Fiber Optik Kablolar

23 MOD

Mod genel olarak bir fibere enjekte edilen her ışın şeklinde tanımlanabilir ve kısmen fiberin bilgi taşıma kapasitesini ifade eder Her fiberin taşıyabileceği mod sayısı nüvenin çapına ve yapısına bağlıdır Fiberin iletebileceği mod sayısı için ilk önce normalize olmuş nümerik açıklık frekansı (V) bulunur Daha sonra iletilebilecek mod sayısı (N) bulunur




24 MODAL YAYILMA

Aynı anda fibere enjekte edilen ışınlar fiber sonuna farklı zamanlarda ulaşırlar buna modal yayılma denir ve sadece çok modlu fiberlerde meydana gelir Modal yayılmayı azaltmanın 3 yolu vardır:

• Kullanılacak fiberi daha az moda izin verecek şekilde seçmek, dolayısıyla daha dar bant genişliğine katlanmak

• Dereceli indis fiber kullanmak: dereceli indis fiber kullanıldığında bütün ışınlar dalga boyu ne olursa olsun nüvenin yapısından dolayı aynı yolu izleyeceklerdir Bu en etkili yöntemdir Bant genişliği açısından da kısıtlama getirmez

• Tek modlu fiber kullanmak bu tip fiberde yalnız tek mod bulunduğundan bir gecikme söz konusu olmaz


25 MALZEME YAYILMASI

Farklı dalga boyları (renkler) fiber nüvesi içerisinde farklı hızlarda hareket eder Ancak farklı ortamlarda da ortama göre de farklı hızlarda hareket eder Işık hızının malzeme (nüve) içerisindeki hızı hem nüve malzemesine hem de ışığın dalga boyuna bağlıdır Malzeme özelliğinden kaynaklanan yayılmaya bu nedenle malzeme yayılması denir Bir kaynak normalde tek bir dalga boyunda ışık yaymaz Bir çok dalga boyundan ışık yayabilir Bu dalga boyları aralığı spektral genişlik olarak tanımlanabilir Spektral genişlik ledler için 35nm lazer için 2-3 nm dir Örnekten de anlaşılacağı gibi kullanılan kaynak lazer ise malzeme yayılması çok daha az olur Örneğin lazer kaynağımızın 850nm de çalışmasını istiyoruz Kaynak 848 nm ile 851 nm arasında bir spektral çerçevede çalısır 848nm deki sinyaller (kırmızımsı) 851 nm deki sinyallerden daha hızlı hareket edecektir Ancak lede göre çok daha az bir yayılma ortaya çıkar


26 ZAYIFLAMA, SAÇILMA VE ABSORBLAMA

Zayıflama ışık fiber içerisinde yol alırken meydana gelen güç kaybıdır dB/km olarak ölçülür Plastik fiberler için 300dB/km tek modlu cam fiberler için 0,21dB/km civarındadır Ancak ışının dalga boyu ile de ilgilidir aşağıdaki grafik bu durumu gösterir








Zayıflamanın en fazla olduğu bölgeler 730-950 nm ve 1250-1380nm bölgeleridir Bu bölgelerde çalışmamak daha avantajlı olur Zayıflama iki sebepten dolayı olur; saçılma ve absorblama

261 Saçılma

Gelen ışının yabancı bir maddeye çapmasıyla oluşan dağılma ve ışık kaybıdır Saçılma uzun dalga boyundaki ışınlarda çok daha küçük bir etkiye sahiptir Matematiksel olarak saçılma dalga boyunun 4kuvvetinin tersi ile orantılı olduğundan kısa dalga boyundan uzun dalga boylarına geçildikçe hızla azalır, ama asla sıfır olmaz

Saçılma;
820nm de :2,5db
1300nm de :0,24db
1550nm de :0,012db gibi değerlerde seyreder


262 Absorblama

Saçılmayla aynı nedenden oluşur Temel farklılık saçılma, ışığın dağılması şeklinde bir bozuklukken, bu olayda ışığın sönümlenmesi söz konusudur Fiber içindeki yabancı maddeler (örn: kobalt,bakır krom) absorblamaya neden olur Kayıpların düşük olması için bu maddelerin fiberde milyarda bir düzeyinde olmalıdır

