Piczo

Log in!
Stay Signed In
Do you want to access your site more quickly on this computer? Check this box, and your username and password will be remembered for two weeks. Click logout to turn this off.

Stay Safe
Do not check this box if you are using a public computer. You don't want anyone seeing your personal info or messing with your site.
Ok, I got it
الرئيسيه
الاسس الالكترونيه
المصطلحات

إليكم بعض المصطلحات المستخدمة في الدوائر الكهربية باللغة العربية الإنجليزية حتى لا يجد أحدا منكم صعوبة في فهم هذه المصطلحات إذا غير اللغة التي يتعامل بها تحت أي ظرف من الظروف وأرجو أن تكون مشاركة مفيدة لكم
Directional   إتجاهي

Iug   أذينة

reception
استقبال

Signal   إشارة

Sleeving   أنبوبة خارجية

Battery   بطارية

Gate   بوابة

switching
تبديل

Field effect transistor   ترانزستور المفعول

Frequency   تردد

Amplification   تضخيم

Modulation   تضمين

Feed back   تغذية مرتده

Discharge   تفريغ

Sguegging   تقطيش

Tuning   توليف

Contact   تلامس

Current   تيار

Hole   ثقب

Diode   ثنائي

Counter   حاسب

Holder   حامل

Output   خرج

Photocell   خلية ضوئية

Circuit   دائرة

Integrated circuit   دائرة متكاملة

Input   دخل

Multivibra   رجاج

Knob   زر

Pliers   زردية

Insulator   عازل

Case   غلاف

Plug   قابس

Trigger   قادح

Detector   كاشف

Electrolytic   كهرلية

Code   شيفرة

Plate   لوحة

Control panal   لوحة تحكم

Indicator   مبين

Collector   مجمع

Loudspeaker   مجهار

Inductor   محرض

Spindle   محور

Out put   مخرج

In put   مدخل

Probe   مسبار

Clip   ملقط

Lamp   مصباح

Source   مَصدر

Emitter   مصدّر

Drain   مصرف

Amplifier   مضخم

Modulator   مضمن

Screw driver   مفك براغي

Resistor   مقاوم

Resistance   مقاومة

Potentiometer   مقاوم متغير

Scissors   مقص

Capacitor   مكثف

Capacitance   مواسعة

Pulse   نبضة

Tag   نتؤ

Conduction   نقل

Oscillator   هزاز

Aerial   هوائي

Ferrite rod aerial   هوائي قصبي فريتي

Wire lead   وصلة لاسلكية

Joints   وصلات
تيار متناوب. AC: Alternating Current

مبدل تمثيلي الى رقمي. ADC: Analog To Digital Converter
يتم فيه تغيير اشارة الدخل التمثيلية الى اشارات رقمية متناسبة معها.

مبدل رقمي الى تمثيلي DAC: Digital To Analog Converter:
يتم فيه تغيير اشارة الدخل الرقمية الى اشارة تمثيلية متناسبة.

تعديل مطال النبضةPAM: Pulse Amplitude Modulation:
يتم فيه تعديل مطال حوامل النبضات.

ترددات راديويةRF: Radio Frequency:
تستعمل لاغراض الاتصال وتنقسم الى عدة اجزاء منخفضة جدا ومنخفضة ومتوسطة وعالية وعالية جدا وايضا الى فوق العالية (300- 3000 ميجاهيرتز) والي فائقة العلو (30- 300 جيجاهرتز).

الموجة القصيرةSW: Short Wave:
تطلق على الامواج التي يقل طولها عن 200م.

النطاق الترددي المدني CB: Citizens Band:
نطاق من الترددات المخصصة للخدمات المدنية اللاسلكية.

التردد المتوسط   IF: Intermediate Frequency:
وهو التردد المولد بواسطة توحيد الاشارة المستقبلة مع الاشارة الناتجة عن المذبذب المحلي في مستقبل سوبر هتروديني.

تردد منخفضLF: low Frequency:
وهو المجال من الترددات المحصورة بين 30-300 كيلو هيرتز.

نسبة الاشارة للضجيج Signsl-to-Noise:
تعبر هذه النسبة عن شدة الاشارة المفيدة ، ومدى قوتها بالنسبة للضجيج المرافق لها.

SNR: Signal –to-Noise Ratio
وهي نسبة مطال الاشارة المطلوبة عند أي نقطة ، الى إشارات الضجيج عند نفس النقطة وتقاس عادةً بالديسيبل.

مذبذب محليLO: Local Oscillator:
يولد التردد الواجب مزجه مع الاشارة المستقبلة ليعطي التحويل اللازم لانتاج اشارة ذات التردد المتوسط.

تلفزيون مغلق الدائرة CCTV: Close Circuit Television:
أي استعمال للتلفزيون لا يتضمن على بث عمومى. وانما استعماله فقط لأغراض المراقبة أو لإتاحة الفرصة للأطباء لمشاهدة العمليات الجراحية.

تلفزيون للاغراض التعليمية ETV: Educational TV:  

نصف ناقل معدن أكسيد متتام CMOS: Complementary MOS:
عبارة عن قناتي P & N مدعمتين (Enhancement) موضوعتين على قطعة سيليكون ، وموصولتين الى دوائر رقمية ذات دفع وجذب متتامين. مما ؤدي الى انقاص التيار المسحوب وزيادة سرعة التشغيل.

ترانزيستور تأثير المجال   FET: Field Effect Transistor:
يجمع بين خواص الترتنزيستور العادي من حيث صغر الحجم واستهلاك الطاقة الضئيل وخواص الصمامات المفرغة من حيث مقاومة الدخل العالية ويتم التحكم فيه عن طريق الحقل المتولد عن جهد الدخل.

ثنائي باعث للضوءLED: Light Emitting Diode:
يقوم بتحويل الطاقة الكهربية الى اشعة ضوئية وذلك عند وصلة الثنائي .. وينتج الضوء المشع عند اتحاد ازواج الالكترونات والثقوب.

مقوم السيليكون التحكمي SCR: Silicon Controlled Rectifier:
مقوم يمكن التحكم بعمله ، له ثلاث نهايات وهو وحيد الاتجاه يستعمل لاغراض الاستطاعات الكبيرة . ويسمى أيضاً الثايريستور.

منطق الترانزيستور ذو الاقتران المباشرDCTL:Direct Coupled: Transistor Logic
أحد انواع المنطق يتم فيه وصل الترانزيستور أو المهتزات أو دوائر العواكس بشكل مباشر أي بدون مقاومات أو عناصر اتصال أخرى.

منطق ثنائى ترانزيستور DTL: Diode Transistor Logic:
في هذا النوع من المنطق فان كل ثنائي في الدخل لدائرة البوابة يعطي عملية AND أو OR للتحكم بتيار قاعدة الترانزيستور الذي يعطي ربح استطاعة اكبر لقيادة البوابات الاخري.

منطق المقاومة –الترانزيستور RTL: Resistor Transistor Logic:
يستعمل المقاومة والترانزيستور فقط من أجل عكس الخرج.

منطق ترانزيستور ترانزيستور TTL: Transistor-Transistor Logic:
دائرة منطقية تحتوي على ترانزيستورين أو أكثر للحصول على خرج أكبر عند سرعة أعظم.

مقياس رقمي متعدد الغراض DMM: Digital Multi Meter:
يمكن استخدامه لقياس التيار والمقاومة والجهد.

مقياس جهد رقمي: DVM: Digital Voltmeter
لقياس الجهود المتناوبة والمستمرة بإظهار رقمي.

راسم الاشارة CRO: Cathode Ray Oscilloscope:
جهاز يستعمل صمام الاشعة المهبطة لإظهار تغيرات الجهود المطبقة علىمداخله ، بالاضافة للدوائر الاخرى المساعدة.

مفتاح مزدوج القطب ومزدوج المجرى DPDT: Double Pole Double: Throw

كاشف الاتجاه الاوتوماتيكيADF: Automatic Direction Finder:
مبين اتجاه يشير بشكل آلي ومستمر عن اتجاه وصول الاشارة اللاسلكية.

معالجة المعلومات الاوتوماتيكية ADP: Automatic Data Processing:
عملية معالجة المعلومات الرقمية بواسطة الادوات الالكترونيةأو الكهربية.

حاكم التردد الاوتوماتيكي AFC: Automatic Frequency Control:
1- دائرة تستخدم للمحافظة على تردد ما خلال حدود معينة، كما هو الحال في جهاز الارسال.
2- دائرة تستخدم في مستقبل التلفزيون لجعل تردد مذبذب المسح يناظر تردد النبضات المتزامنة بالاشارة المستقبلة.

