طول موج چیست؟
مقدمه
فیبر نوری همواره فرآیند انتقال اطلاعات، با پهنای باند نامحدود و گسترده و ایمن را در مقایسه با کابل های مسی، تسهیل می کند. در این فناوری، پالس‌های نوری از رشته‌های بلند و باریکی که از جنس شیشه یا پلاستیک هستند و به آنها تار فیبر نوری یا کُر فیبرنوری گفته می شود، عبور می‌کنند و با سرعتی بسیار بالاتر از سایر کابل‌ها، داده‌های تصویری، صوتی و سایر اطلاعات را منتقل می‌کنند.
طول موج یکی از اصطلاحات رایج در فیبر نوری است که برای اندازه‌گیری رنگ تابش استفاده می‌شود. طول موج و فرکانس، دو اصطلاح مرتبط به هم هستند. طول موج برای تابش‌هایی با طول موج کوتاه مثل نور، اشعه ایکس و اشعه ماوراءبنفش استفاده می‌شود و فرکانس برای تابش‌هایی با طول موج بالاتر مثل امواج رادیویی و تلویزیونی کاربرد دارد.
در این مقاله به معرفی طول موج، چگونگی اندازه گیری و انواع آن و همچنین رابطه بین فرکانس و طول موج پرداخته ایم:
در ادامه این مقاله با شرکت فارس، مشاور، طراح و مجری زیر ساخت شبکه های فناوری اطلاعات و ارتباطات همرا باشید.
طول موج چیست؟
طول موج فاصله مابین دو نقطه همسان در سیکل پراکندگی سیگنال ها در فضا و یا یک رسانا که به شکل موج نمایش داده می شود است. در سیستم های بدون سیم این فاصله معمولا با واحد های مشخص شده ای مانند متر، سانتی متر ویا میلیمتر اندازه گیری و مشخص می شود. در موردامواج دیگر مانند مادون قرمز(IR) نور مرعی، ماورای بنفش و اشعه‌گاما طول موج ها اغلب با واحد نانومتر محاسبه ممی شوندکه این واحد برابر با 10-9 است.
طول موج با فرکانس رابطه معکوس دارد و به تعداد سیکل های موج در ثانیه اشاره می کند. هر چه فرکانس سیگنال بیشتر باشد، طول موج کوتاهتر است.
موج صوتی‌در واقع الگوی یک اختلال رخ داده در اثر حرکت انرژی در میان یک رسانا مانند هوا، آب یا هر ماده مایع و جامد دیگری در حال انتشار به دور از منبع صدا است.
موج آب نمونه ای از موجی است که از حرکات طولی و عرضی تشکیل شده است. یک موج الکترومغناطیسی نیز در نتیجه ارتعاشات بین یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی ایجاد می شود.
چگونگی اندازه گیری طول موج
ابزارهایی مانند طیف سنج های نوری یا آنالایزرهای طیف نور در شناسایی طول موج ها در یک طیف الکترومغناطیسی به کار گرفته می شوند.
طول موج ها در واحد های کیلومتر، متر، میلی متر، میکرومتر و حتی واحد های‌کوچکتر شامل نانومتر، پیکومتر و فمتومترقابل اندازه گیری هستند که موارد اشاره شده در انتها برای طول موج های کوتاه در طیف الکترومغناطیس مانند ، اشعه ماورای بنفش ، اشعه ایکس و گاما مورد استفاده قرار می گیرند. در حالت بر عکس امواج رادیویی دارای طول موج هایی بسیار طولانی تر هستند که بسته به فرکانس از 1 میلی متر تا 100 کیلومتر می رسند.
به فرمول زیر توجه کنید اگر F فرکانس سیگنال اندازه گیری شده در واحد مگاهرتز(MHz) باشد و حرف یونانی لامبداλ طول موج اندازه گیری شده در واحد متر باشد آنگاه:
λ = 300/f
و همچنین:
f = 300/λ
فاصله مابین تکرارها در امواج نشان دهنده این موضوع است که طول موج در کجای طیف تابش الکترومغناطیس قراردا شته است که این امر شامل امواج رادیویی در محدوده صوتی و امواج در محدوده نور مرئی می شود.
محاسبه طول موج
همان گونه که در فرمول بالا مشاهده می کنید طول موج را می توان با تقسیم کردن سرعت موج بر روی فرکانس آن محاسبه نمود. در فرمول بالا λ نشان دهنده طول موج است که بر واحد متر محاسبه می شود و حرف V که سرعت موج را نشان می دهد و بر واحد متر بر ثانیه (mpps) محاسبه می شود و در نهایت حرف f که مخفف فرکانس بوده و با واحد هرتز(Hz) اندازه گیری می شود.
