FiBER OPTiK HABERLESME SiSTEMLERi
Konular:
3) Temel ısık kavramları
4) Isıgın fiber optikte yayınımı
5) Fiber optikte ısıgın modları. Tek mod ve çok mod kavramları
6) Fiber optik kablolarda kayıplar. Zayıflama, saçılma ve dispersiyon
7) Isık kaynakları: LED’ler ve laserler.
8) Foto detektörler.
9) Fiber optik düzenekler. Optik kuvvetlendiriciler
10) Optik haberlesme sistemleri.
1.1. Giris
Son 30 yıldır telekomünikasyon dünyasında büyük ilerlemeler yasanmıstır.
Özellikle 90’lı yıllarda internet çagının baslamasıyla telekomünikasyon alanında daha
fazla bant genisligine gereksinim duyulmustur. Bireysel ve kurumsal haberlesmede
giderek daha yüksek hızda haber iletimi talebi devam edecektir. Elektronik
sistemlerin bant genislikleri artık yetersiz duruma gelmistir. Yeryüzü mikrodalga
sistemleri çoktan maksimum kapasitelerine ulasmıs bulunmaktadır. Uydu sistemleri
de her geçen gün artan talebe ancak geçici bir rahatlama getirebilmektedir. Genis
kapasitelere cevap verebilecek ve yüksek kalitede hizmet saglayabilecek ekonomik
iletisim sistemlerinin gerekli oldugu açıkça ortadadır. Bu yüzden yüksek hızda veri
haberlesmesi talebinin karsılanması ancak optik haberlesme sistemleri ile olacaktır.
Bilgi tasıyıcısı olarak ısıgın kullanıldıgı iletisim sistemleri, son zamanlarda
oldukça ilgi görmektedir. Bu bölümde daha ileride görecegimiz gibi, ısık dalgalarını
yeryüzü atmosferinde yaymak zor ve elverissizdir. Fiber-optik, ısıgı kılavuzlayarak
çok uzun mesafelere iletilmesini saglayan cam veya plastik gibi malzemelerden
yapılan bir transmisyon ortamıdır.
Fiberin Tarihçesi
1854’te, John Tyndall, ısıgın bükülmüs bir band içindeki sudan
geçirebilecegini ve dolayısıyla ısıgın egilebilecegini gösterdi. 1880’de Alexander
Graham Bell, ısık demeti üzerinden bir ses sinyalini ileten ‘’Photophone’’ isimli aleti
buldu. Ancak elektrik sinyalini kullanarak ses iletisimini saglayan telefonu bulduktan
sonra bu çalısmasına devam etmedi. Photophone’un temel sorunu, ısık sinyalinin
havadan geçerken atmosferik olaylardan etkilenmesiydi. Örnegin, bulutlu bir havada
sinyal bozulabiliyordu. Aynı yıl, William Wheeler, içi kaplanmıs ısık borusunu
kullanarak ısıgı yönlendiren olaylar deneyler yaptı.
1888’de, Viyana’da Roth ve Reuss saglık bilimleri grubu, bükülmüs ısık
borularını insan insan vücudunun tanınmasında kullandılar.
1895’te, Fransız mühendis Henry Saint-Rene, bükülmüs cam borularından
yararlanarak görüntüleri aktarmaya yarayan bir sistem tasarımı gelistirdi.
1898 yılında Amerikalı David Simith, ameliyat lambası olarak kullanılabilen
bir bükülmüs cam borunun patenti için basvurdu.
1920’lerde _ngiliz John Logie Baird ve Amerikalı Clarence W.Hansell,
televizyon ve faksın ilk örnekleri sayılan saydam cam borulardan olusan ve
görüntünün iletilmesine yarayan cihazları için patent aldılar.
1930’da alman tıp ögrencisi Heinrich Lamm, ilk kez vücudun görünmeyen
yerlerini gözlemek amacıyla fiber optik kablolardan olusan bir sistem kurdu. Ancak
görüntüler oldukça yetersizdi ve patent alma girisimleri Hensell’in _ngiliz patenti
yüzünden geri çevrildi.
1954’te Hollandalı bilim adamı Abraham Van Heel ve _ngiliz bilim adamı
Harold H. Hopkins birbirlerinden bagımsız olarak görüntü paketleri konusunda
makaleler yazdılar. Hopkins, üzeri baska bir camla kaplanmamıs fiber kablo içinde
ısıgın iletimini anlatırken, Van Heel, fiber kablo üzerine kırılma indisi daha düsük bir
cam kaplamanın dıs etkenlerden ve diger fiber kablolardan etkilenmesini azaltacagını
buldu. O günlerde en büyük sorun, ısıgın fiber boru içinde yol alırken sinyalin
azalmasıydı.
1961’de American Optical’dan Elias Snitzer, tek modlu fiberlerin teorik
tanımlanmasını yayımladı. Snitzer’in düsüncesi, insan vücudunun içine bakmayı
amaçlayan saglık bilimlerindeki uygulamalar için uygundu ve kayıp, bir metrede
yaklasık bir desibel civarındaydı. Ancak iletisim aletlerinde kabul edilebilir ısık
siddeti kaybının kilometrede 10 veya 20 desibel’in üzerinde olmaması gerekir.
1964’te Dr. C. K. Kao, uzun mesafeli iletisimde kullanılan kritik özellikleri
fiber kablolar için tanımladı. Buna göre ısık siddeti kaybı kilometrede 10 veya 20
desibel olarak belirlendi. Kao, aynı zamanda kayıpları azaltmak için daha saf cam
kullanılması gerektigini belirtti.
1970’te arastırmacılar, eritilerek birlestirilmis, çok saf, erime sıcaklıgı ve
kırılma indeksi düsük olan silis üzerinde deneyler yapmaya basladılar. Arastırma
grupları cama ekledikleri degisik malzemelerle fiber damarındaki kırılma indeksini
fiber kabuguna göre çok az miktarda arttırarak günümüzde kullanılan fiber kabloları
elde etmeye basladılar. Cam konusunda uzman Robert Maurer, Donald Keck ve Peter
Schultz, ilk fiber optik kabloyu veya fiber optik dalga kılavuzunu buldular. Bu kablo
bakır kabloya göre 65.000 kat daha fazla bilgiyi binlerce kilometre uzaga
götürebilmekteydi.
1975’de, ABD hükümeti Cheyenne Mountain’da bulunan NORAD
karargahındaki bilgisayarları elektronik gürültüyü azaltmak amacıyla fiber kablo
kullanarak birbirine baglamaya karar verdi.
1977’de 2 km uzunlugundaki ilk fiber telefon iletisim hattı Chicago’da 672 ses
kanalıyla kullanılmaya baslandı.
Günümüzde uzun mesafe iletisim trafiginin %80’i fiber kablolar üzerinden
yapılıyor. Degisik firmalar tarafından üretilen yaklasık 25 milyon kilometrelik fiber
kablo kullanılıyor.
1.2. FİBER OPTİK KABLONUN AVANTAJLARI:
genis band aralıgı
elektromagnetik bagısıklık
karısma olmaması
çevre kosullarına karsı direnç
tesis kolaylıgı
güvenilirlik
maliyet
1.2.1. Genis Band Aralıgı
Yapıları geregi optik frekanslar daha genis bant genislikleri sagladıkları için,
fiber sistemler daha büyük bir kapasiteye sahiptir. Metalik kablolarda, iletkenler
arasında kapasitans ve iletkenler boyunca indüktans meydana gelir. Bu özellikler
metalik kabloların, bant genisliklerini sınırlayan alçak geçiren filtreler gibi hareket
etmelerine neden olur.
1.2.2. Elektromagnetik Bagısıklık
Fiber sistemler, manyetik indüksiyonun neden oldugu kablolar arası
karısmadan etkilenmezler. Cam ya da plastik fiberler elektrigi iletmeyen
malzemelerdir; bu nedenle fiber optik kablolarda, akım akısının meydana getirdigi
manyetik alan yoktur. Metalik kablolarda, karısmanın baslıca nedeni birbirine yakın
yerlestirilmis iletkenler arasındaki manyetik indüksiyondur.