حاكم الربح الاوتوماتيكي AGC: Automatic Gain Control:
دائرة تحكم ، تقوم آلياً بتغيير كسب (تكبير) مستقبل ما أو أي جهاز آخر، بحث تبقى اشارة الخرج المطلوبة ثابتة بصفة اساسية رغم التغييرات في شدة اشارة الدخل
reception   استقبال

Signal   إشارة

Sleeving   أنبوبة خارجية

Battery   بطارية

Gate   بوابة

switching   تبديل

Field effect transistor   ترانزستور المفعول

Frequency   تردد

Amplification   تضخيم

Modulation   تضمين

Feed back   تغذية مرتده

Discharge   تفريغ

Sguegging   تقطيش

Tuning   توليف

Contact   تلامس

Current   تيار

Hole   ثقب

Diode   ثنائي

Counter   حاسب

Holder   حامل

Output   خرج

Photocell   خلية ضوئية

Circuit   دائرة

Integrated circuit   دائرة متكاملة

Input   دخل

Multivibra   رجاج

Knob   زر

Pliers   زردية

Insulator   عازل

Case   غلاف

Plug   قابس

Trigger   قادح

Detector   كاشف

Electrolytic   كهرلية

Code   شيفرة

Plate   لوحة

Control panal   لوحة تحكم

Indicator   مبين

Collector   مجمع

Loudspeaker   مجهار

Inductor   محرض

Spindle   محور

Out put   مخرج

In put   مدخل

Probe   مسبار

Clip   ملقط

Lamp   مصباح

Source   مَصدر

Emitter   مصدّر

Drain   مصرف

Amplifier   مضخم

Modulator   مضمن

Screw driver   مفك براغي

Resistor   مقاوم

Resistance   مقاومة

Potentiometer   مقاوم متغير

Scissors   مقص

Capacitor   مكثف

Capacitance   مواسعة

Pulse   نبضة

Tag   نتؤ

Conduction   نقل

Oscillator   هزاز

Aerial   هوائي

Ferrite rod aerial   هوائي قصبي فريتي

Wire lead   وصلة لاسلكية

Joints   وصلات
رموز بعض شركات التصنيع الموجودة على الدوائر المتكاملة

  AD - Analog Device
AY - General Instrument
CD - RCY
DM - Nantional Semiconductor
HD - Hitachi
I - Intel
MC - Motorola
MJ - Plessey
MK - Mostek
MP - Micro Power System
N - Signetics
RC - Raytheon
SL - Plessey
SN - Texas Instruments
UCN - Sprague
X - Xicor
XR - Raytheon
Z - Zilog
ZN - Ferranti
uA - Texas Instruments
uPD - NEC
سوتشات ( مفاتيح)
ترانزستورات
الديودات
  ليدات ( أضواء).
تعاريف الأسس و المبادئ المستخدمة في الإلكترونيات
الشحنات الكهربائية:يوجد نوعان من الشحنات الكهربائية Electric charge هما:
1- الشحنة الموجبة (positive ) و يرمز لها بالرمز (+) : و تعني نقصان عدد كبير من الإلكترونات في الجسم .
2-الشحنة السالبة (negative ) و يرمز لها بالرمز (ـــ) : و تعني تجمع عدد كبير من الإلكترونات في الجسم .

القطبية :عندما يبدو جسم ما معتدل الشحنة الكهربائية عندها تكون الشحنة السالبة معادلة لكمية الشحنة الموجبة , أما إذا اقترب من الجسم المذكور جسم آخر مشحون بشحنة موجبة أو سالبة فالتوازن للجسم الأول سوف يختل بسبب التكهرب بالتأثير و تصبح منطقة الاقتراب مشحونة بقطبية معاكسة لشحنة الجسم المقترب و يتشكل بالمقابل قطبية أخرى على الطرف الآخر من الجسم . و يقال لهذه الحالة أن الجسم الأول قد استقطب , أي أن له قطبان ( موجب و سالب).

التيار المستمر Direct current :-
هو تحرك مجموعة من الإلكترونات في نفس الاتجاه في الدائرة الكهربائية. أي انه التيار المستمر هو التيار الذي شدته ثابتة مع تغير الزمن .

و بالإمكان الحصول عليه من الخلايا و المدخرات و المزدوجات الحرارية.

وحدة التيار:-
هي الأمبير (AMPER) و يعبر عن العلاقة بين فرق الجهد و التيار بقانون أوم

I = E / R

E هي فرق الجهد و تقدر بالفولت.
I هي شدة التيار و تقدر بالأمبير .
أما وحدة المقاومة فهي الأوم ( ohm) .
و أن قدرة الدائرة هي p=EI .
ووحدتها هي الوات WATT .

الاستطاعة: Power
إن التعريف الفيزيائي للاستطاعة هو العمل المنجز في واحدة الزمن.

المقاومة الكهربائية:
إن مقاومة المادة للتيار الكهربائي تتعلق بطولها ومساحة مقطعها الذي يمر منه التيار وبطبيعة نوعها.

وتخضع للعلاقة التالية:

R = pL/A

حيث R هي المقاومة بالأوم.
و L هو طول الموصل بالمتر.
و A هو المساحة المقطعية لهذا الموصل بالمتر مربع
و p هي المقاومة النوعية للموصل resistivity والتي تعتمد على تركيب الموصل ودرجة الحرارة وحجم الموصل.

ربط المقاومات تسلسليا أو تفرعياً:series and parallel
يتبين لنا من الشكل المرفق أنه إذا اتصلت عدة مقاومات على التسلسل بمنبع توتره (E) يسري في تلك المقاومات تيار ثابت الشدة في جميع نقاط الدارة اعتباراً من المنبع وحتى العودة إليه.

و من الملاحظ أن شدة التيار واحدة في جميع المقاومات

وان مجموع الجهود لكل مقاومة مساوٍ للجهد الكلي للدارة كما في العلاقة التالية :

E\I = E1\I + E2\I + E3\I +…+ En\I

حيث n هي مجموع المقاومات الموصلة على التوالي.

وينتج منه:

Rtotal = R1 + R2 + R3 + … + Rn

أي أن المقاومة الكلية للدارة وصلت مع بعضها على التوالي وتساوي المجموع الحسابي لها.

أما إذا اتصلت عدة مقاومات على التوازي بمنبع توتره (E) فإن الجهد الواقع على كل مقاومة يتساوى في القيمة مع جهد المنبع (E).

ونلاحظ أن مجموع التيار الكلي للدائرة يتجزأ في المقاومات على حسب قيمة كلٍ منها كما هو موضح في العلاقة:

E\Rtotal = E\R1 + E\R2 + E\R3 +…+ E\Rn.

حيث n هي مجموع المقاومات الموصلة على التوازي.

وينتج أن:

1\Rtotal = 1\R1 + 1\R2 + 1\R3 +…+ 1\Rn.

أي أن مقلوب المقاومة الكلية للدارة مساوية لمجموع مقلوب كل مقاومة موصلة على التوازي.
التيار المتناوب: Alternating current
ويطلق عليه التيار المتغير وهو التيار الذي شدته وجهته متغيرة دورياً مع الزمن كما هو في الشكل
ويتم الحصول على هذا التيار من محطات التوليد الكهربائية ثم ينقل على الشبكات الكهربية للاستفادة منه في كافة مناحي الحياة.

ويخضع تغير التيار المتناوب بالشدة إلى علاقة الجيب الرياضية :

(I = Amplitude * sin (wt + phase
إذ يتزايد تدريجياً حتى نهاية عظمى (MAX)
و تساوي (الجذر التربيعي للرقم 2 ) أو (1.4) من القيمة المنتجة (RMS
الفعل المغناطيسي للتيار الكهربائي المتناوب:إن وضع الإبرة المغناطيسية بالقرب من ناقل كهربائي يسري فيه تيار كهربائي.
وانحرافها بوضع عمودي تقريبا على اتجاه سير التيار بقيمة تتناسب طرديا مع شدة التيار ثم انعكاس جهة التيار
الثابت الزمني time constant:
هو الزمن اللازم لتفريغ شحنة المكثف خلال مقاومة ما ضمن دائرة تحوي مقاومة ومكثف.

المفاعلة: reactanceإن الملف والمكثف يأخذان القدرة من منبع التغذية ويعيدان هذه القدرة مرة أخرى.
وفي حالة وجود ملف أو مكثف مثالي (عدم وجود مقاومة لهما) فإن كلاهما لا يستهلكان أي قدرة وتعاد القدرة المأخوذة من منبع التغذية دون ضياع.
وفي الواقع توجد مقاومة لكل من الملف والمكثف وهذا ما يطلق عليه (المفاعلة).

المفاعلة التحريضية: inductive reactance
مع ازدياد تردد الإشارة المتواجدة في الدائرة وازدياد عامل التحريض ( الحث) الذاتي للملف فإن ذلك سيؤدي إلى ممانعة قوية لمرور التيار الكهربائي في الدائرة أي تحصل معاكسة لحركة التيار في الدائرة وتدعى هذه المفاعلة التحريضية.

المفاعلة السعوية: Capacitive Reactance
أن المكثف يتصرف عكس الملف ومع ازدياد الجهد على طرفي المكثف فإن ذلك سيؤدي لزيادة في القدرة المختزنة في المكثف ، أي انه في حال وجود إشارة جهد تردد عالٍ فإنها ستؤدي لمرور تيار أكبر من التيار الذي تسببه نفس الإشارة ولكن بتردد منخفض، لذا فان مفاعلة المكثف ستنقص مع ازدياد التردد.
إن مفاعلة المكثف ستكون ذات قيمة صغيرة كلما زادت سعة المكثف عندها نستخدم الرمز (XL) لمفاعلة الملف والرمز (Xc) لمفاعلة المكثف ووفق العلاقة التالية:

مفاعلة الملف XL = wL
مفاعلة المكثف Xc = 1/ wc
حيث أن W = 2* pi *Frequency



جمع المفاعلات: Reactant combined
في حالة ربط مكثف مع ملف على التوالي في دائرة ما فإننا نحصل على نتيجة ذلك على الفرق بين مفاعلة كل منهما بعكس ربط مقاومتين التسلسل لذا فإن المفاعلة المكافئة هي مجموعهم مع العلم بان إشارة مفاعلة المكثف بالسالب.
أما في حالة ربط ملفين على التوالي فان المفاعلة المكافئة ستكون مجموع المفاعلات لكل واحد منهم.
أما في حالة المكثف ستكون المفاعلة المكافئة هي أيضا مجموعهم مع إشارة سالبة.
دارات الطنين: resonant circuit
إن مفاعلة الملف تزداد مع ازدياد التردد وتنقص مفاعلة المكثف مع ازدياد التردد.
لذا فيمكن أن نصل إلى تردد تكون فيه مفاعلة الملف مساوية لقيمة مفاعلة المكثف ويدعى هذا التردد بتردد الطنين.

الطنين التسلسلي: Series resonance
بوجود الجهد عبر طرفي الدائرة فإن قسماً من القدرة سيختزن في الملف وقسماً آخر يختزن في المكثف وأثناء الطنين فإن القدرة الذاهبة للملف تكون قادمة من القدرة الموجودة بالمكثف ثم تعود ثانياً من الملف مرة أخرى إلى المكثف خلال نصف الدورة الآخر.

الطنين التفرعي : Parallel resonance
يوجد ملف ومكثف متصلين على التوازي مع منبع التغذية (E)
وحسب قانون أوم فان التيار(I) الخارج من منبع التغذية سيتفرع لتيار يمر في المكثف ويرمز له (Ic)
وتيار آخر يمر في الملف يرمز له (IL) .

