طور همزمان حرکت می‌کنند. از آنجایی که این مسیرها طول‌های متفاوتی دارند، نور با کمی تفاوت زمانی به انتهای دریافت‌کننده می‌رسد و باعث می‌شود پالس‌ها پخش شده و همپوشانی داشته باشند. این اثر «پراکندگی مدال» هم سرعت و هم مسافت انتقال را به شدت محدود می‌کند.

تصور کنید دوندگانی که به طور همزمان مسابقه را شروع می‌کنند اما مسیرهای متفاوتی را طی می‌کنند - برخی مستقیم می‌دوند، برخی دیگر انحرافاتی را طی می‌کنند. آنها در زمان‌های متفاوتی به پایان می‌رسند، درست همانطور که پالس‌های نور در فیبرهای چند حالته این کار را انجام می‌دهند.

فیبر تک‌حالت این محدودیت را از طریق یک طراحی ساده و ظریف برطرف می‌کند: هسته آن به قدری باریک ساخته شده است (معمولاً 8-10 میکرون قطر) که فقط یک مسیر نور (مد) می‌تواند منتشر شود. این امر پراکندگی مدال را به طور کامل از بین می‌برد و امکان سرعت انتقال بسیار بالاتر را در فواصل طولانی‌تر فراهم می‌کند.

با ادامه تشبیه ما، مانند داشتن فقط یک دونده در یک مسیر مستقیم واحد است - آنها در یک زمان دقیقاً قابل پیش‌بینی به خط پایان می‌رسند، درست همانطور که پالس‌های نور در فیبرهای تک‌حالت این کار را انجام می‌دهند.

طراحی فیبر تک‌حالت رایج‌ترین ویژگی‌ها را دارد:

• یک هسته با قطر 8.3 میکرون ساخته شده از شیشه سیلیسیم آغشته به ژرمانیوم
• یک غلاف سیلیس خالص 125 میکرونی با شاخص شکست کمتر
• یک پوشش محافظ که قطر کل را به 250 میکرون می‌رساند

مزایای کلیدی فیبر تک‌حالت عبارتند از:

• پهنای باند بیش از 40 گیگاهرتز
• تضعیف سیگنال کم (به ویژه در طول موج‌های 1310 نانومتر و 1550 نانومتر)
• مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی
• قابلیت‌های مسافت انتقال برتر

این ویژگی‌ها آن را برای موارد زیر ضروری می‌سازد:

• شبکه‌های مخابراتی از راه دور
• شبکه‌های منطقه کلان‌شهری
• اتصالات مرکز داده
• سیستم‌های کابل زیر دریا

از آنجایی که تقاضا برای پهنای باند با فناوری‌های نوظهور مانند 5G/6G، IoT و AI همچنان در حال رشد است، فیبر تک‌حالت در چندین جهت تکامل خواهد یافت:

• ظرفیت بالاتر:از طریق تکنیک‌های مدولاسیون پیشرفته و مالتی‌پلکسینگ تقسیم فضا
• افت کمتر:از طریق مواد و فرآیندهای تولید بهبود یافته
• کاربردهای جدید:از جمله ارتباطات کوانتومی و محاسبات فوتونی

از فعال کردن کنفرانس‌های ویدیویی جهانی گرفته تا تشکیل ستون فقرات شهرهای هوشمند فردا، فیبر تک‌حالت زیرساخت نامرئی اما ضروری تمدن دیجیتال ما باقی خواهد ماند. توسعه مستمر آن نویدبخش باز کردن امکانات جدید در ارتباطات، محاسبات و اتصال است که امروزه به سختی می‌توانیم تصور کنیم.