1.2.3. Karısma (Diyafoni) Olmaması
Fiber kablolar, yıldırımın, elektrik motorlarının, floresan ısıgın ve diger
elektriksel gürültü kaynaklarının neden oldugu statik karısmadan etkilenmezler;
bunun bir nedeni de, fiber optiklerin elektrik iletmeme özelligidir. Ayrıca, fiber
kablolar enerji yaymazlar; dolayısıyla, diger iletisim sistemleriyle girisime yol
açmaları mümkün degildir. Bu özellik, fiber sistemleri askeri uygulamalara çok uygun
hale getirir; askeri uygulamalarda, nükleer silahların etkileri (EMP, elektromanyetik
darbe girisimi), klasik iletisim sistemleri üzerinde çok kötü sonuçlar yaratır.
1.2.4. Çevre Kosullarına Karsı Direnç
Fiber kablolar, çevre kosullarındaki büyük degisikliklere karsı daha
dirençlidir. Metalik kablolara oranla daha genis bir sıcaklık aralıgında çalısabilirler.
Aynı sekilde fiber kablolar, asındırıcı sıvılardan ve gazlardan daha az etkilenirler.
1.2.5. Tesis Kolaylıgı
Fiber kabloların monte edilmesi ve bakımı daha kolay ve daha güvenlidir.
Cam ve plastik fiberler iletken olmadıkları için, fiberler kullanıldıgında elektrik
akımları ya da gerilimlerinin yarattıgı tehlikeler yoktur. Fiberler, hiçbir patlama ya da
yangın tehlikesi olusturmaksızın, uçucu sıvıların ya da gazların çevresinde
kullanılabilirler.
Fiberler, metalik kablolardan daha küçük ve çok daha hafiftir. Dolayısıyla,
fiber kablolarla çalısmak daha kolaydır. Ayrıca, fiber kablolar daha az saklama alanı
gerektirir ve daha ucuza nakledilebilir.
1.2.6. Güvenilirlik
Fiber kablolar bakır kablolara oranla daha emniyetlidir. Kullanıcının haberi
olmaksızın fiber kablonun içine kaçak veya gizli bir baglantı yapmak imkansızdır. Bu
da fiberi, askeri uygulamalar açısından cazip kılan bir baska niteligidir.
Henüz kanıtlanmamıs olmasına ragmen, fiber sistemlerin metalik malzemede daha
uzun süre dayanacagı varsayılmaktadır. Bu varsayımın dayanak noktası, fiber
kabloların çevre kosullarındaki degisikliklere daha dayanıklı olmasıdır.
1.2.7. Maliyet
Fiber optik bir sistemin uzun vadeli maliyetinin, metalik bir sistemin uzun
vadeli maliyetinden daha az olacagı düsünülmektedir.
1.3. FİBER OPTİK KABLONUN DEZAVANTAJLARI
1) Mevcut sebekeye ayarlanmasında zorluklar çıkmaktadır. (bakır devre ve
fiberin uyusmaması)
2) Tesis edilmesi ve bakımı için özel egitimli teknik elemanlar gerekir.
3) Fiber optik kablo koptugunda ek yapılması zor ve pahalıdır.
1.4. OPTİK FİBERLERİN KULLANIM ALANLARI
Optik iletisim sistemleri; büyük olanaklar saglaması nedeniyle kısa sürede çok
genis kullanım alanları bulmustur. Bu sistemin kullanıldıgı çesitli alanlar asagıda
sıralanmıstır.
Zayıflamanın az, bant genisliginin büyük, kanal basına düsen maliyetin düsük
olması nedeni ile, uzun mesafeli büyük kapasiteli haberlesme sistemlerinde ve
orta mesafeli küçük kapasiteli sistemlerde,
Hem örneksel hem sayısal iletime olanak saglaması ve genis bantlı servis
verebildiginden özellikle santraller arası (jonksiyonlu) baglantıda,
Düsük kayıp, yüksek hız nedeni ile bina içlerindeki iletim sistemlerinde
(plastik fiberlerle),
Kapalı devre televizyon sistemlerinde,
Veri (data) iletiminde,
Elektronik aygıtların birbirleriyle baglantısında,
Havacılık alanında (radar), yüksek hız gerektiren aygıtlar arası ve uçak iç
donanımlarında,
Demiryolu elektrifikasyon ve sinyalizasyon uygulamalarında,
Yüksek gerilim iletkenlerinin içine fiber damarlar yerlestirilerek iletkenlerin,
enerji tasırken aynı anda haberlesmeyi de saglamasında,
Trafik kontrol sistemlerinde,
Reklam panolarında,
Tıp alanında kullanılan aygıtlarda,
Nükleer enerji santrallerin ve radyo aktif ısınların iletisimi bozdugu yerlerde
kullanılırlar.
1.5. FİBER TÜRLER_
- Plastik çekirdekli, plastik koruyucu zarflı
- Cam çekirdekli, plastik koruyucu zarflı(çogunlukla PCS fiber denir:plastik koruyucu
zarflı silika.)
- Cam çekirdekli, cam koruyucu zarflı(çogunlukla SCS denir:silika koruyucu zarflı
silika.)
Sekil.1
Plastik fiberlerin cam fiberlere oranla çesitli avantajları vardır. Birincisi,
plastik fiber daha esnektir ve bu nedenle camdan daha dayanıklıdır. Monte edilmeleri
kolaydır, basıca daha dayanıklı ve daha ucuzdurlar; üstelik cama oranla %60 daha
hafiftirler. Plastik fiberin dezavantajı, yüksek zayıflama özelikleridir; ısıgı cam kadar
verili yayamazlar. Dolayısıyla, plastik fiberlerin kullanımı nispeten kısa mesafelerle
(örnegin,tek bir bina ya da bir bina kompleksi dahili) sınırlıdır.
Cam çekirdekli fiberler düsük zayıflama özellikleri sergilerler. Ancak, PCS
fiberler SCS fiberlerden biraz daha iyiyidir. Ayrıca, PCS fiberler yayılımdan daha az
etkilenirler; dolayısıyla, askeri uygulamalar açısından daha caziptirler. SCS fiberler en
iyi yayılım özelliklerine sahiptir ve sonlandırılmaları. PCS fiberlere oranla daha
kolaydır. Ne yazık ki, SCS kablolar en dayanıksız kablolardır ve yayılıma maruz
kaldıklarından en fazla zayıflama bu kablolarda meydana gelir.
Sekil.2
Fiber optik kablolarla normal kabloları kıyasladıgımızda isin teknik yönü ve
sagladıgı avantajlar dısında maliyet açısından fiberlerin çok daha pahalı oldugunu
görürüz ancak kısa mesafeler için (1-5 km) ya da bilgi tasıma kapasitesi bakımından
fiberlerde kullanılan malzemeyle oynamak suretiyle hem fiyat uygunlugu hem de
ihtiyaca cevap vermek mümkün olmustur.
Fiberleri sınıflandırılırken ilk önce 2'ye ayrılırlar; kapasitesine göre ve
yapısına göre; yapısına göre 3'e ayrılırlar:
1.5.1. Cam Fiberler
Nüvesi ve kılıfı camdan imal edilir. Veri iletimi açısından en iyi performansı
gösterir. Yapımında kullanılan cam ultra saf silikon dioksit veya kuartz kristalidir.
malat asamasında indisi azaltmak için, flor veya bor, indisi artırmak için, germanyum
veya fosfor ile katkılanır.
1.5.2. Plastik Kaplı Silisyum Fiber
Cam nüveye plastik kılıfa sahiptirler. Fiyat olarak cam fiberlere göre daha
ucuz ama performans açısından daha verimsizdir.
1.5.3. Plastik Fiberler
En ucuz fiber tipidir. Nüvesi de kılıfı da plastiktir. Performansı en zayıf fiyatı
en uygun fiberdir genelde kaplamaları yoktur. Kısa mesafe iletisimi için uygundur.