مالتی پلکسی تقسیم موج
در دهه 1990، توانایی کابل فیبر نوری برای انتقال داده ها با توسعه مالتی پلکسی تقسیم طول موج (WDM) به طور قابل توجهی افزایش یافت.در ابتدا این تکنیک توسط لابراتوار AT&T معرفی شد. که آنها توانسته بودند راهی جهت تقسیم یک پرتو نور به طول موج های مختلف و انتقال آنها بدون تداخل در یکدیگر پیدا کنند.
با استفاده از تکنیک های WDM و DWDM و روش های دیگر، و به علت ارسال هم زمان چندین سیگنال در یک فیبرنوری می توان ظرفیت شبکه های نوری موجود را افزایش داد.
شکل امواج
در زیر به چهار نوع اصلی شکل موج ها اشاره می شود:
- فیبر به خانه (FTTH)به جای کابل مسی
در این نوع از امواج ولتاژ در یک منحنی ثابت افزایش و کاهش می یابد. امواج سینوسی را می توان در امواج صوتی، امواج نور و امواج آب یافت. علاوه بر این، ولتاژ جریان متناوب ارائه شده در شبکه برق عمومی به صورت موج سینوسی است.
- امواج مربعی:
این نوع از امواج نشان دهنده سیگنالی است که در آن ولتاژ به سادگی روشن می شود، مدتی روشن می ماند، خاموش می شود، مدتی خاموش می ماند و تکرار می شود. این موج مربع نامیده می شود زیرا نمودار یک موج مربعی دارای چرخش های تیز و با زاویه راست می باشد. امواج مربعی در بسیاری از مدارهای الکترونیکی یافت می شود.
- امواج مثلثی:
در این نوع از امواج، ولتاژ در یک خط مستقیم افزایش می‌یابد تا به یک مقدار پیک برسد و سپس در یک خط مستقیم کاهش می‌یابد. اگر ولتاژ به صفر برسد این فرایند دوباره تکرار می گردد.
- امواج اره ایی:
امواج دندانه اره ایی از ترکیب امواج مثلثی و امواج مربعی تشکیل شده است. در اکثر امواج دندان اره ای، ولتاژ در یک خط مستقیم افزایش می یابد تا زمانی که به حداکثر ولتاژ خود برسد، و سپس ولتاژ بلافاصله – یا تقریباً بلافاصله – به صفر می رسد و مجددا تکرار می شود.
رابطه بین فرکانس و طول موج
طول موج و فرکانس نور ارتباط نزدیکی با هم دارند: هر چه فرکانس بیشتر باشد، طول موج کوتاهتر و هرچه فرکانس کمتر باشد، طول موج بلندتر است. انرژی یک موج با فرکانس آن نسبت مستقیم اما با طول موج آن نسبت معکوس دارد. یعنی هر چه انرژی بیشتر باشد فرکانس بزرگتر و طول موج کوتاهتر است. با توجه به رابطه بین طول موج و فرکانس، طول موج های کوتاه انرژی بیشتری نسبت به طول موج های بلند دارند.
امواج الکترومغناطیسی همیشه با سرعت یکسانی حرکت می کنند: 299792 کیلومتر در ثانیه (kps) در طیف الکترومغناطیسی، انواع متعددی از امواج با فرکانس ها و طول موج های مختلف وجود دارد. با این حال، همه آنها با یک معادله به هم مرتبط هستند: فرکانس هر موج الکترومغناطیسی ضرب در طول موج آن برابر با سرعت نور است.
در فیبر نوری از سه طول موج 850، 1300، 1550 نانومتر برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود. هر چه طول موج بیشتر باشد، امکان پاشندگی و افت سیگنال کاهش می‌یابد، در نتیجه داده‌ها با سرعت بیشتری منتقل می‌شوند. از کابل‌های فیبر نوری می‌توان برای انتقال اطلاعات در مسیرهای طولانی استفاده کرد.
در وبلاگ فارس برای آشنایی بیشتر شما با انواع فیبر نوری و فناوری های مرتبط با فیبر نوری، مقالات متعددی منتشر شده که می تواند برای شما جالب باشد. همچنین در قسمت پروژه های فارس تنوع عملیات پروژه های فیبر نوری برای زیر ساخت صنایع مختلف را ببینید و یا با مراجعه به قسمت کتب و نشریات با کابل فیبر نوری و تجهیزات آن و فن آوری های نوین ارتباطات و شبکه بیشتر آشنا شوید.
همچنین در قسمت آموزش شرکت فارس شما می توانید با دوره های آموزشی مرتبط با فیبر نوری آشنا شوید و یا با تماس با مشاوران شرکت قبل از اجرای پروژه خود از خدمات مشاوره شرکت فارس بهره مند شوید.