لذا فأثناء تردد الطنين فان مفاعلة كل منهما تساوي وتعاكس الآخر ويكون التيار المار خلالهما يساوي صفراً ومقاومتها تساوي اللانهاية.

الممانعة: Impedance
هي حاصل قسمة جهد منبع التغذية المزود للدارة على التيار المار في هذه الدارة أي:

Z = E \ I

حيث:
Z ممانعة الدارة.
E   جهد منبع التغذية.
I   التيار المار في الدارة.
عرض المجال: Band width
يقاس عرض المجال بالهيرتز (HZ) أو بالكيلو هيرتز (kHz)
ويعتمد على نوع التعديل modulation
عادةً تستخدم إشارة التردد الراديوي بشكل واسع في الاتصالات وتتألف هذه الإشارة المحمولة من تردد راديوي حامل وتردد الإشارة المحمولة على التردد الحامل ولذلك تشغل الإشارة الصوتية مجالاً في الترددات
ماذا تعرف عنال super conductor
الموصلات فائقة التوصيل

تقسم المواد من حيث قدرتها على توصيل الكهرباء إلى عوازل ((Insulators)) مثل الخشب، وأنصاف الموصلات(Semiconductors)   مثل السيليكون، و موصلات (Conductors) مثل النحاس، و لكن هناك نوعاً اخراً وهو مايعرف باسم الموصلات فائقة التوصيل (Superconductors)

والموصلات فائقة التوصيل سميت هكذا نظرا لأنها عند درجة حرارة معينة (منخفضة نسبيا) تصبح مقاومتها للكهرباء مساوية للصفر، وتصبح قدرتها على التوصيل فائقة جداً، حيث أنه إذا ما وجد تيار كهربى فى حلقة متصلة من هذه المادة فإنه سوف يسرى داخل الحلقة بدون وجود مصدر للجهد الكهربى.



نبذة تاريخية
قبل عام 1911 كان الاعتقاد السائد أن جميع المواد تصبح فائقة التوصيل للكهرباء فقط عند درجة حرارة الصفر المطلق أى -273oم. ولكن فى تلك السنة لوحظ أن الزئبق النقى تصبح مقاومته مساوية للصفر عند درجة حرارة 4 مطلق أى -269oم ويمكن الحصول على هذه الدرجات المنخفضة بتسييل غاز الهيليوم. لقد كان هذا الاكتشاف مثيرا لاهتمام الكثير من العلماء لإيجاد تفسير علمى لهذه الظاهرة وخاصة بعد أن وجد أن هناك مواد أخرى لها نفس الخاصية عندما تبرد وهذا ما كان مخالفا للاعتقاد السائد انذاك. ولكن تسييل غاز الهيليوم مكلف جدا من ناحية مادية، ولذلك كان البحث فى هذا المجال محدوداً جداً إلى أن تم التوصل فى عام 1986 إلى مركب فائق التوصيل للكهرباء، رمزه الكيميائى هو YBa2Cu3O7 عند درجة حرارة -180oم، ويمكن الحصول على هذه الدرجة بتسييل غار النيتروجين و هذا غير مكلف و من هنا بدأت البحوث و التجارب العلمية تنشط لمحاولة فهم هذه الظاهرة وكيفية استغلالها فى تطبيقات صناعية و تكنولوجية، و كذلك فى البحث عن مواد تكون مقاومتها صفر عند درجات حرارة الغرفة أى 25م.

خصائص هذه المواد
عند درجة حرارة معينة تعرف بدرجة حرارة التحول تصبح مقاومتة هذه المواد للتيار الكهربى مساوية للصفر.

اكتشف كذلك أن هذه المواد عند درجة حرارة التحول حساسة جداً للمجال المغناطيسى، حيث تنفر المجال المغناطسيى الخارجى أى أنها تعكس المجال المغناطيسى مهما ضعفت شدته.

هاتان الخاصيتان فتحت الأبواب أمام العلماء لاستغلالها فى ابتكارات واختراعات ذات كفاءة عالية تدخل فى معظم مجالات العلوم والتكنولوجيا، حيث أن هذه المواد (Superconductors)   سوف تحل محل أنصاف الموصلات   (Semiconductors)   التى تدخل الأن فى صناعة الترانسيستور و الدوائر الالكترونية المتكاملة.

بعض التطبيقات الهامة
إن اكتشاف مواد فائقة التوصيل للكهرباء عند درجات حرارة مرتفعة نسبيا سوف يجعلها تدخل فى تركيب كل جهاز ممكن تصوره. أول هذه التطبيقات هو الحصول على وسيلة غير مكلفة لنقل التيار الكهربى، لأن التكاليف المادية لنقل التيار عبر أسلاك النحاس مرتفعة نظرا للفقد الكبير فى الطاقة على شكل حرارة متبددة نتيجة مقاومة السلك النحاسى، كذلك إذا ما قارنا قيمة التيار الذى يمكن نقله عبر السلك النحاسى حيث تبلغ شدته 100 أمبير لكل سنتيمتر مربع بينما فى السلك المصنوع من مركب الـ YBa2Cu3O7 تبلغ 100000 أمبير لكل سنتيمتر مربع.

كذلك فإن هذه المواد لها تطبيقات عديدة فى مجال الالكترونيات لما تمتاز به من قدرة عالية فى فتح و إغلاق الدائرة الكهربية لتمرير التيار ومنعه، وهذا يشكل العنصر أساسى فى بنية الكمبيوتر والبحث جارى الأن لإدخال هذه المواد فى صناعة السوبركمبيوتر، وإذا ما توصل إلى ذلك فإن هذا سوف يؤدى إلى تطور كبير فى مجال الكمبيوتر. أما فى مجال الطب فقد تم صناعة أجهزة ذات حساسية عالية جدا للمجالات المغناطيسية المنخفضة الشدة، وتستخدم الأن كبديل للمواد المشعة المستخدمة فى تشخيص الأمراض التى قد تصيب الدماغ، حيث يتم الكشف عن التغير فى المجال المغناطيسى المنبعث من الدماغ والتى تبلغ شدته 10-13 تسلا، وهذا مقدار صغير جداً لكن تلك الأجهزة قادرة على قياسه، كذلك يمكن بدقة تحديد مصدر الأشارات العصبية الصادرة من الدماغ وأيضا يمكن أن تستخدم فى البحث عن المعادن الدفينة فى باطن الأرض وعن مصادر المياه والنفط لأنها تحدث تغيراً طفيفاً فى المجال المغناطيسى للأرض وهذا التغير يمكن التقاطه بواسطة هذه الأجهزة.

وهنالك أيضا تطبيقات على مجال أوسع، ففى اليابان تم تصميم قطار يعمل على قضبان مصنوعة من هذه المواد فائقة التوصيل، وعندما تبرد هذه القضبان إلى درجة الحرارة المطلوبة فإن القطار بكامله يرتفع عن سطح القضبان نتيجة التنافر المغناضيسى ويصبح وكأنه يسير على الهواء وهذا يمنع الأحتكاك مما يقلل من استهلاك الوقود..

  فى عام 1911م عندما كان العالم Onnes يقيس مقاومة الزئبق المتجمد عند درجة حرارة بالقرب من الصفر المطلق. قد وجد أن المقاومة تنخفض بشكل كبير عند درجة 4,15 كلفن وتصبح المادة عند درجات الحرارة الأقل من هذه الدرجة الحرجة Tc موصيلية فائقة.
ثم بعد ذلك وجدت مواد أخرى تتمتع بتلك الخاصية مثل :
الألومنيوم AL والدرجة الحرجة = 1.2K
أنديوم والدرجة الحرجة = 3,4
الرصاص والدرجة الحرجة = 7,19
الزئبق والدرجة الحرجة =4.15
نيوبيوم والدرجة الحرجة = 9.26
أوزميوم والدرجة الحرجة =0.66
قصدير والدرجة الحرجة =3.72
تنجستون والدرجة الحرجة =0.012
فنديوم والدرجة الحرجة =5.3
زنك والدرجة الحرجة = 0.87

وبالإضافة إلى ذلك فقد وجد أن بعض السبائك والمركبات السيراميكية تظهر موصلية فائقة عند درجات حرارة أعلى بكثير من تلك التى تظهر عندها فى الفلزات النقية.

خواص الموصلات الفائقة
ظاهرة الرفع
بما أن الموصل الفائق هو موصل تام التوصيل . أى ليس له مقاومة كهربية على الإطلاق فإذا أدخل تيارا كهربيا فى دائرة من سلك فائق التوصيل يستمر هذا التيار فى السريان إلى ما شاء الله. طالما استمر تبريد السلك ليظل محتفظا بموصيليته الفائقة , ففى إحدى التجارب استمر سريان التيار بدون إنقطاع فى حلقة من سلك فائق التوصيل لمدة عامين ونصف دون أى نقص فى شدته ودون تغذية الحلقة بأى مصدر كهربائى. ويسمى التيار الذى لا يجد أى مقاومة لسريانه فى موصل فائق يسمى بالتيار المداوم Persistent Current
تحدث التيارات المداومة فى دوائر الموصلات الفائقة مجالات مغناطيسية متغيرة ينشأ عنها ظاهرة الرفع المثيرة .
فإذا أسقط مغناطيس صغير فوق موصل فائق أحدث مجال المغناطيس على سطح الموصل الفائق تيارات مداومة . وتحدث هذه التيارات قوى تنافر مع المغناطيس تقوى وتشتد كثيرا باقتراب المغناطيس من الموصل الفائق ويكون نتيجتها رفع المغناطيس فى الهواء فيظهر وكأنه عائم فى الهواء غير مرتكز على شيىء.

وقد إستخدم اليابانيون ظاهرة الرفع هذه فى تصميم قطار طائر سريع تقترب سرعت من سرعة رصاصة البندقية (500 كم/ساعة) ...