Sekil.3 - Fiber Türleri
Fiber optik kabloların nüve tipine göre sınıflandırılmasından ve fiber
karakteristiklerinden bahsedecek olursak önce yapılacak sınıflandırma kırılma indis
profiline göre yapılacagı için kırılma indis profiline deginmek gerekir. Kırılma indis
profili nüve kılıf indisleri arasındaki iliskiyi tanımlar. _ki tip kırılma indisi vardır.
Kademeli indis ve dereceli indis. Bunu söyle açıklayabiliriz; Bir kademeli indis
fiberin uç kesitine baktıgımızda düz bir kesit görürüz. Bunun yorumu fiber nüvesinin
her noktasında aynı indis degerinin oldugudur. Yani enjekte edilen ısık nüvenin her
yerinde aynı dirençle karsılasır. Dolayısıyla bildigimiz sıradan yansıma kurallarına
göre nüve içerisinde yansıyarak ilerler. Buna göre nüve tipine göre ikiye ayırabilir
fiber optik kabloları:
1.5.4. Dereceli indis Fiber
Aynı kesit dereceli indis fiberden alınacak olursa nüvenin dısa dogru tıpkı bir
dıs bükey mercek gibi yay çizdigi görülür. Bunun anlamı ise nüvenin çok sayıda farklı
yogunluklarda cam tabakadan olustugudur. Bu durumda ısık nüve içerisinde kabaca
bir sinüs dalgası çizerek ilerler.
Sekil – 4
1.5.5. Kademeli indis Fiber
Çok modlu kademeli indis fiber en basit fiber tiplerinden biridir 100 – 970μm
arasında bir nüve çapına sahiptir. Nüve çapının daha fazla olması daha fazla mod
tasınması açısından faydalıdır. Ancak modal yayılma en çok bu tip fiberde olur.
Yayılma km basına 15-30 nano saniye olur. Rakam saniyenin milyarda 15- 30 u gibi
görünebilir ama bütün kodlama sistemlerinde hataya sebep olacak düzeydedir. Kabul
edilebilir yayılma miktarı km de 1 ns dir. Isık nüve içinde dereceli indis fiber gibi
sinüs dalgaları çizmek yerine tam yansıma kurallarına baglı zig zaglar çizerek ilerler.
Sekil.5
2. FİBER OPTİK KABLONUN ÇALISMASI
Fiberin çalısma prensibi temel optik kurallarına dayanır. Bir ısın demeti az
yogun bir ortamdan daha yogun bir ortama geçerken gelis açısına baglı olarak
yansıması ( tam yansıma) yada kırılarak ortam dısına çıkması (bu istenmeyen
durumdur) mantıgına dayanır.
Öncelikle fiber optik kablonun yapısına bir göz atalım. Kablo 3 kısımdan
olusur.
Sekil-6
Nüve: Isıgın içerisinde ilerledigi ve kablonun merkezindeki kısımdır. Çok saf
camdan yapılmıstır ve esnektir. Yani belirli sınırlar dahilinde egilebilir cinsine göre
çapı tek modlu veya çok modlu olusuna göre 8 mikrometre ile 100 mikrometre
arasında degisir (not: insan saçı 100 mikro metre civarındadır).
Kılıf: Tipik olarak 125 mikrometre çapında nüveyi saran ve fibere enjekte
edilen ısının nüveden çıkmasını engelleyen kısımdır aynı nüve gibi camdan
yapılmıstır ancak indis farkı olarak yaklasık %1 oranında daha azdır bu indis
farkından dolayı ısık ısını nüveye enjekte edildikten sonra kılıfa geçmez (asırı bir
katlanma ya da ezilme yoksa) ısın kılıf nüve sınırından tekrar nüveye döner ve böyle
yansımalar dizisi halinde nüve içerisinde ilerler.
Kaplama: Optik bir özelligi olmayan kaplama polimer veya plastik olabilir
bir veya birden fazla katmanı olabilir. Optik bir özelligi yoktur sadece fiberi darbe ve
soklardan korur.
Isıgın Ortamda ilerlemesi Sırasında Meydana gelen Olaylar:
a) Yansıma: Isık ortamda yol alırken kırılma indisinin degistigi bir baska
ortama geldiginden ara yüzeyden yansır.
1. Snell kanunu: Yansıma açısı gelme açısına esittir.
_ 1 = _2
b) Kırılma: Isık ortamda yol alırken kırılma indisinin degistigi bir baska
ortama geçtiginde farklı bir dogrultuda yol alır. 2. ortamda ısıgın dogrultusu 2. Snell
kanunu ile belirlidir.
n1. sin _ 1 = n2.sin_r
c) Saçılma (scattering):
d) Kırınım (Diffraction):
2.1. Isın Demetinin Fibere Enjekte Edilmesi
Gönderilecek ısın yada sinyal fiberin nüvesine enjekte edilir. Ancak fiber
içerisinde kılıfa geçmemesi için belirli bir açı dahilinde nüveye girmeli ki nüve kılıf
sınırından tam yansıma yapabilsin bu açıya kritik açı denir. Hesaplanması asagıdaki
gibidir.
Sekil.8 – Kırılma
Sekildeki kabul konisi olarak görülen bölüm kritik açının olusturdugu ve
tamamen fiber kablonun parametrelerine göre degisebilen bir konidir. Bu açılardan
küçük gelen her ısın demeti fibere girer. Formüldeki n1 nüve n2 kılıf indisleridir.
Nümerik açıklık ( Nümeric Aperture) :
2.2.ISIGIN DALGA BOYLARI VE SPEKTRAL GENİSLİK
Sekil.9 – Elektromagnetik spektrum
Her ısının bir dalga boyu vardır. Bu dalga boyu ısıgın görünür- görünmez yada
elektromagnetik spektrumda nerede ve ne özellikte oldugunu belirler. Örnegin
infrared (kızıl ötesi) ısınlar insan gözünün algılayabilecegi sınırın altındadır.
Bir ısın demetinin nüve içerisinde ilerleme hızı dalga boyuna baglıdır. Örnegin
mor olan yani mor renkli ısıgın dalga boyu 455 nm, kırmızı ısıgın dalga boyu 620 nm.
Bunun anlamı bu iki ısın fiber içinde aynı hızla ilerlemez. Kırmızı ısın aralarındaki
dalga boyu farkı kadar daha hızlı ilerler (her saykılda). Isıgın bu özelligi fiber optik
iletimde bir dezavantaj olarak geri döner(modal yayılma olarak).
2.3. MOD
Mod genel olarak bir fibere enjekte edilen her ısın seklinde tanımlanabilir ve
kısmen fiberin bilgi tasıma kapasitesini ifade eder. Her fiberin tasıyabilecegi mod
sayısı nüvenin çapına ve yapısına baglıdır. Fiberin iletebilecegi mod sayısı için ilk
önce normalize olmus nümerik açıklık frekansı (V) bulunur. Daha sonra iletilebilecek
mod sayısı (N) bulunur.
Sekil.10
4. FİBER OPTİK KABLOLARDA KAYIPLAR
Fiber optik kablolarda iletim kayıpları, fiberin en önemli özelliklerinden biridir.
Fiberdeki kayıplar, ısık gücünde bir azalmaya neden olur ve böylece sistem bant
genisligini, bilgi iletim hızını, verimliligi ve sistemin genel kapasitesini azaltır.
Baslıca fiber kayıpları sunlardır:
Sogurma kayıpları
Malzeme ya da Rayleigh saçınım kayıpları
Renk ya da dalga boyu ayrılması
Yayılım kayıpları
Modal yayılma
Baglasım kayıpları
4.1. SOGURMA KAYIPLARI
Fiber optikteki sogurma (yutma) kaybı, bakır kablolardaki güç kaybına benzer;
fiberin saf olmaması nedeniyle fiberde bulunan maddeler, ısıgı sogurur ve ısıya
dönüstürür. Fiber optikleri imal etmede kullanılan asırı saf cam, yaklasık %99.9999
saftır. Gene de, 1 dB/km arasındaki sogurma kayıpları tipik degerlerdir.
