FiBER OPTiK HABERLESME SiSTEMLERi

Konular:

1) Fiber Optikler

2) Fiber optik çesitleri

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.FİBER OPTİKLER

 

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 ulasgında 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 sük 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 

3D Baskı galeri

API –>