Fiber Optik Haberleşmenin Avantajları
● Geniş iletişim kapasitesi
● Uzun röle mesafesi
● Elektromanyetik girişime karşı bağışıklık
● Bol kaynaklar
● Hafif ve küçük boyutlu fiber optikler
Optik İletişim Gelişiminin Kısa Tarihi
● 2000 yılı aşkın bir süre önce: İşaret kuleleri – ışıklar, bayrak işaretleri
● 1880: Optik telefon – kablosuz optik iletişim
● 1970: Fiber optik iletişim
● 1966: "Fiber optiğin babası" Dr. Kao Kuen, fiber optik iletişim fikrini ilk kez ortaya attı.
● 1970: Corning Enstitüsü'nden Kapron, 20 dB/km kayıpla fiber optik üretti.
● 1977: Chicago'nun ilk ticari 45 Mb/s hattı.
Elektromanyetik Spektrum
Işığın Kırılması/Yansıması ve Toplam İç Yansıması
Işık farklı maddelerde farklı hızlarda hareket ettiğinden, ışık bir maddeden diğerine geçerken iki madde arasındaki arayüzde kırılma ve yansıma meydana gelir. Ayrıca kırılan ışığın açısı, gelen ışığın açısına göre değişir. Gelen ışığın açısı belirli bir açıya ulaştığında veya bunu aştığında, kırılan ışık kaybolur ve gelen ışığın tamamı geri yansıtılır; bu tamamen içsel yansımadır. Farklı malzemeler aynı dalga boyundaki ışığı farklı açılarda kırar (yani farklı malzemeler farklı kırılma indislerine sahiptir) ve aynı malzeme farklı dalga boylarındaki ışığı farklı açılarda kırar. Fiber optik iletişim bu prensiplere dayanmaktadır. Yansıtıcılık dağılımı: Optik malzemeleri karakterize eden önemli bir parametre, N ile gösterilen kırılma indisidir. Bir vakumdaki ışığın hızının C, bir malzemedeki ışık hızına V oranı, malzemenin kırılma indisidir.
N＝C/V
Fiber optik iletişimde kullanılan kuvars camın kırılma indisi yaklaşık 1,5'tir.
Fiber Optik Yapı
Çıplak fiber optik kablo genellikle üç katmandan oluşur:
Birinci katman: Yüksek-kırılma-indeksli bir cam çekirdek (çekirdek çapı genellikle 9-10μm, (tek modlu) 50 veya 62,5 (çok modlu).
İkinci katman: Ortada düşük-kırılma- indeksli silikon cam kaplama (çap genellikle 125μm'dir).
Üçüncü katman: En dıştaki takviye edici reçine kaplama.
Temel Işık Bilgisi
1) Çekirdek: Işığı iletmek için kullanılan yüksek kırılma indisi;
2) Kaplama: Düşük kırılma indisi çekirdekle birlikte toplam iç yansımanın koşullarını oluşturur;
3) Ceket: Yüksek mukavemetli, daha büyük darbelere dayanabilir ve optik fiberi korur.
3mm Fiber Optik Kablo Turuncu MM Multimode
Sarı SM Tekli Mod
Fiber optik kablo boyutları:
Dış çap tipik olarak 125 µm'dir (ortalama insan saçı 100 µm'dir)
İç çap: Tek-mod 9 µm, Çoklu mod 50/62,5 µm
Sayısal Açıklık
Bir optik fiberin uç yüzüne gelen ışığın tamamı fiber aracılığıyla iletilmez; yalnızca belirli bir açısal aralıktaki ışık olayı iletilir. Bu açıya optik fiberin sayısal açıklığı denir. Fiber optik birleştirme için daha büyük bir sayısal açıklık avantajlıdır. Sayısal açıklık, farklı şirketler tarafından üretilen optik fiberler arasında farklılık gösterir.
