מה זה סליל סיבים אופטיים?
סליל סיבים אופטיים (fiber optic coil) הוא רכיב המשמש בעיקר בתחומי התקשורת, חיישנים ויישומים מדעיים שונים.
הוא מורכב מאורך של סיב אופטי שמלופף לתוך סליל. תצורה זו חיונית למגוון מטרות:
טלקומוניקציה: בטלקום, סלילי סיבים אופטיים משמשים ליצירת אורכי סיבים נוספים בתוך מערכת כבלים,
המאפשרים התאמות או יתירות ללא אובדן אות.
הסיב המפותל יכול גם לפצות על שינויים עקב תנודות טמפרטורה או מתחים מכניים.
גירוסקופים סיבים אופטיים (FOG): אחד היישומים הקריטיים ביותר של סלילי סיבים אופטיים הוא גירוסקופים,
המשמשים לניווט בכלי רכב כמו מטוסים, ספינות וחלליות.
הסליל הוא חלק ממערך חישה שמודד שינויים בכיוון באמצעות הפרעות האור, שעובר דרך הסיב.
חיישנים: סלילי סיבים אופטיים משמשים ביישומי חיישנים שונים, כגון הידרופונים לאקוסטיקה תת-מימית,
חיישני לחץ וחיישני טמפרטורה.
הסלילים יכולים לשפר את הרגישות והדיוק על ידי הגדלת אורך הסיבים המעורבים בחישה
מבלי להגדיל משמעותית את דרישות המקום.
האפקטיביות של סליל סיבים אופטיים ביישומים אלו תלויה לרוב בגורמים כמו אורך הסיב, קוטר הסליל והדיוק
שבו מפתלים את הסיב.
פרמטרים אלה יכולים להשפיע על הרגישות והביצועים של המכשיר שבו נעשה שימוש בסליל.
למה משמש סליל סיבים אופטיים?
לסלילים לסיבים אופטיים יש מגוון יישומים בתחומים שונים, כאשר כל אחד מהם ממנף את התכונות הייחודיות
של העברת אור דרך סיבים אופטיים.
להלן כמה מהשימושים:
טלקומוניקציה:
קווי השהיית אותות: ניתן להשתמש בסלילי סיבים אופטיים ליצירת קווי השהייה, המחזיקים באופן זמני אות אופטי
לניהול תזמון או סנכרון במערכות תקשורת.
פיצוי על שינויים סביבתיים: סלילים מספקים גמישות שיכולה להסתגל לשינויי טמפרטורה ותנועות פיזיות
מבלי לפגוע בסיבים או לשנות את שלמות האות.
ג’ירוסקופים סיבים אופטיים (FOG):
מערכות ניווט אינרציאליות: אלו קריטיות בכלי תעופה וחלל, ימיים וכלי רכב יבשתיים, ומספקות נתוני ניווט המבוססים
על זיהוי של תנועה סיבובית באמצעות אפקט סניאק, כאשר שינויים בנתיב האור עקב תנועה מזוהים ונמדדים.
רובוטיקה ומזל”טים: לבקרת תנועה מדויקת והתמצאות.
חיישנים:
חיישנים אקוסטיים: בהידרופונים ליישומים תת-מימיים כמו ניטור צוללות וחיים ימיים, ניטור סיסמי וחיפושי נפט.
חיישני טמפרטורה: משמשים בסביבות שבהן חיישנים אלקטרוניים עלולים להיכשל, כגון אזורי מתח גבוה
או מקומות עם שדות מגנטיים חזקים.
חיישני לחץ ומתח: לניטור תקינות מבני בבניינים וגשרים, או בצינורות נפט וגז.
יישומים רפואיים וביו-רפואיים:
אנדוסקופיה: סלילי סיבים אופטיים יכולים להעביר אור אל הגוף וממנו, ולאפשר הדמיה פנימית ללא ניתוח פולשני.
טיפול פוטודינמי: משמש לאספקת אורכי גל אור ספציפיים להפעלת תרופות רגישות לאור באזורים ממוקדים בגוף.
מחקר ופיתוח:
ספקטרוסקופיה: סלילי סיבים אופטיים משמשים במכשירים המנתחים חומרים לפי אופן האינטראקציה שלהם עם האור.
אינטרפרומטריה: במחקר מדעי למדידת תזוזות קטנות, שינויים באינדקס השבירה ואי-סדירות פני השטח.
שאלות ותשובות בנושא סליל סיבים אופטיים
ש: כיצד פועל גירוסקופ סיבים אופטיים (FOG)?
ת: גירוסקופ סיבים אופטיים משתמש בסליל סיבים אופטיים כדי לזהות שינויים בכיוון המבוסס על אפקט סניאק,
כאשר הסיבוב גורם לשינוי בדפוס ההפרעות של האור העובר דרך הסליל.
ש: מדוע משתמשים בסלילי סיבים אופטיים בתקשורת?
ת: הם מספקים אורכים נוספים עבור עיכוב אות, פיצוי על שינויים סביבתיים והתאמה מבלי לאבד את איכות האות.
ש:האם ניתן להשתמש בסלילי סיבים אופטיים מתחת למים?
ת: כן, הם משמשים בהידרופונים עבור חישה אקוסטית, ניטור חיים ימיים, פעילות סיסמית וניווט תת ימי.
ש: איזה תפקיד ממלאים סלילי סיבים אופטיים ביישומים רפואיים?
ת: הם מעבירים אור להדמיה פנימית באנדוסקופיה ומספקים אורכי גל אור ספציפיים לטיפול פוטודינמי.
ש: כיצד משפיעות תנודות הטמפרטורה על סלילי סיבים אופטיים בטלקום?
ת: סלילי סיבים אופטיים יכולים להתרחב או להתכווץ עם שינויי טמפרטורה, כך שסיבים מפותלים נוספים
מאפשרים למערכת לשמור על שלמות מבלי להשפיע על העברת האות.
ש: אילו יתרונות יש לחיישני סיבים אופטיים על פני חיישנים אלקטרוניים מסורתיים?
חיישני סיבים אופטיים חסינים בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, יכולים לפעול בסביבות מתח גבוה ומספקים דיוק ורגישות גבוהים.
ש: מהי המשמעות של אורך הסיבים בסליל סיבים אופטיים?
אורך הסיב משפיע על הרגישות והביצועים של הסליל, במיוחד בג’ירוסקופים וחיישנים,
שבהם סיבים ארוכים יותר יכולים לשפר את דיוק המכשיר.
ש: כיצד משמשים סלילי סיבים אופטיים בניטור מבני?
ת: הם משולבים בחיישני לחץ ומתח כדי לנטר את תקינותם של מבנים כמו מבנים וגשרים,
ולזהות שינויים שמצביעים על מתח או כשל אפשרי.