Fiber optikteki sogurma kayıplarına yol açan üç faktör vardır: morötesi
sogurma, kızılaltı sogurma ve iyon rezonans sogurması.
4.1.1. Morötesi sogurma
Morötesi sogurmaya, fiberin imal edildigi silika malzemesindeki valans
elektronları neden olur. Isık, valans elektronlarını iyonize ederek iletkenlik yaratır.
_yonizasyon, toplam ısık alanındaki bir kayba esdegerdir ve bu nedenle fiberin iletim
kayıplarından birini olusturur.
4.1.2. Kızılaltı sogurma
Kızılaltı sogurmaya, cam çekirdek moleküllerinin atomları tarafından
sogurulan ısık fotonları neden olur. Sogurulan fotonlar, ısınmaya özgü rastgele
mekanik titresimlere dönüstürülür.
4.1.3. iyon rezonans sogurması
iyon rezonans sogurmasına, malzemedeki OH-iyonları neden olur. OHiyonlarının
kaynagı, imalat sürecinde camın içinde sıkısıp kalan su molekülleridir.
iyon sogurmasına demir, bakır ve krom molekülleride neden olabilir.
4.2.MALZEME YA DA RAYLEIGH SAÇINIM KAYIPLARI
imalat sürecinde, cam çekilerek çok küçük çaplı uzun fiberler haline getirilir.
Bu süreç esnasında, cam plastik haldedir (sıvı ya da katı halde degil). Bu süreç
esnasında cama uygulanan germe kuvveti, soguyan camda mikroskopla görülmeyecek
kadar küçük düzensizliklerin olusmasına neden olur; bu düzensizlikler fiberde kalıcı
olarak olusur. Isık ısınları, fiberde yayınım yaparken bu düzensizliklerden birine
çarparsa kırınım meydana gelir.
Kırınım, ısıgın birçok yönde dagılmasına ya da saçılmasına yol açar. Kırınım
yapan ısıgın bir kısmı fiberde yoluna devam eder, bir kısmı da koruyucu zarf
üzerinden dısarı kaçar. Kaçan ısık ısınları, ısık gücünde bir kayba karsılık gelirler.
Buna Rayleigh saçınım kaybı denir.
4.3. YAYILMA ( Dispersiyon ) KAYIPLARI
Daha önce de belirtildigi gibi, bir ortamın kırılma indisi dalga boyuna baglıdır.
Isık yayan diyodlar(LED'ler) çesitli dalga boylarını içeren ısık yayarlar. Bilesik ısık
sinyalindeki her dalga boyu farklı bir hızda ilerler. Dolayısıyla, bir LED'den aynı
zamanda yayılan ve fiber optikte yayınım yapan ısık ısınları, fiberin en uç noktasına
aynı anda ulasmazlar. Bunun sonucu olarak, alma sinyalinde bozulma meydana gelir;
buna kromatik bozulma denir.
4.3.1 MODAL YAYILMA
Modal yayılmanın ya da darbe yayılmasının nedeni, bir fiberde farklı yollar
izleyen ısık ısınlarının yayınım sürelerindeki farktır. Modal yayılmanın yalnızca çok
modlu fiberlerde meydana gelebilecegi açıktır. Dereceli indeksli fiberler kullanılmak
suretiyle modal yayılma önemli ölçüde azaltılabilir; tek modlu kademe indeksli
fiberler kullanıldıgında ise hemen hemen bütünüyle bertaraf edilebilir.
Modal yayılma, bir fiberde yayınım yapmakta olan bir ısık enerjisi darbesinin
yayılarak dagılmasına neden olabilir. Eger darbe yayılması yeterince ciddiyse, bir
darbe bir sonraki darbenin tepesine düsebilir (bu, semboller arası girisime bir örnek
olusturmaktadır).
Çok modlu kademe indeksli bir fiberede, dogrudan fiber ekseni üzerinden
yayınım yapan bir ısık ısını,fiberi bir ucundan diger ucuna en kısa sürede kat eder.
Kritik açıyla çekirdek/koruyucu zarf sınırına çarpan bir ısık ısını, en çok sayıda dahili
yansımaya maruz kalacak. Dolayısıyla fiberi bir ucundan diger ucuna en uzun sürede
kat edecektir.
Modal yayılmayı azaltmanın 3 yolu vardır:
Kullanılacak fiberi daha az moda izin verecek sekilde seçmek, dolayısıyla daha
dar bant genisligine katlanmak .
Dereceli indis fiber kullanmak: dereceli indis fiber kullanıldıgında bütün ısınlar
dalga boyu ne olursa olsun nüvenin yapısından dolayı aynı yolu izleyeceklerdir.
Bu en etkili yöntemdir. Bant genisligi açısından da kısıtlama getirmez.
Tek modlu fiber kullanmak bu tip fiberde yalnız tek mod bulundugundan bir
gecikme söz konusu olmaz.
4.3.2 MALZEME YAYILMASI
Farklı dalga boyları (renkler) fiber nüvesi içerisinde farklı hızlarda hareket
eder. Ancak farklı ortamlarda da ortama göre de farklı hızlarda hareket eder. Isık
hızının malzeme (nüve) içerisindeki hızı hem nüve malzemesine hem de ısıgın dalga
boyuna baglıdır. Malzeme özelliginden kaynaklanan yayılmaya bu nedenle malzeme
yayılması denir. Bir kaynak normalde tek bir dalga boyunda ısık yaymaz. Bir çok
dalga boyundan ısık yayabilir. Bu dalga boyları aralıgı spektral genislik olarak
tanımlanabilir. Spektral genislik ledler için 35nm lazer için 2-3 nm dir. Örnekten de
anlasılacagı gibi kullanılan kaynak lazer ise malzeme yayılması çok daha az olur.
Örnegin lazer kaynagımızın 850nm de çalısmasını 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.
4.4. BAGLASIM KAYIPLARI
Fiber kablolarda, su üç optik eklem türünden herhangi birinde baglasım
kayıpları meydana gelebilir:ısık kaynagı-fiber baglantıları, fiber-fiber baglantıları ve
fiber fotodedektör baglantıları. Eklem kayıplarına çogunlukla su ayar sorunlarından
biri neden olur:yanal ayarsızlık, açısal ayarsızlık, aralık ayarsızlık ve kusursuz
olmayan yüzey.
4.4.1. Yanal Ayarsızlık
Yanal ayarsızlık, bitisik iki fiber kablo arasındaki yanal kayma ya da eksen
kaymasıdır. Kayıp miktarı, bir desibelin bes ila onda biri ile birkaç desibel arası
olabilir. Eger fiber eksenleri, küçük fiberin çapının yüzde besi dahilinde ayarlanmıssa,
bu kayıp ihmal edilebilir.
4.4.2. Açısal Ayarsızlık
Açısal ayarsızlıga bazen açısal yer degistirmede denir. Açısal ayarsızlık ikiden az ise,
kayıp 0.5 desibelden az olur.
4.4.3. Aralık Ayarsızlıgı
Aralık ayarsızlıgına bazen uç ayrılması da denmektedir. Fiber optiklerde ekler
yapıldıgında, fiberlerin birbiri ile temas etmesi gerekir. Fiberler birbirinden ne kadar
ayrı olursa, ısık kaybı o kadar fazla olur. _ki fiber birbirine baglantı parçasıyla
birlestirilmisse, uçlar temas etmemelidir. Bunun nedeni, iki ucun baglantı parçasında
birbiri ile sürtünmesinin fiberlerden birine ya da her ikisine birden hasara yol
açabilecek olmasıdır.
4.4.4. Kusursuz Olmayan Yüzey
iki bitisik kablonun uçlarının bütün pürüzleri giderilmeli ve iki uç birbirine
tam olarak uymalıdır. Fiber uçların dikey çizgiden açıklıkları 3'den az ise, kayıpların
0.5 desibelden az olur.
4.5. BÜKÜLME KAYIPLARI
Mikrobükülme ve makrobükülme kayıpları olmak üzere 2 çesittir.