Optik Fiber Çeşitleri
Fiber içindeki ışığın iletim moduna bağlı olarak optik fiberler şu şekilde sınıflandırılabilir:
Çoklu-Mod (MM)
Tek-Mod (SM)
Çoklu-Modlu Fiber: Birden fazla ışık modunun iletilmesine olanak tanıyan daha kalın bir merkezi cam çekirdeğe (50 veya 62,5 μm) sahiptir. Bununla birlikte, modlar arası dağılımı önemlidir, iletilen dijital sinyallerin frekansını sınırlandırır ve bu sınırlama mesafe arttıkça daha da kötüleşir. Örneğin 600 MB/km'lik bir fiber, 2 km'de yalnızca 300 MB/km bant genişliğine sahip olacaktır. Bu nedenle, çok-modlu fiberin nispeten kısa bir iletim mesafesi vardır, genellikle yalnızca birkaç kilometredir.
Tek-Modlu Fiber: Yalnızca tek bir ışık modunun iletilmesine izin veren, daha ince bir merkezi cam çekirdeğe (tipik olarak 9 veya 10 μm çapında) sahiptir. Esas itibarıyla bir tür adım-indeksli fiberdir ancak çekirdek çapı çok küçüktür. Teorik olarak, yalnızca tek bir düz çizgi ışık yolunun-fibere girmesine ve çekirdek içinde düz bir çizgide yayılmasına izin verir. Fiber darbe genişlemesi minimum düzeydedir. Bu nedenle modlar arası dağılımı çok küçüktür ve bu da onu uzun-mesafeli iletişim için uygun kılar. Bununla birlikte, kromatik dağılım önemli bir rol oynar; bu, tek-modlu fiberin, ışık kaynağının spektral genişliği ve stabilitesi açısından yüksek gereksinimlere sahip olduğu anlamına gelir; yani spektral genişliğin dar olması ve stabilitenin iyi olması gerekir.
Fiber Optik Sınıflandırması
Malzemeye Göre:
● Cam Elyaf: Hem çekirdek hem de kaplama camdır. Düşük kayıp, uzun iletim mesafesi, yüksek maliyet.
● Kılıflı Silikon Elyaf: Çekirdek cam, kaplama plastiktir. Cam elyafına benzer özellikler, daha düşük maliyet.
● Plastik Fiber: Hem çekirdek hem de kaplama plastiktir. Yüksek kayıp, çok kısa iletim mesafesi, çok düşük fiyat. Ev aletlerinde, ses ekipmanlarında ve kısa-mesafeli görüntü aktarımında yaygın olarak kullanılır.
● Optimal İletim Frekansı Penceresine Göre: Geleneksel Tek-Mod Fiber ve Dağılım-Kaydırılmış Tek-Mod Fiber.
● Geleneksel: Fiber üreticileri, fiberin iletim frekansını 1300nm gibi tek bir dalga boyu için optimize eder.
● Dağılım-Kaydırılmış: Fiber üreticileri, fiberin iletim frekansını 1300 nm ve 1550 nm gibi iki dalga boyu için optimize eder.
● Aniden Kaymış: Kırılma indisi çekirdekten cam kaplamaya doğru aniden değişir. Düşük maliyetli, yüksek modlar arası dağılım. Endüstriyel kontrol gibi kısa-mesafeli, düşük-hızlı iletişim için uygundur. Bununla birlikte, tek-modlu fiberler çok düşük modlar arası dağılıma sahiptir, dolayısıyla hepsi dereceli-indeksli fiberlerdir.
●Dereceli-indeksli lifler: Kırılma indisi, çekirdekten kaplamaya doğru kademeli olarak azalır ve yüksek-moddaki ışığın sinüzoidal olarak yayılmasına olanak tanır. Bu, modlar arası dağılımı azaltır, fiber bant genişliğini artırır ve iletim mesafesini uzatır, ancak daha pahalıdır. Günümüzde çok modlu fiberlerin çoğu kademeli-indeksli fiberlerdir.