المجال المغناطيسى الحرج والنوع الأول من الموصلات الفائقة

تتكون مجالات مغناطيسية قوية عند مرور التيارات المداومة فى ملفات الموصلات الفائقة .التى تعمل عمل مغناطيسات دائمة لا تحتاج لأى مصدر طاقة لحفظ المغناطيسية.
إذ تحتاج فقط لشحن الملف بكمية ابتدائية من الطاقة لكى يسرى هذا التيار المداوم فى الملف . وطالما لا توجد للملف أية مقاومة كهربية لذلك فمن الممكن نظريا زيادة شدة التيار المداوم بغير حدود. ويصاحب ذلك بالتبعية زيادة فى شدة المجال المغناطيسى أيضا بغير حدود.

ولكن الواقع غير ذلك فقد وجد أنه إذا زاد المجال المغناطيسى عن قيمة معينة - يسمى بالمجال الحرج Hc - تختفى تماما ظاهرة الموصيلية الفائقة للمادة وتتحول إلى مادة عادية التوصيل. ويطلق على هذا النوع من الموصلات بالنوع الأول.

ولذلك توضع زيادة شدة التيار المداوم قيدا على إمكانية الحصول على مجالات مغناطيسية لا نهائية الشدة.

الموصيلية الفائقة عند درجات الحرارة المرتفعة
منذ اكتشاف الموصيلية الفائقة والعلماء يحاولون الحصول على موصلات فائقة تكون درجاتها الحرجة مرتفعة. وكانت أعلى درجة حرجة أمكن الوصول إليها لموصل فائق حتى عام 1986م هى 23,2 كلفن وكانت لمادة (Nb3Ge) النيوبيوم -جرمانيوم.
وفى هذا العام تقدم بدنورز ومولر باكتشاف مركب اللانثام والباريوم وأكسيد النحاس La2 Ba1 Cu O4 . يرفع الدرجة الحرجة إلى 30 كلفن وقد حصل هذان العالمان على جائزة نوبل عام 1987م لهذا الإكتشاف الذى يعد بحق فتحا لتكنولوجيا الموصلات الفائقة.  

فى عام 1987م أعلن مجموعة من العلماء بجامعة هيوستون توصلهم لموصل فائق من طور مختلط يحتوى على مواد الإيتريوم والباريوم والنحاس والأكسجين الذى له موصيلية فائقة تصل لدرجة 92 كلفن و لما كانت الدرجة الحرجة لهذه المادة أعلى من درجة غليان النيتروجين السائل (77 كلفن) لذلك فإن وجود مبرد رخيص وفى متناول الكثيرين كالنيتروجين السائل فتح أبواب البحث فى موضوع الموصيلية الفائقة على مصراعيه خاصة بعدأن اصبحت طريقة تحضير هذا الموصل الفائق معروفة للجميع.

ويعود السبب فى إهتمام العلماء فى هذه الأيام بالبحث العلمى لإكتشاف المزيد من الموصلات الفائقة عند درجات الحرارة المرتفعة للعوامل التالية :

1- سهولة الحصول على أكاسيد الفلزات وتحضيرها.

2- لهذه المواد درجات حرارة حرجة تزيد فى بعض الحالات عن 100 كلفن كما أن لها مجالا مغناطيسيا حرجا مرتفعا.

3- لا يزال موطن الموصيلية الفائقة فى المركب- كذلك ميكانيكية التوصيل وخواصه المختلفة تحتاج للمزيد من الدراسة والمعتقد حاليا أن موطن الموصيلية الفائقة يكمن فى طبقات (النحاس - أكسجين) فى المركب وزيادة كثافة هذه الطبقات ترفع من الدرجة الحرجة للمركب.

4- التوقعات التكنولوجية الهامة والتطبيقات المحتملة عند الحصول على موصل فائق يعمل على درجة حرارة الغرفة أى تكون درجة حرارته الحرجة أعلى من ذلك . وعندئذ سوف يتغير تماما شكل جميع التكنولوجيا الكهربائية المستخدمة حاليا فى الحياة ويجدر بالذكر أنه فى أوائل التسعينيات أمكن للعلماء رفع الدرجة الحرجة للموصل الفائق التوصيل إلى 125 كلفن.
بعض أنواع الموجات
1- موجات الراديو :
تنشأ موجات الراديو عن اهتزاز الالكترونات في الهوائي تُرسَل موجات الراديو بطريقة خاصة توضح استخدامها كموجات للراديو أو للتلفاز وكيفية استخدامها لتكوين الصور أو الأصوات .

الموجات الطويلة والمتوسطة : هذا النوع من الموجات يتميز بأنه يستطيع أن يحيد حول التلال بحيث تتمكن أجهزة الراديو من التقاطها حتى في أخفض الأودية .

الموجات ذات التردد العالي Very High Frequency Waves VHF
تستخدم في أنظمة الراديو الصوتية المجسمة ذات الجودة العالية .



الموجات ذات التردد فائق العلو
Ultra High Frequency Waves UHF
تستخدم هذه الموجات في التلفاز . وهذه الموجات لا تحيد جيداً حول التلال . لذلك فإنك لا تستطيع الحصول على استقبال جيد لها الا إذا كان هوائي التلفاز أو المذياع على طريق مستقيم من محطة الارسال .

الموجات الدقيقة Micro Waves : هي موجات راديوية قصيرة الطول الموجي يتراوح طولها بين ( 10 ْ نانومتر)

المستوى الثاني
(إلى 3 × 810 نانومتر ) ويمكن توليدها بوساطة أجهزة الكترونية خاصة . ولقصر طولها الموجي فإنها تستثمر في أنظمة البث الإذاعي وفي التلفاز والرادار وملاحة الطيران وأنظمة الاتصالات من مثل أجهزة الهاتف النقال .ومن التطبيقات العملية لهذه الموجات أيضاً أفران الميكروويف إذ تؤمن عمليات الطبخ المنزلي بوقت قصير .

2- الموجات تحت الحمراء Infrared Waves :
تطلق الأجسام الحارة هذا النوع من الإشعاع . وفي الحقيقة فإن كل الأجسام تطلق الأشعة تحت الحمراء بنسب متفاوتة حيث ينتج هذا الإشعاع عن اهتزاز الجزيئات السريع . وكلما زادت حرارة الجسم فإن الموجات تحت الحمراء تصبح أقصر .

3- الموجات فوق البنفسجية Ultraviolet Rays :
لا تستطيع العين الكشف عن الاشعاعات فوق البنفسجية على الرغم من توافرها بكثرة في الاشعاع الشمس . وهذا النوع من الأشعة هو المسؤول عن تلوين جلدك باللون الذي تراه . ولكن التعرض بكثرة للاشعاعات فوق البنفسجية يؤدي إلى حروق في الجسم وضرر كبير على العينين .
وبعض المواد الكيميائية عندما تمتص الاشعاع فوق البنفسجي فإنها تطلق الضوء . وهو ما يعرف بظاهرة التهيج "الفلورسنت" ] النور الاستشعاعي [ . وهذا هو سر " الأكثر بياضاً من اللون الأبيض" لمساحيق الغسيل ، حيث تمتص هذه المواد الموجات فوق البنفسجية الصادرة عن الشمس . وتصبح بعد ذلك أكثر اشعاعاً مما يجعل الملابس تبدو أكثر نضارة مما قبل .

4- الأشعة السينية X - Rays :
يستخدم أنبوب خاص لانتاج هذا النوع من الموجات حيث تقذف الالكترونات السريعة جداً على هدف معدني مما ينتج عنه انطلاق أشعة قصيرة الموجة وتتميز بقدرة عالية على الاختراق . وتستطيع هذه الأشعة الانتقال عبر المواد عالية الكثافة مثل الرصاص . وكلما كان الطول الموجي للأشعة السينية كبيراً كلما قلّت قدرتها على الاختراق وعندئذ تستخدم لاختراق اللحم داخل جسم الإنسان ولكنها لا تستطيع اختراق العظم . ولذلك فإن الصورة باستخدام الأشعة السينية تظهر صورة العظام واضحه . وجميع أنواع الأشعة السينية ضارة حيث أنها تتلف الخلايا الحية في جسم الإنسان .

5- أشعة جاما g- Rays :
موجات كهرمغناطيسية عالية التردد ذات طاقة عالية جداً لها آثار مدمرة على الأنسجة والخلايا الحية وتستخدم في الطب لعلاج الأورام السرطانية .
تصدر عن الأنوية المشعة للمواد المشعة في الطبيعة عندما تعود هذه الأنوية من حالة التهيج إلى وضع الاستقرار .
الضجيج   Noise
تعريف الضجيج:
الضجيج عبارة عن تشويش غير مرغوب فيه يرافق الإشارة الإلكترونية المفيدة، مما يؤدي إلى التشويش على ما تحتويه من معلومات، أي جعلها غامضة وغير مفهومة تقريباً.

يوجد عدة أنواع من الضجيج:
1- الضجيج العشوائي: وهو عبارة عن تشويشات عابرة تحدث بشكل عشوائي وله منحنى طيفي مشابهة لمنحنى الضجيج الحراري.
2- الضجيج الأبيض: وهو يجمع بين الضجيج النبضي والعشوائي وله منحنى طيفي ترددي مستو فوق مجال التأثير.
3- الضجيج الحراري: ويحدث بسبب الاضطراب الحراري للإلكترونيات داخل جسم مبدد للحرارة (مثل المعادن والمقاومات………).

أشكال الضجيج:
تصنف أنواع الضجيج التي ترافق الإشارات الإلكترونية في نوعين:
* ضجيج خارجي ينشأ خارج الدائرة الإلكترونية

ومن أمثلته:
الضجيج الجوي (البرق في العواصف الرعدية)
الضجيج المجري (التشويش الناتج عن الشمس والنجوم)
الضجيج التساقطي (المطر والبرد والثلج أو الغبار ، والعواصف قرب الهوائيات).
الضجيج الصناعي (كل شيء ينتج عن الأقواس الكهربائية ولمبات النيون أو خطوط القدرة العالية).
* ضجيج داخلي يتولد داخل الدائرة نفسها.