Mikrobent kayıpları kablonun çesitli sebeplerden bükülmesinden dolayı
olusur. Eger ciddi boyutlarda bir bükülme varsa ısının tamamen yok olması söz
konusu olabilir. Bu nedenle fiber kablolar genelde çok katmanlı korumalı imal edilir.
3. FiBER OPTiK iLETiSiM SiSTEMi
Sekil-12
Sekil 12’de optik bir iletisim hattının basitlestirilmis blok diyagramı
gösterilmektedir. Hattın üç asal ögesi, verici, alıcı ve kılavuzdur.
Verici sunlardan olusur: analog ya da sayısal bir arabirim, bir gerilim- akım
dönüstürücüsü, bir ısık kaynagı ve bir kaynaktan- fibere ısık baglayıcı.
Fiber kılavuz, ya asırı saf cam ya da plastik bir kablodur.
Alıcı ise sunları içerir: bir fiberden ısık dedektörüne baglasım aygıtı, bir fotodedektör,
bir akım- gerilim dönüstürücüsü, bir yükselteç ve analog ya da sayısal bir arabirim.
Fiber optik bir vericide, ısık kaynagı sayısal ya da analog bir sinyal tarafından
modüle edilebilir. Analog modülasyonda, giris arabirimi empedansları esler ve giris
sinyal genligini sınırlar.
Sayısal modülasyonda, baslangıçtaki kaynak zaten sayısal biçimde olabilir;
eger kaynak bilgi sayısal degil de analog biçimde ise, sayısal darbe akısına
dönüstürülmesi gerekir. Kaynak bilgi analog oldugunda, arabirimde ek olarak bir
analog/sayısal dönüstürücü bulunmalıdır.
Gerilim- akım dönüstürücüsü, giris devreleriyle ısık kaynagı arasında
elektriksel bir arabirim vazifesi görür. Isık kaynagı, ya ısık yayan bir diyod (LED) ya
da enjeksiyon lazer diyodudur (ILD). Bir LED ya da bir ILD tarafından yayılan ısık
miktarı, sürme akımının miktarına esittir. Gerilim- akım dönüstürücüsü, bir giris
sinyal gerilimini, ısık kaynagını sürmede kullanılan bir akıma dönüstürür.
Kaynaktan fibere baglayıcı, mekanik bir arabirimdir. _slevi, kaynaktan yayılan ısıgı
fiber optik kabloya baglamaktır.
Fiber optik, cam ya da plastik fiber çekirdekten, bir koruyucu zarftan ve bir
koruyucu kılıftan olusmaktadır. Fiberden ısık dedektörüne baglasım aygıtı da mekanik
bir baglayıcıdır. Bu aygıtın islevi, fiber kablodan mümkün oldugunca çok ısıgı ısık
dedektörüne baglamaktır.
Isık dedektörü çogunlukla ya bir PIN (pozitif - saf - negatif ) diyod ya da bir
APD'dir (çıg fotodiyodu). Gerek APD gerekse PIN diyod, ısık enerjisini akıma
dönüstürür. Dolayısıyla, bir akım- gerilim dönüstürücüsü gereklidir.
Akım-gerilim dönüstürücüsü, dedektör akımındaki degisiklikleri çıkıs sinyal
gerilimindeki degisikliklere dönüstürür.
Alıcı çıkısındaki analog ya da sayısal arabirim de elektriksel bir arabirimdir.
Eger analog modülasyon kullanılıyorsa, arabirim empedansları ve sinyal düzeylerini
çıkıs devreleriyle esler. Eger sayısal modülasyon kullanılıyorsa, arabirimde bir de
sayısal- analog dönüstürücü bulunmalıdır.
3.1 ISIK KAYNAKLARI
Temel olarak, fiber optik iletisim sistemlerinde ısık üretmede yaygın olarak
kullanılan iki aygıt vardır : ısık 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 baglı olarak yapılır.
3.1.1. Isık Yayan Diyodlar
Temel olarak, ısık yayan diyod (LED) yalnızca bir P-N eklem diyodudur.
Çogunlukla, alüminyum galyum arsenit (AlGaAs) veya galyum arsenit fosfit (GaAsP)
gibi yarı iletken bir malzemeden yapılır. Ledler ısıgın dogal emisyonla yayarlar; ısık,
elektronlar ile deliklerin yeniden birlesiminin bir sonucu olarak yayılır. Diyod ileri ön
gerilimli oldugunda, P-N eklemi üzerinde azınlık tasıyıcıları meydana gelir. Azınlık
tasıyıcıları eklemde, çogunluk tasıyıcıları ile yeniden birlesip, enerjiyi ısık seklinde
verirler. Bu süreç, temel olarak klasik bir diyottaki süreç ile aynıdır; aradaki fark
sudur: LED'lerde belli yarı iletken malzemeler ve katkılama maddeleri, süreç ısıma
yapacak (foton üretecek) sekilde seçilir. Foton, elektromanyetik dalga enerjisinin bir
nicesidir. Fotonlar ısık hızında ilerleyen parçalardır, ancak duragan halde iken
kütleleri yoktur. Klasik yarı iletken diyotlarda (sözgelimi, germanyum ve silisyum),
süreç temel olarak ısıma yapmaz ve foton üretimi olmaz. Bir LED imal etmek için
kullanılan malzemenin enerji aralıgı, LED'den yayılan ısıgın görünür ısık olup
olmadıgını ve ısıgın rengini belirler.
En basit LED yapıları, sade eklemli, epitaksiyel olarak büyütülmüs veya tek
dagılmıs aygıtlardır. Epitaksiyel olarak büyütülmüs LED'ler, genellikle silisyum
katkılı galyum arsenitle yapılırlar. Bu tür LED'den yayılan tipik bir dalga boyu 940
nm'dir; 100 mA'lik ileri yönde akımda tipik çıkıs gücü ise 3 mW'tır. Düzlemsel
dagılmıs (sade eklemli) LED'ler 900 nm'lik bir dalga boyunda yaklasık 500 mW çıkıs
yaparlar. Sade eklemli LED'lerin önde gelen dezavantajı, ısık emisyonlarının yönlü
olmayısıdır; bu da bu tür diyotları fiber optik sistemler açısından kötü bir seçenek
haline getirir.
Düzlemsel karısık eklemli LED, epitaksiyel olarak büyütülmüs LED'e oldukça
benzer; aradaki fark, düzlemsel karısık eklemli LED'de geometrik tasarımın, ileri
yönde akımı aktif katmanın çok küçük bir alanına yogunlastıracak sekilde yapılmıs
olmasıdır. Bu yüzden, düzlemsel karısık eklemli LED'lere oranla çesitli avantajları
vardır.
Bu avantajlar sunlardır:
Akım yogunlugundaki artıs, daha parlak bir ısık spotu olusturur.
Emisyon yapan alanın daha küçük, yayılan ısıgı bir fibere baglamayı
kolaylastırır
Etkili küçük alanın kapasitansı daha düsüktür; bu da düzlemsel karısık eklemli
LED'lerin daha yüksek hızlarda kullanılmasını saglar
3.1.2. LAZERLER
Lazer ( Laser: Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation ) ,
uyarılmıs emisyon ısıması ile ısıgın kuvvetlendirilmesi kelimelerininbas harflerinden
olusmus bir kelimedir.
Lazer ısıgının temel özellikleri söyle özetlenebilir:
a) Isımayla ortaya çıkan ısık sinyalleri arasında faz uyumu vardır (coherence)
b) Üretilen ısıgın bant genisligi çok dardır (2__ = bir kaç pm). Hemen hemen
monokromatik ( tek renkli) ısık üretilir.
c) Isık çok iyi odaklanmıs olarak üretilebiliyor.
Genel olarak lazerleri yapıldıgı malzemeye göre sınıflandırırsak:
a) Gaz lazerler: Isıgın üretilmesi bir gaz ortamında gerçeklesir. Mesela, yüksek
güçlü karbon (CO2) lazerler kesme, delme ve kaynak cihazlarında kullanılır.
b) Sıvı lazerler: Örnegin dye lazerler var.
c) Katı lazerler: Örnegin ruby lazerler. Yarıiletken lazerler de bu gruptadır.
d) Fiber lazerler
Fiber optik haberlesmede yarıiletken lazerler kullanılır.