27 MİKROBENT KAYIPLARI

Mikrobent kayıpları kablonun çeşitli sebeplerden bükülmesinden dolayı oluşur Eğer ciddi boyutlarda bir bükülme varsa ışının tamamen yok olması söz konusu olabilir Bu nedenle fiber kablolar genelde çok katmanlı korumalı imal edilir

3 FİBER OPTİK İLETİŞİM SİSTEMİ





Şekil 12’de optik bir iletişim hattının basitleştirilmiş blok diyagramı gösterilmektedir Hattın üç asal öğesi, verici,alıcı ve kılavuzdur

Verici şunlardan oluşur: analog ya da sayısal bir arabirim, bir gerilim- akım dönüştürücüsü, bir ışık kaynağı ve bir kaynaktan- fibere ışık bağlayıcı

Fiber kılavuz, ya aşırı saf cam ya da plastik bir kablodur

Alıcı ise şunları içerir: bir fiberden ışık dedektörüne bağlaşım aygıtı, bir fotodedektör, bir akım- gerilim dönüştürücüsü, bir yükselteç ve analog ya da sayısal bir arabirim

Fiber optik bir vericide, ışık kaynağı sayısal ya da analog bir sinyal tarafından modüle edilebilir Analog modülasyonda, giriş arabirimi empedansları eşler ve giriş sinyal genliğini sınırlar Sayısal modülasyonda, başlangıçtaki kaynak zaten sayısal biçimde olabilir; eğer kaynak bilgi sayısal değil de analog biçimde ise, sayısal darbe akışına dönüştürülmesi gerekir Kaynak bilgi analog olduğunda, arabirimde ek olarak bir analog/sayısal dönüştürücü bulunmalıdır

Gerilim- akım dönüştürücüsü, giriş devreleriyle ışık kaynağı arasında elektriksel bir arabirim vazifesi görür Işık kaynağı, ya ışık yayan bir diyod (LED) ya da enjeksiyon lazer diyodudur (ILD) Bir LED ya da bir ILD tarafından yayılan ışık miktarı, sürme akımının miktarına eşittir Gerilim- akım dönüştürücüsü, bir giriş sinyal gerilimini, ışık kaynağını sürmede kullanılan bir akıma dönüştürür
Kaynaktan fibere bağlayıcı, mekanik bir arabirimdir İşlevi, kaynaktan yayılan ışığı fiber optik kabloya bağlamaktır

Fiber optik, cam ya da plastik fiber çekirdekten, bir koruyucu zarftan ve bir koruyucu kılıftan oluşmaktadır Fiberden ışık dedektörüne bağlaşım aygıtı da mekanik bir bağlayıcıdır Bu aygıtın işlevi, fiber kablodan mümkün olduğunca çok ışığı ışık dedektörüne bağlamaktır

Işık dedektörü çoğunlukla ya bir PIN (pozitif - saf - negatif ) diyod ya da bir APD'dir (çığ fotodiyodu) Gerek APD gerekse PIN diyod, ışık enerjisini akıma dönüştürür Dolayısıyla, bir akım- gerilim dönüştürücüsü gereklidir

Akım-gerilim dönüştürücüsü, dedektör akımındaki değişiklikleri çıkış sinyal gerilimindeki değişikliklere dönüştürür

Alıcı çıkışındaki analog ya da sayısal arabirim de elektriksel bir arabirimdir Eğer analog modülasyon kullanılıyorsa, arabirim empedansları ve sinyal düzeylerini çıkış devreleriyle eşler Eğer sayısal modülasyon kullanılıyorsa, arabirimde bir de sayısal- analog dönüştürücü bulunmalıdır

31 IŞIK KAYNAKLARI

Temel olarak, fiber optik iletişim sistemlerinde ışık üretmede yaygın olarak kullanılan iki aygıt vardır : ışık yayan diyodlar (LED'ler) ve enjeksiyon lazerli diyodlar (ILD'ler) Her iki aygıtın da avantajları ve dezavantajları vardır ve birine oranla öteki aygıtın seçilmesi, sistem gerekliliklerini bağlı olarak yapılır