يؤثر الضجيج الخارجي على الاتصالات اللاسلكية وعلى عمل أجهزة الرادار ، وهو يتغير بشكل كبير من الزمن وذلك في منطقة جغرافية واحدة.
ويمكن التقليل من الضجيج الخارجي بالاختيار المناسب للهوائيات والأجهزة الإلكترونية المستخدمة.
بينما يتعلق الضجيج الداخلي بالتأثيرات الحرارية التي تنشأ داخل الأجهزة.

في أنظمة الاتصال التي تستخدم إشارات التعديل الترددي ، أو أي أشكال مختلفة من إشارات التعديل النبضي PM ، تنشأ إشارات أخرى مشوشة وغير مرغوب فيها، مثل تغير عرض النبضة ، والتغيرات المفاجئة للإشارات ، وانخفاض مستوى الإرسال، وهذه تعتبر من العوامل المسببة للضجيج ، والتي يمكن التخفيض من آثارها المزعجة باستخدامها دوائر إلكترونية معينة.

قياس الضجيج:
يمكن حساب قيمة الضجيج الحراري بالعلاقة:
E^2= 4 RKTB

حيث:
=R   قيمة المقاومة المولدة للضجيج.
=K ثابت بولتيزمان (K = 1.38 * 10 ^-23 J/k)
=T   درجة الحرارة بالكلفن.
B= عرض المجال الترددي بالهيرتز (عند نقطة 3 ديسيبل).

في منطقة الحرارة المقاسة اعتبرت T على أساس : 1.38 = 400 والتي تكافئ 17 درجة مئوية أو 63 كلفن وبالتالي تصبح العلاقة السابقة:
E^2 = 1.6 * 10 ^-20 * R * B

مثال:
في جهاز استقبال تلفزيوني قيمة مقاومة الدخل تساوي 300 اوم وعرض مجال ترددي قيمته 6 ميجاهرتز، ونريد أن نحسب قيمة الضجيج المتولد:
E^2 =1.6 * 10^-20 * 300 * 6 * 10^6
= 28.8 * 10^-12
ونجد منه أن: E = 5.37 uV


أي أن قيمة الضجيج المتولد هي 5.37 ميكروفولت.
وحتى نحصل على نسبة إشارة / ضجيج مساوية إلى 10 فان على الهوائي أن يعطي إشارة قيمتها 53.7 ميكروفولت .
وبالحالة العملية فان الهوائي يستطيع تأمين مثل هذه القيمة.

يلاحظ الضجيج على الإشارة التلفزيونية بشكل نقاط بيضاء أو خيالات في الصورة
وأخيرا نؤكد على أهمية هذا الموضوع في الحياة العملية ، لارتباطه المباشر بما نسمعه بأجهزة الاستقبال الراديوية وما نراه بالتلفزيون.
كيفية تجميع الدوائر الإلكترونية
يمكن أن يتم التجميع بعدة طرق:

أولا: أن تستخدم لوحة تجارب Bread Board وهي عبارة عن لوحة تجارب يمكنك وضع العناصر الإلكترونية عليها بدون لحام وهي هامة جدا حيث يمكن تبديل عنصر مكان عنصر آخر بسهولة لمعرفة التأثير الناتج من هذا التغيير على عمل الدائرة ... ولكن لوحات التجارب لا يمكن الاعتماد عليها بشكل نهائي فهي وكما هو واضح من تسميتها لوحة تجارب فقط لذلك يمكن اعتبارها مرحلة أولية لتجميع أي دائرة للتأكد من عملها قبل توصيل عناصر الدائرة مع بعضها البعض بشكل نهائي باستخدام اللحام.

ولوحة التجارب لها أشكال وأحجام مختلفة كما ستراه في الأشكال التالية
ثانيا: يمكنك استعمال طرق أخرى بسيطة وغير مكلفة لتجميع الدوائر الإلكترونية كتجميع الدائرة على قطعة ورق مقوى وعمل ثقوب للعناصر الإلكترونية وإدخالها في هذه الثقوب على قطعة الورق المقوى, ثم تثني جزء من أطراف العنصر ثم التوصيل بالأسلاك بين العناصر المختلفة على حسب خطوط التوصيل الموجودة في الدائرة.

يمكنك كذلك ربط العناصر الإلكترونية مع بعضها حتى بدون أي وسيط أو أي دائرة مطبوعة أو خلافه عن طريق لحام أطراف كل عنصر مع العنصر الآخر مثلما كان يتبع مع الأجهزة الصمامية القديمة ( طريقة التجميع القديمة ).

ثالثا: استعمال اللوحة المطبوعة Printed Circuit Board (PCB) , واللوحة المطبوعة عبارة عن لوحة من الفيبر أو الباكليت (Bakelite) وهذه تسمية تجارية تطلق على أنواع من الدائن التي تتصلب بعد تشكيلها بالحرارة, وتمتاز هذه النوعية بمقاومتها العالية للحرارة وللتوصيل الكهربي, كذلك توجد لوحة مطبوعة مصنوعة من الألياف الزجاجية ولكنها ذات سعر مرتفع لأنها ذات خصائص أفضل من حيث قوة الألياف والعازلية العظمى لها, ولذلك يتم استخدامها مع الأجهزة الإلكترونية المرتفعة الثمن والأجهزة المعقدة والدقيقة جدا.

وسواء بالنسبة للوحات المطبوعة المصنوعة من الباكليت أو من الألياف الزجاجية يوجد من كلا النوعين لوحات مطبوعة مزدوجة أي أنها مغطاة برقيقة نحاسية من كلا الوجهين وليس من جانب واحد فقط, وتستخدم هذه النوعية مع الأجهزة المعقدة حيث يلزم عمل توصيلات كثيرة جدا لا يتسع لها جانب واحد فقط من اللوحة المطبوعة مثل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الرقمية المعقدة.

في البداية إذا ردت التعامل مع لوحة مطبوعة بسيطة يمكنك شراء قطعة فيبر مغطاة برقيقة نحاسية من جانب واحد فقط.

وبدلا من عمل توصيلات كثيرة معقدة بالأسلاك سوف يكون الأمر أسهل الآن كما أن اللوحة المطبوعة تمكنك من عمل أكثر من نسخة من اللوحة المطبوعة وبذلك يمكنك تجميع الأجهزة بشكل تجاري على العكس من طرق التجميع الأخرى بواسطة الأسلاك أو خلافه.

والصور التالية توضح الشكل الحقيقي والعملي للوحة المطبوعة
: لوحة الشرائح Strip Board وهي لوحة من مادة عازلة للتيار الكهربي, توجد على أحد وجهيها شرائح نحاسية بها ثقوب بالشرائح والمادة العازلة لتناسب تثبيت العناصر الإلكترونية بها بواسطة اللحام. وتتوفر لوحات الشرائح في عدة أشكال, منها ما يناسب الدوائر المتكاملة وتكون المسافة بين شرائحها وثقوبها 0.1 بوصة وقطر الثقوب 0.04 بوصة ومنها ما يناسب العناصر المنفصلة وتكون المسافة بين شرائحها وثقوبها 0.15 بوصة وأقطار ثقوبها 0.052 بوصة. وكلا النوعين متوفر في الأسواق بعدة مقاسات لتناسب مع الدوائر الصغيرة أو الكبيرة من حيث الحجم.

وتوضح الأشكال التالية صور لبعض لوحات الشرائح
®اتصالات الألياف البصرية®


انتقلت اتصالات الألياف البصرية Optical Fibers   من أنظمة بسيطة لإصال   الضوء الى أماكن يصعب الوصول اليها الى أنظمة تؤثر على حياتنا كالتي أحدثتها الإكترونيات والحاسبات . تمتلك الألياف البصرية مزايا عديدة كقلة الفقد وخفة الوزن ولكن الميزالهامة هي سعة نطاقها العالية جداً والتي تصل الى آلاف البلايين من البتات لكل ثانية .لقد احتلت الألياف البصرية مكاناً متميزاً في مجال الاتصالات إذ حلت محل الاسلاك النحاسية في العديد من الاستخدامات كا لربط بين المقاسم الهاتفية والخطوط بعيدة المدى وعبر البحار تطورت تقنية البصريات الليفية Fiber Optics   تطوراً سريعاً خلال العقود الماضية فاقت كل التوقعات مما جعلها تتربع موقعاً تنافس فيه وسائل الاتصالات الأخرى .

مرت هذه التقنية بمراحل عديدة يمكن تقسيمها الى خمسة أجيال صمم الجيل الأول ليقوم بنقل معلومات بمعدل بتات تترواح بين 2 و 140 ميجابت لكل ثانية استخدمت فيه منابع بصرية مصنعة من زرنيخ الجاليوم ( Ga As   ) وكواشف سليكونية تعمل في أطوال موجبة تتراوح بين 810 و900 نانومتر .في الجيل الثاني تم تطوير منابع وكواشف ضوئية تعمل عند طول الموجي 1300 نانومتر حيث ينخفض الفقد في الليف الى 1 ديسبل لكل كيلومتر . أدي استخدام الألياف البصرية أحادية النمط في الجيل الثالث الى القضاء على التشتيت في الألياف البصرية متعددة النمط مما أدي الى الحصول على سعة نطاق عالية ، تم في هذا الجيل تشغيل وصلات بصرية تستخدم الالياف أحادية النمط وبوط موجي 1300نانومتر للحصول على فقد يقل عن 1 ديسيبل لكل متر ومسافة بين المكررات تبلغ 40 كيلو متر بمعدل خطابتات قدرة 10 نانومتر في الجيل الرابع تم تشغيل هذه الانظمة عند الطول الموجي 1550 نامتر حيث الفقد اقل مما هو عليه عند الطول الموجي 1300 نانومتر . أدي تطوير العناصر المستخدمة في هذه الأنظمة كالمنابع والكواشف لبناء أنظمة تعمل بمعدل نقل معلومات قدرة 10 جيجابت لكل ثانية .