Lazer olayının gerçeklesmesi için ısık üretilen ortamda 2 karsılıklı yüzeyde
yansıtıcı aynalar olması gerekir. Ayrıca ısık veya akım pompası olması gerekir.
Lazerin çalısması LED e benzer. Belli bir esik akımının altında normal LED
gibi çalısır. Kritik esik akımı asıldıgında iyonizasyon enerji seviyesinde artıs olusur.
Rekombinasyon olayları meydana geldiginde üretilen fotonların olusturdugu ısık
aynalar arasında yansımalar olusturur. Bu sırada bu ısıgın uyarmasıyla aynı fazda ve
hemen hemen aynı dalga boyunda fotonlar ürer. Ortamda giderek artan ısıgın bir
kısmı kısmi geçirgen yüzeyden dıs ortama çıkar. Akımın artırılmasıyla emisyon
verimi üstel olarak artar ve doymaya ulasır.
Asagıdaki sekilde beyaz ısık, monokromatik ısık ve lazer ısıgı karsılastırılmaktadır.
4. ISIK DETEKTÖRLER_
Fotodetektör olarak daha çok fotodiyotlar kullanılır.
En çok kullanılan iki fotodiyot: PIN ve APD lerdir.
Diyodda pn jonksiyon bölgesine gelen fotonlar burada absorbe edilerek
serbest elektronların üremesine yol açar. Bu sırada jonksiyon bölgesinde
iyonizasyonla bir gerilim olusur. Fotodiyodun ucları birlestirilirse bu gerilim üretilen
elektronları süpürerek bir foto akım akmasını saglar.
Fotodetektör parametreleri sunlardır:
5. FİBERLERDE ARA BAGLANTI KABLOSU VE KONNEKTÖRLER
5.1. Ara Baglantı Kablosu (pig-tail)
Fiber damardaki optik sinyalin damardan sisteme veya sistemden damara
geçis yapılabilmesi için kullanılan ve bir ucunda birlestirici yani konnektör bulunan,
sıkı tüplü olarak üretilmis içinde yalnız tek bir fiber damar bulunan özel kablolardır.
3-10 m uzunlugunda üretilmektedir.
5.2. Konnektör
Sistemden alınan optik sinyalin en az kayıpla fiber damara geçmesini (vida
veya geçme yöntemiyle tutturularak) saglayan malzemelerdir. Optik fiber ara
baglantı kablolarının bir ucunda bulunur.
5.3. Çıplak Fiber Adaptörü
Optik fiber ara baglantı kablosu baglantısı yapılmadıgı durumlarda (geçici
olarak) optik sinyalin geçisini saglamak için kullanılır. Fiber adaptörünün vidalı veya
geçme kısmı sistem veya U linke baglanırken diger kısmı düzgün kesilmis çıplak fiber
damarı gerip sıkıstırarak ileri -geri hareketinin engelleyecek sekilde yapılmıstır.
Birlestiriciden farklı bir kaynak yapma ve sınırlı esneklik gibi olumsuz yönleri
olmayıp istenildigi an fiber damardan ayrılabilir. Degisik yapıda olanları mevcuttur.
5.4. U Link
Konnektörleri veya çıplak fiber adaptörlerini (fiziksel olarak) karsı karsıya
getirerek ısıksal sinyalin bir noktadan diger bir noktaya geçisini saglayan
malzemedir.
Bu geçis, bir damardan diger bir damara, damar ile sistem arasında veya ayrı
iki sistyem arasında oalbilir. Sabit ve esnek olarak kullanılabilen degisik yapıda
olanları bulunmaktadır.
5.5. Zayıflatıcılar (optik potlar)
Optik zayıflatıcı; sistemin çalısma sınırından daha çok, gelen optik gücünü
düsürmek için kullanılır. Zayıflatıcılar sinyali 0-25 dB' ye kadar zayıflatabilir.
Zayıflatma gelen ısık ile giden ısık arasındaki geçis aralıgını azaltarak veya
çogaltarak geçen ısıgın miktarını ayarlama ilkesine dayanır. _stenilen zayıflatma
degeri (sistemin çalısma sınırları) elde edilince zayıflatıcı üzerindeki ayar vidası ile
sabitlenir. Yapısı çift konnektörlü olup optik ara baglantı kablosu(pig-tail) gibidir.
FiBER KABLO ÖRNEKLERi
Kaynaklar:
1) Wayne Tomasi, “Elektronik _letisim Teknikleri”,
Milli Egitim Bakanlıgı yayını. Prentice Hall yayınından çeviri.
2) Sedat Özsoy, ” Fiber Optik ”
Birsen Yayınevi, 2001
9.3. FiBER OPTiK TERiMLER SÖZLÜGÜ
- A -
Attenuation/Zayıflama Bir sinyali bir kablo veya devrede ilerlediginde genliginde
olusan azalmadır. Bir oranın logaritması olarak ölçülür. Desibel (dB) olarak ifade
edilir.
Attenuator/Zayıflatıcı Bir fiberdeki optiksel güç artırımını azaltan pasif bir optikal
komponenttir.
- B -
Backreflection, optical ...loss /Geri yansıma, optikal dönüs kaybı. Hava ve cam
arasındaki yıgın yansıma miktarı farkından dolayı bir fiberin sonundaki çatlaklık veya
parlaklıktan dolayı yansıyan ısık. Genellikle düsen ısıgın %4’ününü düsen ısıga oranı
dB olarak ifade edilir.
Baglantı Elektronik devrelerde (veri) alısverisini saglayan komponentler ve teknoloji.
Balun Dengelenmemis bir koaksiyel iletim hattını dengeli bir hat ile islestiren bir
devre. Aynı zamanda 300 ohm dengelenmis empedans, 75 ohm dengesiz empedansa
çevrilebilir. Yani bir tranformatör görevi de yapar.
Bant Saniyedeki veri iletim hızının ortalama birimidir (500 bant = 500 bit/saniye).
Bant genisligi Sinyal frekanslarının oranı veya fiber optik komponent, baglantı veya
networkün bit oranında çalısacagı oran.
Bend loss/Bükülme kaybı a) Fiberin sınırlı ya ..... bir egilimle kıvrılması ya da b)
Fibere dısarıdan gelen fiziksel darbelerden dolayı olusan zayıflama sekli.
Binder/Baglayıcı Birlestirilmis kablo komponentlerini bir arada tutan bant veya tel.
Bozulma Bir dalga formu veya sinyaldeki istenmeyen degisimler.
BPS Saniyedeki bit sayısı. Saniyede iletilen ikili bitlerin sayısıdır: (mbps), (gbps).
Brandwidth/Bant genisligi Belirli bir frekans bandının alt ve üst limitleri arasındaki
farktır (Hz cinsinden).
Breakdown voltage/Arıza voltajı _ki iletken arasındaki izolasyonun bozulup elektrik
arkının olustugu voltaj, gerilim degeri.
Breakout Bir veya birden fazla iletkenin çoklu bir iletkenden ayrılarak ama hatta
baglı devrelere baglandıgı nokta veya noktalardır.
Buffer Bir optikal fiber üzerindeki koruyucu tabaka.
Bükülme çapı Düz, yuvarlak, fiber optik veya metalik kablonun herhangi zıt bir etki
olmaksızın bükülebildigi yarıçap.
Bükümlü per Bir arada bükülmüs aynı uzunluktaki iki ayrı uzunluktaki izole
iletkenlerin olusturdugu çift, bükümlü per.
Bükümlü per kablo Bir veya daha fazla bükümlü perden yapılmıs olan kablo.
Byte Bir grup bitisik ikili rakam (8 bit).
- C -
Cladding Bir optikal core’u saran ve ısık yansımasına izin veren bir materyal. Core’u
sararak iletilen ısıgın yüzeyde dagılmasına engel olur. Bir baskasının üzerine
uygulanan bir metal katmanı.Cladding, genellikle iletkenligi artırmak ve paslanmayı
azaltmak için tercih edilir.
Core Bir optikal fiberin ısık tasıyan ortadaki parçası, ısıgı yansıtması cladding’den
fazla olan kısım. Bir kablonun ortasındaki bölüm. Uygulamada en çok bir koaksiyel
kabloda görülür. Core, merkezi iletkendir ve dielektrik materyal, core üzerine
uygulanır.
Corona Potansiyel egimi kesin bir degere ulastıgında sonuçlanan bir iletkendeki
gazların iyonlasması.
Coupler Isıgı birden fazla fibere bölen veya toplayan optikal devre.
Coupling Direk elektriksel baglantı olmaksızın bir devrenin iki veya daha fazla
kablosu veya komponenti arasında enerji transferi gerçeklesmesi.
Coverage Bir metal koruyucunun ana yüzeyi ne derece kapladıgının göstergesidir. %
olarak ifade edilir.
CPS Cycle per second’un (frekans) kısaltmasıdır (Hz).
Cut-off wavelength Dalga uzunlugu ötesinde sadece singlemode fiberin yayılma
propagationın bir modunu saglar.
- D -
dB (mm) odBm’nin 1 mikrowatt’a esit oldugu sinyal gücünün kesin ölçümüdür. dB
ile karsılastır.
Desibel Bir desibel bir belin on katıdır ve güç oranının 10 kez logaritmasına, voltaj
oranının 20 kez logaritmasına veya akım oranının 20 kez logaritmasına esittir.
Desibeller aynı zamanda akustik gücü ifade etmek için kullanılır. Sesin görünür
seviyesi gibi, desibel sıfır dB olarak kabul edilen referans ile karsılastırma
yapıldıgında gerçek bir seviyeyi ifade eder.
- E -
Emilme Optikal gücün ısıya dönüsmesi sonucu fiber optikteki zayıflamanın miktarı.
- F -
Fiber distributed data (FDDI) 100 Mbps’e kadar degisen verilerle birlikte fiber
optik linkler için ANSI standardı. Saniyede 100 megabit interface yerel alan agı için
standart.
Fiber kanalı Tartılabilir, yüksek hızlı, seri data transferi arayüzü standardı.
Fiber optik _letisim ve sinyal için optik fiberlerden ısık geçisi.
Fider kablosu Bir CATV sisteminde ana amplifikatörlere giden ana iletim kablosu.
Ana kablo olarak adlandırılır.
Fresnel yansıması Geri yansıma, optik return loss, hava ve camın refraktif
indislerinin farkı nedeniyle olusmus fiberin parlak ucundan yansıyan ısık. Tipik
olarak %4 ısık olayı.
Full duplex (FDX)/Tam dubleks Es zamanlı, iki yollu, her iki yönde bagımsız
transmisyon.
Fusion splicer/Füzyon ekleme Fiberleri kullanarak veya agırlandırarak fiberleri
ekleme.
- G -
GigaHertz (GHz) 1 milyar hertz’e esit frekans birimi.
Graded-index fiber Core’un refraktif indeksinde cladding’i azaltmaya yönelik,
parabolik egri seklinde multi-mode optik fiber çesidi.
Gürültü Bir kablo veya devrede, sistemden normal olarak geçen sinyali engelleyen
herhangi bir dıs sinyal.
- H -
Half-dublex Her iki yönde de transmisyon -es zamanlı olmadan- paketlerin
gönderilip alınmasına degisik zaman aralıklarında izin verir. Full dubleks ile
kıyaslayınız.
gibi dıs etkilere dayanıklı, metalden metale veya kaynak satıslı paketleri anlatmak için
kullanılır.
Hertz (HZ) 1 saniyede bir sinyalin yaptıgı kutuplasmadaki degisim sayısı. Frekans
belirtisi, saniyedeki döngülerin yerini alır.
Hibrid kablo _ki veya daha fazla fiber çesidini içeren fiber optik kablo; 62,5 μm
multi-mode ve single-mode gibi.
High speed serial dataconnector (HSSDC) Yüksek hızlı seri veri konnektörü.
Yüksek hız seri data konnektörü ve kablo tüm korumadır, kontrollü empedans fiber
kanalı, 55A uygulamaları ve diger öteki standartlar için düsünce asamasında olanlar
için sistemin baglantısını kurar.
- I -
Insertion loss/Ekleme kaybı Sistemin çıktısını önceden tanımlayarak ve cihazın
sisteme eklenmesinden sonra bir kablo veya komponentin zayıflama ölçüsü.
Insulation crimp Bir telin izolasyonu etrafında olusturulan terminal eklemesi veya
temasının alanı.
ISO Uluslararası Standartlar Organizasyonu; bilgisayar standartlarını ilerleten ve ag
iletisimi için OSI modelini gelistiren kurum. Bilgisayarlar, veri iletisimi ve diger
alanlar için dünya çapında standartları gelistirme ve kurmaktan sorumlu uluslararası
“Ana Kurulus”.
- K -
Kanal Çıplak tel veya kablonun ilerledigi metal veya plastik kanal. Tel veya kabloyu
koruma amaçlı kullanılır ve metal olanları kabloyu yangın tehlikesine karsı da korur.
Kapasitans _Ietkenler arasındaki bir dielektrik materyalin bir potansiyel farkı ile
enerji depolayabilmesi özelligidir. Ölçü birimi faraddır. Kablo kapasitansı genelde
picofaradlar seviyesinde ölçülür.
Kategori TIA/EIA tarafından belirlenen ve kablonun iletim performansını gösteren
bir degerdir.
Kbps Bir saniyedeki kilobit sayısı. Bir saniyedeki 1,000 bit.
Kılıf _Ietkenler için mekanik koruma saglamak için izole iletkenler üzerine dıs kılıf
kaplama. Korumalı transmisyon hattının dıs iletme yüzeyi olarak da bilinir.
Koalsiyel kablo Bir metalik tüp veya koruma içine yerlestirilmis bir iletken
(koruyucu veya tüpten dielektrik malzemeyle ayrılmıs) ve izole dıs kılıftan olusan
silindirik iletim hattıdır.
Konnektör Bir tel veya kablodan bir digerine elektrik akımının geçmesine izin
vermesi için dizayn edilmis olan bir devre. Bir konnektör kablo veya telde herhangi
bir bozulma, kırılma olmaksızın baska bir kablo veya devreye veri ve elektrik akımı
geçisini kesebilir.
Koruma kılıfı Koruma malzemesiyle kaplanmıs bir kablonun optik yüzdesi.
Kromatik dagılım Isık hızına baglı dalga boyu uzunlugunun neden oldugu bir
darbenin optikal dalga yolundaki anlık yayılmasıdır.
- L –
LAN/Yerel alan agı Yerel alan agı. Küçük bir alana servis yapmak için tasarlanmıs
herhangi bir kullanıcı sayısını birlestiren veri agı.
Lay Tek bir tel veya iletken için bir tel veya kablo ekseni boyunca bir iletken veya
kablonun ekseni etrafında tam bir tur yapabilmek için ölçülen uzunluk.
Lay direction Kablonun ekseni boyunca bakıldıgında bir kabloda spiral bükümün
ilerlemesinin yönü. Yayılma yönü sol veya sag olabilir.
Lazer Dar bir ısıkla uygun ısık kaynagı ve dar bir spektral bant genisligi (2 nm
kadar).
LF (Low frequency) Alçak frekans. Federal _letisim Komisyonu tarafından dizayn
edilen radyo spektrumunda 30’dan 300 kHz’e kadar degisen frekans bandı.
Light emitting diode/LED kaynagı P-N birlesimiyle olusan uygun ısık gönderen yarı
iletken cihaz. Isık yogunlugu elektriksel akıma açık bir sekilde oransaldır.
Local area network/Yerel alan agı Yüksek veri oranlarına azaltımla (100 Kbps’den
155 Mbps’ye) sınırlı bir cografi alana sınırlandırılan veri iletisim sistemi (6 mile veya
10 km’ye kadar). Alan; tek bir binadan, birkaç binadan veya kampüs tipi düzenlemeyi
öngörür. Ag, bazı switchleme teknolojisi çesıtlerini, ortak tasıyıcı devir kullanmaz,
her ne kadar toplu ve özel networklere sahip olsa da kullanılmaktadır.