استمرت الأبحاث في تطوير عناصر نظم اتصالات الألياف البصرية للحصول على افضل الظروف التشغيلية مما مهد الى بروز الجيل الخامس والذي توفرت له عناصر عديدة فكانت البدية في تحسن حساسية أجهزة الاستقبال حيث استخدم الكشف التحقيقي ( heterodyne ) بدلا من الكشف المباشر . والذي مكن من وجود وسائل ذات كفاءة لاختيار القنوات في الأنظمة التي تستخدم تعدد الارسال بتقسيم الطول الموجي Wavelength D ivision Mul –( WDM) tiplexing   تمكن الباحثون من تطعيم الألياف الزجاجية بمادة الاربيوم ( Er )   مما أعطى دفعة قوية لاستخدام أنظمة الالياف البصرية عند الطول الموجي 1550 نانومتر أدي ذلك التطعيم للحصول على مضخمات ذات كسب مرتفع اطلق عليها مضخمات ذات كسب مرتفع اطلق عليها مضخمات الليف المطعم بالأريبوم ( Er bium Doped Fiber Amplifiers ( EDFA,s))   والتي وجدت استخداما واسعاً في خطوط النقل ولم يقتصر استخدام الألياف المطعمة بمادة الربيوم على المضخات فحسب بل تعداها لتشمل استخدام الليزر والمفاتيح وكثير من النبائط غير الخطية . كما أن مضخمات EDFA,s قد مهدت الطريق لأنظمة اتصالات سريعة وبروز أنظمة نقل تعتمد على استخدام نبضات طبيعية (Solitons )   والتي تمكنها من قطع مسافات طويلة دون تشوه . أدت هذه التطورات السريعة الى شيوع استخدام أنظمة الاتصالات الليفية البصرية في كافة مجالات الاتصالات بدءاً من الوصلات للمستخدم حتى الاتصالات بعيدة المدى سواء في اليابسة أو عبر البحار .

1.                   نظرة تاريخية Historical Perspective   لقد استخدم الضوء للاتصال منذ أن خلق الله الأرض ومن عليها فبدونه لا يمكن أن نرى من حولنا وقد استخدمت الاشارات والمرايا العاكسة والمصابيح لنقل المعلومات ولكن مقدرا المعلومات المنقولة محدودة علاوة على الظروف البيئية كما يمكن للاخرين الاطلاع عليها . إن أول محاولة فعلية مدونه لاستدام الاشارات كان عام 1791 من قبل كلود شابي في فرنسا ، إذا استخدم مجموعة من الابراج تحتوي على عدة أذرع لنقل معلومات مسافة 200كليو متر يستغرق ارسال المعلومة الواحدة حوالي 15 دقيقة . في عام 1854م أجرى جون تايندل تجربة بسيطة بين أن الضوء يمكن ثنية إذا وجد الوسط الملائم وفي عام 1880م قام الكسندر جراهام بل بنقل الصوت عبر حزمة ضوئية وقد أجريت محاولات عديدة لاستخدام الاتصالات البصرية خلال هذا القرن ولكنها لم تلق النجاح لعدم توفر المنابع المناسبة علاوة على الاضطرابات الجوية كا لمطر والثلج والغبار والضباب مما حد من امكانية استخدامها .   أدي اكتشاف الليزر عام 1960م من قبل ثيودور ميمان الى تجدد الاهتمام بالاتصالات البصرية وفي عام 1966م اقترح كل من تشارس كاو وجورج هوكام تصنيع الياف زجاجية قليلة الفقد وفي عام 1970م تم تصنيع الياف بصرية مصنعة من مادة السليكا وبفقد 20ديسيبل لكل كليو متر بدلا من 1000 ديسيبل لكل كليومتر قبل ذلك الوقت . وفي غضون عشر سنوات ، تم تصنيع الياف بفقد يصل الى 20,. ديسيبل لكل كيلومتر عند الطول الموجي 1550نانومتر .

2.                   الألياف البصرية Optical Fibers  

2-1 النظام اليفي البصري Optical Fibers System   يبين الشكل ( 1) مخطط صندوقي لنظام ليفي بصري يحتوي على الاتي :

‌أ.                   دوائر تشغيل تقوم بتحويل الاشارة الكهربائية ويحولها الى تيار لتشغيل المنبع الضوئي.

‌ب.                 منبع ضوئي يقوم بايصال الاشارة الضوئية الى الليف البصري .

‌ج.                 الليف البصري هو القناة اللازمة لنقل الاشارات .

‌د.                   كاشف ضوئي يقوم بتحويل الاشارات البصرية الى اشارات كهربائية .

‌ه.                   مستقبل يتولى تضخيم الاشارات القادمة من الكاشف ويرسلها الى المستخدم .

‌و.                   موصلات ومقارن ووصلات دائمة لربط العناصر المختلفة لنظام الاتصالات دائمة لربط العناصر المختلفة لنظام لاتصالات الليفي البصري .

تمثل الألياف البصرية العنصر الاساسي في أنظمة الاتصالات الليفية البصرية وهي مكونة من مواد عازلة زجاجية أو بلاستيكية لها شكل اسطواني يسمى اللب محاطاً بطبقة اخرى تسمى الكساء . تستخدم الألياف البصرية كقنوات اتصال لنقل الضوء المحمل بالمعلومات من مكان الى آخر . عند دخول الضوء بزاوية معينة تحدث انعكاسات داخل الليف عند تقابل مع الكساء ويتطلب ذلك أن يكون معامل انكسار اللب أكبر من معامل انكسار الكساء . يبين الشكل ( 2) مقطعاً لليف بصري نرى انعكاس الضوء داخل الليف والذي يمكن تفسيره بنظرية الاشعاع وقانون سنل Snell,s Law   عند زاوية سقوط معينة تسمى الزاوية الحرجة ، نجد إن زاوية الاشعاع المنكسر تبلغ 90 درجة بالنسبة للخط العمودي أو موازية للحد الفاص بين اللب وألكساء وعند ما تزداد زاوية السقوط عن حد معين ينعكس الاشعاع داخل اللب وهو ما يسمى بالانعكاس الداخلي الكلي . Total Internal Reflection   .

معدل الإرسال
عدد القنوات
نوع القناة

64kb/s
160 مليون قناة
قناة صوتية

9.6kb/s
1 بليون
معلومة

44mb/s
200 الف قناة
قناة تلفزيونية


2-2 ميزات الألياف البصرية(2،4)   Advantages of Optical Fibers

للألياف البصرية مزايا عديدة جعلتها تتفوق على النظم الأخرى المستخدمة في مجال الاتصالات ومن هذه المميزات مايلي :

1.                   عرض نقاطها عال جداً .

2.                   قطرها صغير ووزنها خفيف .

3.                   لايوجد تداخل بينها مهما قربت المسافة بينها .

4.                   لا تتأثر بالحث أو التداخل الكهرومغناطيسي .

5.                   انخفاض في سعر تكلفة المكالمات .

6.                   اكثر أمانا وسلامة .

7.                   حياتها طويلة .

8.                   تتحمل درجات حرارة عالية ولاتتأثر بالمواد الكيميائية .

9.                   سهولة الصيانة كما يمكن الاعتماد عليها .

وسنشرح الآن الفوائد الرئيسية اللألياف البصرية .

1.                   إن عرض النطاق المرتفع جدا يعني إمكانية نقل معلومات عالية جدا بواسطة ليفه بصرية واحدة وقد تكون هذه المعلومات صور تلفزيونية أو مكالمات هاتفية أو معلومات للحواسيب أو مزيج منها . وقد تم تشغيل خطوط نقل معلومات بمعدل 10 جيجابت لكل ثانية مثل SEA-ME-WE3,FLAG   وألابحاث مستمرة في أنحاء العالم للحصول على أنظمة تعمل بمعدل معلومات أعلى ولمسافة أطول وقد أجريت تجارب لنقل 2,64 تيرابت لكل ثانية بنظام صية لمسافة 120كم مستخدمين الياف أحادية   النمط . من الناحيةالنظرية فإن عرض نطاق ليفه بصرية واحدة في حدود 10 جيجاهرتز ، فلوفرضنا أن المسافة بين المكررات تبلغ 100كم فإن هذا يعني إمكانية نقل المعلومات المذكورة في الجدول (1) وهي معلومات أقرب للخيال منها للواقع وبإمطاننا أن نضع مجموعة منها ضمن كابل وأحد . وهذا بالطبع يعني منبعا لا ينضب من وسائل نقل المعلومات ويتناسب عرض النطاق تناسب طردياً مع أعلى معدل لنقل المعلومات أو سعة نقل المعلومات Information Carrying Capacity   .

2.                   قطرها صغير ووزنها خفيف ، يبلغ سمك الليفة البصرية سمك الشعرة ، وعلى الرغم من أن هناك طبقات وأقية توضع فوقها إلا نها لاتزال أقل حجما ووزنا من الاسلاك الهاتفية أو المحورية ومثالاً على ذلك أن ليف بصري بقطر يبلغ 125 مايكرومتر ضمن كابل يبلغ قطرة 6 ملم يمكن له أن يحل محل كابل هاتفي قطرة 8 سم ويحتوي على 900 زوج من الخطوط السلكية النحاسية وهذا يعني أن الحجم قد أنخفض بنسبة تزيد عن 1 : 10 وكمثال آخر على صغر حجم الكطابلات البصرية فإن كابلات محورية بطول 230متر وقطر 46 سم وتزن 7 طن كانت تستخدم في نظام رادار متقدم على ظهر أحد السفن تم استبدالها بكابلات بصرية تزن 18 كغم وقطرها 2,5سم .

مما   سبق يتضح لنا إمكانية اضافة كابلات بصرية في نفس مسارات الكبلات النحاسية والمحورية في شتى مجالات الاتصالات السلكية .

ونظرا لهذه الميزة فقد تم استبدال الكابلات النحاسية في كثير من الطائرات والبواخر بألياف بصرية . وبسبب صغر الحجم وقلة الوزن فإن نقلها وتركيبها يتم بصورة أسهل وأسرع من الكابلات النحاسية وهذا يعني تكلفة أقل .

3.                   نلاححظ أحيانا عند اجراء محادثة هاتفية سماع أصوات محادثات هاتفية أخرى وهو ما يطلق علية باللغط C           ROSSTALK   وهذا النوع من التداخل لايحدث عند استخدام الألياف البصرية مهما قربت المسافة بينهما .