Loose tube Kablolanan bir fiberi çevreleyen, çogunlukla su bloklama jeliyle
doldurulmus koruyucu tüp.
Loose tube kablo Kablo dizaynı tipi; öncelikle bina dısı kullanım için: Bir veya
birden fazla fiber, sert plastik tüplerin içerisindedir. Fiberler 250 mikrona
bufferlanmıstır.
- M -
Mbps Saniye basına megabit, bitlerin sayısı, bir saniyede iletilen milyon bit.
Megahertz (MHz) Bir milyon hertze esit frekans birimi (bir saniyede bir milyon
hertz).
Micron/Mikron Metrenin milyonda biri.
Microwave Uzak kızılötesi ve geleneksel radyo frekans oranı arasında olan
elektromanyetik spektrum bölümü. Mikrodalga frekans oranı 1 GHz’den 300 GHz’e
erismektedir. Mikrodalgalar genellikle noktadan noktaya baglantılarda kullanılır;
çünkü ısık demetinin içine kolayca yogunlasabilirler.
Mikrobending Az bir mikrometrenin aynı eksende yerine geçme durumunu kapsayan
fiber egriligi ve milimetrenin uzaydaki dalgaboyu. Mikrobendler ısık kaybına ve
sonuç olarak fiberin zayıflamasının artmasına neden olurlar.
Modal dispersion/Modal yayılma Bir optik fiberde degisik mesafelerde ve hızlarda
giden çift ısın için yayılan atıs.
Mode field diameter (MFD)/Mode alan çapı Singlemode fiberde optik enerjinin
çapı. Çünkü MFD serit çapından daha büyüktür. MFD pratik bir parametre olarak
serit çapının yerini alır.
Mode mixing/Modkarısımı Yayılma hızlarında multimode fiberin degisik
modlarının degiskenlik göstermesi. Birbirlerinden bagımsız yayılmaları ne kadar uzun
olursa, fiber bant genisligi multimode sapması fiber uzunlugu ile ters orantılı olarak
degisir. Fiber geometrisi ve indeks profilinin homojen olmaması ve asamalı enerjinin
degisik hızlardaki modları arasında degiskenlik olması sonucu ortaya çıkmaktadır. Bu
mod karısımına göre uzun multimode fiberler shod fiberlerdeki Iineer extrapolasyonla
edinilen degerden daha büyüktür.
Mode/Mod Bir optik fiberde ilerleyen tek elektromanyetik dalga.
Monokromatik Tek bir dalga boyunu kapsar. Pratikte, radyasyon monokromatik
olamaz ama daha dar dalga uzunlugu bandı gösterir.
Mono-mode fiber Singlemode fibere bakınız.
MT-RJ MT-RJ Anlasması tarafından (AMP, Siecor, HP, Fujikura, US Conec.)
gelistirilmis MT-RJ fiber optik konnektörü.
Multimode Isıgın çift modunu gönderen cihaz veya tasıyan fiber.
- N -
Numerical aperture (NA) Bir fiber için açısal kabulün ölçüsü. Yaklasık olarak kabul
konisinin yarı açısının sinüsüdür.
- O –
Optical waveguide optical fiber Düsük zayıflamanın optik saydam malzemesini
içeren ve bu seritin daha düsük refraktif indeksinin optik saydam malzemenin
cladding içerikle dielektrik waveguide serit. Sinyailerin Lightwaveler ile iletimi için
kullanılır ve seyrek olarak fiber olarak refere edilir. Ek olarak bazı optik
komponentlerde laser diodeler -ki bunlara da optik waveguide’lar denir- düzlemsel
dielektrik waveguide durumları vardır.
Optik fiber Camın ince filamenti. Isık seklinde bilgi tasıyabilen serit ve cladding
içeren optik eleman.
Optik kayıp Fiberler, coupler’lar boyunca iletilen ısıgın transfer edilirken kaybettigi
optik güç miktarı.
OSI Açık sistem baglantısı; ISO tarafından gelistirilen LAN iletisim modeli.
OTDR/Optik Zaman Alan Refraktörü Optik bir etkinin fiber boyunca ölçüldügü
yerde ve girdilere yansımalarda zamanın bir fonksiyonu olarak bir fiberi karakterize
etmek için bir yöntem. Zayıflama katsayısını uzaklıgın bir fonksiyonu olarak zararları
ve diger lokal kayıpları tanımlamakta, tahmin etmede yararlıdır.
- P -
Pigtail Bir uçta sonlanmıs konnektörlere sahip fiber optik kablo. Kablo birlesimine de
bakınız.
Plastik optik fiber Plastik optik fiber, cam optik fiberden daha ucuz oldugu için
masaüstü fiberi destekleyecek sekilde dizayn edilmistir.
Preform Optik fiber dalga boyundan cam durumu.
Primary coating/Ön kaplama Üretim sırasında alanın güvenirligini koruyan fiberin
cladding yüzeyine direk olarak uygulanan plastik kaplama.
- R -
Receiver/Alıcı Bir fiber optik sistemde ısık enerjisini elektriksel enerjiye çeviren
elektronik paket.
Reflection loss/Yansıma kaybı Bir çizgi süreksizliginde gücün yansımasına göre
kaybolan sinyal parçası.
Refraktif index Bir vakumda ısık hızının transmisyon çevresindeki hızına oranı.
- S -
SC Optik fiber konnektör tipi. SC, ST gibi 2,5 mm demir kullanır, push-pull
eklemeye izin veren yuvada durmaktadır ve konnektörün kaldırılması adaptörü
olusturmaktadır. Hızlı veri agları için seçimin konnektörü olmaktadır.
Spectral bandwidth/ Spektral bant genisligi Aydınlatma gucünün en fazla ve bunun
yarısı oldugu dalga boyları arasındaki fark.
- T -
Transmitter Bir fiber optik sistemde elektrik enerjisini ısık enerjisine çeviren
elektronik düzen.
- U -
UHF Ultra high frekans; 300-3,000 MHZ arası.
- V –
Velocity of propagation (VP) Belirli uzunluktaki bir kablodaki elektrik
enerjisinin iletim hızının aynı mesafede boslukta ısık hızına oranı. Genelde % olarak
ifade edilir.
VHF Very-high frequency; Federal _letim Komisyonu’nca 30-300 MHz arasında
standartlastırılmıstır.
VLF Very low frequency; 10-30 kHz arası.
- W -
Wave length Bir sinyalin pozitif tepe degerleri arasındaki mesafe. Frekans arttıkça
dalgalar yaklasır ve bu mesafe de azalır.
- Z –
Zero-dispersion wave length 1) Bir single mode fiber optikte materyalin ısın
dagılımıyla dalga yolu ısın dagılımının birbirini engellemedigi dalga boyu veya
boyları. Not: Tüm silika yapıdaki fiber optiklerde, minimum materyalısın dagılımlı
yaklasık 1.3 mikronluk dalga boyundan olusmaktadır. Singlemode fiberler dopant
içeren silika yapıdaki camdan yapılmaktadırlar; bu yüzden de materyalin ısın
dagılımlı dalga boyu bir miktar degisir: Zero-dispersion wave length (sıfır ısın
dagılımlı dalga boyu), yaklasık 1.55 mikron seviyelerinde gerçeklesir. Mühendislikte
en düsük zayıflama katsayısındaki küçük bir artıs. 2) Kabaca bir ifadeyle multimode
fiber optikte, materyal ısın dagılımının minimum, örnegin gerçekte sıfır oldugu dalga
boyu. Minimum-dispersion wave length’in es anlamlısı.
Kaynak:
Ege Üniversitesi
Ege Meslek Yüksek Okulu Haberleşme Bölümü
Ders Notu
Fiber Optik Haberleşme
Ögr. Gör. Y. Müh. Seyhan COSKUN
Nisan 2011 – izmir