4.                   تتمتع الألياف البصرية لكونها مصنعة من مواد عازلة dielectrics   بعدم تأثرها بالحث الكهرومغناطيسي الصادر من مصادر الكهرومغناطيسية الصناعية كالمحركات والمولدات وأجهزة الكهربائية المختلفة أو الطبيعية كالبرق وتلك الخاصية تغنينا عن وضع مواد عازلة لحمايتها من الحث induction   والتدخل Interfernce .

5.                   تصنع معظم الألياف البصرية في وقتنا الحاضر من مادة السليكا والموجودة بكثرة في الرمل والتي يقل سعرها كثيراً عن معدن النحاس الذي بدأ بنفذ في أماكن كثيرة من العالم ونظراً للميزات التي ذكرناها في البنود 2.1 فإن ثمن نقل المعلومات بأنواعها المختلفة سيقل عن الانظمة المختلفة الاخرى .

6.                   نظراً لأن الضوء هو الوسط الناقل للمعلومات في الألياف البصرية ولا يولد هذا الضوء أى مجال مغناطيسي خارج الكابل فإن من الصعوبة بمكان التجسس ومعرفة المعلومات التي يحويها الكابل البصري كما أن من الصعوبة معرفة وجود الكابل البصري بسبب المادة المصنع منها ولا يوجد جزء معدني إلافي بعض الحالات حيث تتم اضافة كابل فولاذي لتقوية الكابل البصري ، أو تسليح معدني لحماية الكابل من القوارض والأحمال الخارجية . أما الميزة الأخرى فهي سلامة الألياف البصرية لأن الضوء الناقل لايمكنه أن يحدث شرارا أو دائرة قصر العدم وجود تيار كهربائي فيه ولهذا السبب يمكن استخدام الألياف البصرية في المحلات الحاوية على غازات أو مواد قابلة للإحترق ومستودعات المواد الخطرة كما أن احتمال كهربة العاملين في الألياف البصرية غير وارد.

7.                   يتوقع أن يكون عمر الألياف البصرية في حدود 25 عاماً مقارنة بخمس عشر عاماً للنظم الأخرى حيث أن المكونات الأساسية للألياف هي الزجاج والذي لا يصدأ على عكس النظم الأخرى والتي تحوي على معادن تتعرض للصدأ .

8.                   يمكن للزجاج أن يتعرض لدرجات حرارة متفاوتة من حيث الانخفاض والارتفاع كما يمكن استخدامه في أجواء تحتوي على مواد كيميييائية مختلفة دون أن يتعرض للتلف .

9.                   وضعت المكررات Repeaters   على مسافة 100 كم بين مكرر وآخر وهذا يقلل من عدد المكررات وبالتالي من صيانة النظم كمايزيد من الاعتماد على النظام لقلة الاجهزة المستخدمة بينما المسافة بين المكررات في النظام الهاتفي المستخدم حالياً تتراوح بين 4 الى 6 كم .

2-3 أنواع الألياف البصرية Types of Optical Fibers   تصنف الألياف البصرية الى ثلاثة أنواع تبعاً لأنماطها وتركيبها وهي كما يلي :

2-3-1 ألياف متعددة النمط وبمعامل انكسار عتبيMultimode   Step Index Fibers    

يتألف الليف البصري من جزئين أساسيين هما لب الليف والذي يشغل مركز الليف يحيط به كساء يضاف لذلك طبقة واقية تسمى الغلاف . يصنع   هذا النوع من الألياف البصرية من عناصر مختلفة من الزجاج ومركباته أو من السليكا المطعمة . تتميز هذه الألياف بكبر قطر اللب وكبر فتحة النفوذ العددية والتي تمكن من دخول كمية كبيرة من الضوء لليف البصري وتعتمد خواص هذه الألياف على نوع الليف والمواد المصنعة منها وطريقة التصنيع وتعتبر الألياف المصنعة من السليكا المطعمة أفضل الألياف البصرية وتستخدم لنقل المعلومات لمسافة قصيرة وعرض نطاق محدود ، غير أن تكلفتها قليلة .

2-3-2 ألياف   متعددة النمط وبمعامل إنكسار متدرج Multimode graded Index Fibers

معامل انكسار هذه الألياف متدرج إذ تبلغ أعلى قيمة له في مركز الليف وتقل قيمة معامل الإنكسار بصفة تدريجية كلما اتجهنا نحو الكساء حيث تكون قيمة معامل الانكسار ثابتة ويصنع هذا النوع من الألياف من عدد من العناصر الزجاجية أو السليكا المطعمة .

إن أداء الألياف متعددة النمط ومتدرجة معامل الانكسار يتفوق على أداء الألياف متعددة النمط ذات معامل الانكسار العتبي نظراً لتدرج معامل الانكسار وقلة التوهين فيها غير أن قطر اللب في الألياف متعددة النمط ومتدرجة معامل الانكسسار أقل من قطر اللب في الألياف متعددة النمط ذات معامل الانكسار العتبي . وتستخدم للمسافات المتوسطة وعرض نطاق متوسط عالي .

2-3-3 ألياف أحادية النمط Single Mode Fibers  

قد يكون معامل إنكسار الليف متعدد النمط متدرج أو عتبي ولكن معظم الألياف أحادية النمط الموجودة حالياً ذات معامل الموجودة حالياً ذات معامل نكسار عتبي . تتميز الألياف أحادية النمط بنوعيتها الممتازة كما أن عرض النطاق فيها كبير وتستعمل للمسافات الطويلة وتصنع من مادة السليكا المطعمة . ولو أن قطر اللب صغير جداً إلا أن قطر الكساء يبلغ أضعاف قطر اللب وذلك للقليل من نسبة الفقد من الموجات المضمحلة evanescnt   التي تمتد داخل الكساء ومع استخدام الغلاف الواقي يصبح القطر الاجمالي لليف أحادي النمط مساو الى قطر الليف متعدد النمط .

2- خواص الألياف البصرية Properties of Optcal Fibers

1-3 فتحة النفوذ التعددية Numerical Apertur  

يتطلب اقتران الضوء في اللب البصري وقوع شعاع ضمن زاوية معينة تدعى زاوية القبول   ويعبر عن قدرة تجميع الضوء يجيب Sine   زاوية القبول والذي يطلق علية فتحة النفوذ العددية ويعبر عنها رياضيا   بالتالي :



NA=     ض   n12   -   n22 =   no sin Ф


حيث أن no   تمثل معامل انكسار الوسط الفاصل بين منبع الضوء والليف وn1 معامل انكسار اللب و n2   معامل   انكسار الكساء . تحدد فتحة النفوذ العددية مقدار القدرة المفترنة بالليف .

3-2 التوهين Attenuation  

يعتبر التوهين أحد العناصر الأساسية في تقويم أنظمة الاتصالات حيث تتعرض الموجات الحاملة للوهن عند انتشارها في قناة الاتصال نتيجة عوامل عديدة كالامتصاص Absorption   والتناثر Scattering   ويجب استخدام قنوات اتصال بأقل توهين ممكن حتى تنتشر الموجات الحاملة الأطول مسافة ممكنة . وفي قنوات الاتصال المصنعة من الألياف البصرية ، يلعب التوهين دوراً أساسياً في اختيار الليف ، وفقد الضوء في الليف البصري يعتمد الى حد كبير على الطول الموجي للضوء المستخدم حيث يقل عند بعض الأطوال الموجية ويزيد عند اطوال الموجية ويزيد عند اطوال موجية أخرى ، حيث أن امتصاص جزيئات ( OH )   للضوء يزداد عند بعض الأطوال الموجية ويقل عند أطوال موجية أخرى ، حيث أن امتصاص جزيئات     ( OH )   للضوء يزداد مثلا عند طول موجي قدرة 1390 نانومتر وتقاس قيمة التوهين لليف البصري بوحدة الديسيبل لتعبر عن النسبة بين الطاقة الضوئية المستقبلة والطاقة الضوئية المرسلة في الليف .

3-3 التشتيت Dispersion    

التشتيت هو انبساط أو اتساع النبضة عند مرورها في قناة الاتصال وفي نظم الألياف البصرية ينقسم التشتيت الى نوعين وهما التشتيت النمطي Intermodal dispersion والذي يتم نتيجة سلوك الاشارات المرسلة مساوات مختلفة عند انتشارها داخل الليف مما يؤدي الى عدم وصولها في وقت واحد . أما النوع الأخر فهو التشتيت الباطني وينقسم هذا التشتيت الى نوعين ( أ ) تشتيت المادة material dispersion   ( ب) تشتيت الدليل الموجي waveguide dispersion   يحصل هذا النوع من التشتيت في جميع أنواع الألياف البصرية وينتج من عرض خط المنبع البصري حيث أن المنابع البصرية لا تبث الضوء بطول موجي واحد بل بحزمة من الأطوال الموجية وحيث أن معامل انكسار الزجاج المستخدم في الألياف يتغير مع الطول الموجي فإن ذلك سيؤدي الى اختلاف في سرعة الاشارات أو النبضات مما يؤدي الى انبساطها ويؤثر ذلك على كمية المعلومات المراد نقلها .

4.                   مكونات النظام System Components

عند تصميم وصلة ليفية بصرية لابد من إعتبار ثلاثة عناصر رئيسية وهي :

أ.التوهين     ب.   التشتيت   ج . فتحة النفوذ العددية.

ويتطلب ذلك عمل موازنة متعادلة لاختيار المكونات المختلفة للنظام الليفي البصري ، لوبدأنا من جهة الارسال فعلينا اختيار منبع ضوئي يبعث الضوء بطول موجي مناسب وعرض طيفي Spectral Width   قليل وقدرة بصرية كافية لهذا الغرض ، ثم استخدام نوعين من المنابع وهما : أ   - الثنائيات الباعثة للضوء   و   ب – ثنائيات الليزر Laser Diodes   . يتطلب أقتران الضوء من المنبع الى الليف وجود مواءمة جيدة بينهما كي تنقل أكبر قدر من القدرة البصرية الى الليف لذا لابد من العناية في اختيار المقرن المناسب الذي يعطي اقل فقد ممكن . نظراً لأن الالياف تنتج بأطوال محددة فلابد من ربط بعضها ببعض للحصول على الطول المطلوب وقد يؤدي ذلك الى حصول على الطول المطلوب وقد يؤدي ذلك الى حصول بعض الفقد في القدرة المنقولة والهذا الفقد اربعة اسباب وهي أ – لانزياح الجانبي   ب- عدم التراصف الزاوي   ج – تباعد الاطراف   د- نعومة الاسطح وتوازيها . وقد يحصل الفقد أيضا عند ربط الياف تختلف في اقطارها وفتحات نفوذها العددية . عند المستقبل يجب اختيار الكواشف التي تعمل بنفس الطول الموجي للمنبع ولها استجابية وكفاءة كمية جيدتين ، زمن استجابة مناسب والحد الأدنى من القدرة القابلة للكشف . الكواشف المستخدمة في هذه الانظمة عادة هي ثنائي PIN   وثنائي ضوئي جرفي APD .

5.                   تطبيقات الألياف البصرية Optical Fiber Applications

تعرضنا في الأقسام السابقة الى فوائد الألياف البصرية ومكانات النظام الليفي البصري ، مما لا شك فيه أن كثيرا من الحقول في المجالات المدنية والعسكرية بدأت تستفيد من هذه الفوائد ومن الصعب جداً التعرف على كل المجالات المملكن استخدام الألياف البصرية فيها وسنقوم في هذا القسم بالتعرف على بعض الاستخدامات العامة .

5-1         الاتصالات الهاتفية Telephone Communications

لعبت الأسلاك المجدولة والكابلات المحورية دوراً كبيراً في السنوات الماضية في مجال الاتصالات الهاتفية وبصفة خاصة بين البدالات ، وحيث أن أحد الصفات الهامة هي سعة الألياف البصرية ، فقد بدأت كثير من الشركات بالتفكير في بناء خطوط هاتفية جديدة وإحلال بعض الخطوط القديمة سواء كانت اسلاك مجدولة أو كابلات محورية وأول خط تجاري يستخدم الألياف البصرية في الولايات المتحدة بدأ تشغليله في 22 ابريل 1977م وقد استخدم الارسال الرقمي في هذا الخط ، كما أن المكررات كانت على مسافة 3.6 كيلومتر واستخدمت الثنائيات الباعثة للضوء Light Emitting Diodes في أجهزة الارسال وثنائيات الضوء الجرفية avalanche photodiodes   في أجهزة الاستقبال وكانت سعة هذا الخط 24 مكالمة آنية وقد استخدم تشكيل الرمز النبضي Pulse code modulation في هذا الخط وقد شاع استخدامها لهذا الغرف من قبل شركات التصالات في انحاء العالم وعلى سبيل المثال لا حصر فقد تم في المملكة العربية السعودية تركيب 10.000 كيلومتر من الكابلات البصرية لصالح شركة الاتصالات السعودية وكمثال آخر نجد أن أطوال الكابلات البصرية في الصين تبلغ 173000كليومتر وطول الألياف البصرية يتعدي مليون كيلومتر خاصة إذا ما علمنا أن معدل الزيادة السنوية في عدد الهواتف تصل الى 40 مليون خط حتى عام 2020 ليصل المجموع الكلي للهواتف الى 1000مليون خط والولا وجود السعة الكافية للألياف وإمكانية توسيعها مستقبلا لما أمكن إنجاز ذلك .

5-2   الاتصالات التلفزيونية TV Communictions  

بدأ اول استخدام الألياف البصرية بربط الكاميرات التلفزيونية بسيارات النقل التلفزيوني وفي الدوائر المغلقة ثم استخدمت في ايصال الخدمات التلفزيونية للمنازل وقد استخدمت لنقل قناة واحدة فقط وتستخدم الأن لنقل عشرات القنوات التلفزيونية والفيديو ضمن الكابل التلفزيوني Cable television ( CATV )   وتراهن إحدى الشركات الامريكية على انفاق 116 بليون دولارلتركيب خطوط كابلات تلفزيونية تصل للمنازل مما يعطي المشتركين نطاقا واسعاً للتطبيقات المختلفة   ولايقتصر استخدامها على النقل التلفزيوني فحسب بل يستخدم للدوائر المغلقة والانظمة الأمنية والنقل التلفزيوني عالي الوضوح .

5-3   محطات القوى Power Stations  

نظراً لعدم تأثر الألياف البصرية بالداخل أو الحدث الناتج عن الموالدات الكهربائية أو خطوط الضغط العالي فقد تم تركيب الألياف البصرية في محطات القوى الكهربائية لنقل المكالمات الهاتفية ونقل المعلومات ، كما تم تركيبها جنبا الى جنب مع الخطوط الضغط العالي لنقل المعطيات Data transmission   والسيطرة control .

5-4 الشبكات المحلية Local Area Networks  

يطلق هذا الاسم على شبكات الاتصالات المستخدمة لتبادل المعلومات بين الحسابات والمستخدمين وهذه الشبكات تكون في نطاق جغرافي محدودكمكاتب الشركات أو الجامعات أو المستشفيات أو غيرها ومجالاتها ما بين 100 متر الى 10كم وسعة نطاقها فوق المليون وحدة ثنائية / ثانية وهناك عدة تكوينات لهذه الشبكات تذكر منها الشبكة الحقية والنجمية وغيرها .

5-5 الاستخدامات العسكرية Military Applications   .

بدأ أول الاستخدامات العسكرية للألياف البصرية في السفن والطائرات الحربية نظراً للميزات التي ذكرناها وبصفة خاصة قلة الوزن والحجم ثم تلاذلك استخدامها في ميادين المعارك حيث أن خفة الوزن وصغر الحجم وسهولة النقل ، أمور هامة في مثل هذا الوضع ، كما تم استخدامها في الخطوط الأمامية في جبهات القتال .

5-6 نقل المعطيات Data transmission  

ادى الطلب المتزايد على خطوط نقل ذات سعات عالية وبصفة خاصة ما يتعلق بتطبيقات الانترنت الى تساع الأبحاث في مجال الألياف البصرية المواكبة هذا الطلب . إذايزداد الطلب في مجال المعطيات ضعفين سنويا عما هو عليه النمو اليوم وسيتعدى الطلب على نقل الصوت في بداية القرن القادم كما هو موضح بالشكل ( 3) بالنسبة لليابان (7) . في لولايات المتحدة الامريكية على الجانب الآخر نرى أن الطلب على الإنترنت يتضاعف كل ستة شهور لتصل سعة النقل اللازمة عام 2005م الى 280 تيرابت لكل ثانية (8) . وتهدف كثير من الأبحاث الحالية الى الوصول الى عرض النطاق النظري لليف أحادي النمط البالغ 50تيراهرتز . وقد تم بالفعل الحصول على سعة نقل قدرها 2.64 تيرابت كل ثانية لمسافة 120كيلومتر مستخدمين ليف أحادي النمط (9).

5-7 الكابلات المغمورة (10) Undersea Cables  

تعاونت كثير من الدول والشركات على إبرام اتفاقيات تم بموجبها ربط عدة دول مع بعضها بواسطة الكابلات البصرية ولعل أولها كان TAT8   الذي يربط الولايات المتحدة الامريكية بأوروبا تلاه خطوط أخرى كان آخرها TAT-12/13 بطول يبلغ 5913 كيلومتر وبسعة قدرها 5 جيجابت لكل ثانية يمكن زيادتها الى 20 جيجابت لكل ثانية أو أكثر وذلك لمقابلة الطلب حتى عام 2006م .

كما أن هناك خطوط مغمورة أخرى تربط الولايات الامريكية المتحدة باليابان وأخرى تربط اوروبا بأسيا عن طريق الشرق الاوسط مثل FLAG الذي يبلغ طوله 27000 كيلومتر وخط أخر يدعى SEA-ME-WE3 بسعة 10 جيجابت لكل ثانية وتربط الدول الاسيوية بخط طوله 11500كم   وأحدث خط يلتف حول القارة الافريقية يدعى ARFICA ONE   يستخدم احدث التقنيات المتاحة وبسعة تصل الى 40 جيجابت لكل ثانيةةة :

6-   التوجهات المستقبلية Auture Directions  

أدت التطورات السريعة في مجال البصريات الليفية الى صعوبة التكهن فيها سيحدث مستقبلا وبناء على مايجري من ابحاث في هذا المجال فإن هذه التطورات ستشمل المجالات التالية :

1.                   الارسال المتماسك .

2.                   التبديل الفوتوني .

3.                   ليزرات أحادية الطول الموجي وممكن مواءمتها .

4.                   دوائر البصريات المتكاملة .

5.                   انتشار النبضات الطبيعية .

6.                   ألياف الهالايد .

7.                   الخلاصة :

استعرضنا في هذه الورقة صفات وخصائص الألياف البصرية وكذلك مكونات النظم الليفية البصرية واستخداماتها ورأينا أن الألياف البصرية قد أحدثت ثورة في مجال الاتصالات المختلفة خلال السنوات القليلة صاحبها تطور مماثل في مجال الاكترونيات ، ويعزى هذا التطور الى ثلاث أسباب رئيسية وهي :

‌أ.                   ازدياد الطلب على حركة المعطيات وبصفة خاصة ما يتعلق بالإنترنت والإنترانت .

‌ب.                 تحرير مجال الاتصالات مما فتح المجال الشركات كثيرة غير الشركات التقليدية للدخول في هذا المجال .

‌ج.                 دخول موردين جدد وتقنيات حديثة في مجالات الشبكات والأجهزة وأصبح التنافس على أشده لتقديم الأفضل للزبون .

ولعل أحدث المجالات هي إنشاء شبكات بصرية ذات سعات عالية وستتمكن التقنية الفوتونية من استخدام سعة ترابت للخطوط الرئيسية وسعة جيجابت للشبكات الفرعية وسعة ميجابت للمنازل .