tek-modlu fiber
Optik fiberleryalnızca bir modu iletebilen fiberlere tek-modlu fiberler denir. Tek-modlu fiberler yalnızca temel modu (en düşük dereceli mod) iletebilir ve modlar arası herhangi bir-gecikme farkı yoktur. Bu nedenle, çok modlu fiberlerden çok daha büyük bir bant genişliğine sahiptirler ve bu, yüksek-hızlı veri iletimi için çok önemlidir. Tek-modlu fiberlerin bant genişliği genellikle onlarca GHz·km aralığında veya daha yüksektir.
Adım-indeksli tek-modlu fiberin yapısı Şekil 2-13'te gösterilmektedir. Tek-modlu fiber, tek-modlu iletimi sağlamak için küçük bir çekirdek çapına sahiptir, ancak optik kaybı önlemek için kaplama çapı çekirdek çapından on kat daha büyüktür. Tek-modlu fiber yapısının her bir parçasının işlevleri, çok modlu fiberin işlevlerine benzer. Aradaki fark, çekirdek çapının dalga boyuna bağlı mod alan çapı *w* kullanılarak ifade edilmesidir. Bu tip fiber, modern fiber optik iletişim mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şekil 2-13, adım-indeksli tek modlu optik fiberin yapısını göstermektedir.
B1.1 ve B4 tipi tek-modlu optik fiberlerin boyutsal parametreleri Tablo 2-1 ve Tablo 2-2'de gösterilmektedir.
| İsim | Parametre |
|---|---|
| 1310 nm modu-alan çapı | [(8.6 ~ 9.5) ± 0.7] µm |
| Kaplama çapı | (125 ± 1) µm |
| 1310 nm fiber eşmerkezlilik hatası | 0,8 µm'den küçük veya ona eşit |
| Kaplamanın dairesel olmaması- | %2'den az veya eşit |
| Kaplama çapı (ana renk) | (245 ± 10) µm |
| Kaplama çapı (renkli) | (250 ± 15) µm |
| Kaplama / kaplama eş merkezlilik hatası | 12,5 µm'den küçük veya ona eşit |
Tablo 2-1 B1.1 Tek Modlu Fiberin Boyut Parametreleri
| İsim | Parametre |
|---|---|
| 1550 nm modu-alan çapı | [(8.0 ~ 11.0) ± 0.7] µm |
| Kaplama çapı | (125 ± 1) µm |
| 1550 nm fiber eşmerkezlilik hatası | 0,8 µm'den küçük veya ona eşit |
| Kaplamanın dairesel olmaması- | %2'den az veya eşit |
| Kaplama çapı (ana renk) | (245 ± 10) µm |
| Kaplama çapı (renkli) | (250 ± 15) µm |
| Kaplama / kaplama eş merkezlilik hatası | 12,5 µm'den küçük veya ona eşit |
Tablo 2-2 B4 Tek Modlu Fiberin Boyut Parametreleri
Tek-Modlu Fiber Standartları ve Uygulamaları
Tek-modlu fiber, düşük zayıflama, geniş bant genişliği, büyük kapasite, düşük maliyet ve genişletme kolaylığı avantajlarıyla ideal bir optik iletişim iletim ortamıdır ve dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda, bilgi toplumunun gelişmesiyle birlikte araştırmacılar, fiber amplifikatörler, zaman-bölmeli çoğullama (TDM), dalga boyu-bölmeli çoğullama (WDM) ve frekans-bölmeli çoğullama (FDM) teknolojileri geliştirerek tek modlu fiberin iletim mesafesini, iletişim kapasitesini ve iletim hızını daha da geliştirdiler.
Fiber amplifikatörler iletim mesafelerini uzatırken ve çoğullama teknolojileri yüksek-hızlı, yüksek-kapasiteli sinyal iletimi sağlarken, aynı zamanda sistem iletim kalitesi üzerindeki dağılım ve doğrusal olmayan etkilerin etkisini de artırdıklarını belirtmekte fayda var. Bu nedenle, çeşitli optik fiber türleri özel olarak araştırılmış ve geliştirilmiştir: dispersiyon-kaydırılmış fiber,-sıfır olmayan dağılım-kaydırılmış fiber, dispersiyon-düzleştirilmiş fiber ve dispersiyon-dengelenmiş fiber; bunların her biri, dispersiyon ve doğrusal olmayan etkilerin ele alınmasında benzersiz avantajlara sahiptir.
Tek-modlu optik fiberler, sıfır-dağılım dalga boyu ve kesim dalga boyu kayması sergileyip sergilemediklerine bağlı olarak beş türe ayrılabilir. Uluslararası Telekomünikasyon Birliği Telekomünikasyon Standardizasyon Sektörü (ITU-T), Ekim 2000'de bu türlerin dördü için öneriler yayınladı: G.652, G.653, G.654 ve G.655 fiberler. Tek-modlu optik fiberler için IEC (Uluslararası Elektroteknik Komisyonu) ile ITU-T adlandırma kuralları arasındaki yazışma Şekil 2-14'te gösterilmektedir.
| Çince Adı | İTÜ-T | IEC |
|---|---|---|
| Tek-modlu fiber | ||
| -Dağılımı kaydırmayan tek-modlu fiber | G.652 A/B/C | B1.1 ve B1.3 |
| Dağılım kaydırılmış tek-modlu fiber | G.653 | B2 |
| Kesme-dalga boyu kaydırmalı tek-modlu fiber | G.654 | B1.2 |
| -Sıfır olmayan dağılım kaydırmalı tek-modlu fiber | G.655 A/B | B4 |
| Geniş bantlı-sıfır dağılımlı olmayan tek-modlu fiber | - | - |
| Bükülmeye-duyarsız tek-modlu fiber | - | - |
Şekil 2-14, IEC ve ITU-T tarafından adlandırılan çeşitli tek-modlu optik fiberler arasındaki yazışmayı göstermektedir.
G.652 – Dağılımsız-kaydırılmış tek-modlu fiber
Standart metin ayrıca zayıflama, dağılım, polarizasyon modu dağılımı, çalışma dalga boyu aralığı ve farklı iletim hızlarında SDH sistemlerinde uygulanmasına bağlı olarak G.652 fiberini G.652A, G.652B ve G.652C olarak alt bölümlere ayırır. Temelde G.652 fiber iki türe ayrılabilir: geleneksel tek-modlu fiber (G.652A ve G.652B) ve düşük-su-tepe tek-modlu fiber (G.652C).
(1) Geleneksel Tek-Modlu Fiber: Geleneksel tek-modlu fiber, 1983 yılında ticari kullanıma başlamıştır. Performans özellikleri şunlardır: 1310 nm dalga boyunda sıfır dağılım; 1550 nm dalga boyuna yakın minimum zayıflama katsayısı, yaklaşık 0,22 dB/km, fakat 1550 nm yakınında maksimum dağılım katsayısı 17 ps/(nm·km); Bu fiberin çalışma dalga boyu hem 1310 nm hem de 1550 nm dalga boyu bölgelerinde seçilebilirken, optimum çalışma dalga boyu 1310 nm bölgesindedir. Bu fibere genellikle "geleneksel" veya "standart" tek{13}}modlu fiber adı verilir ve şu anda en yaygın kullanılan fiberdir. Bugüne kadar dünya çapındaki kümülatif yayılımı 7 x 10⁻⁶ km'ye ulaştı.
(2) Düşük-su-tepe tek-modlu fiber: Metropol alan ağlarının (MAN'ler) karşılaştığı karmaşık ve değişken hizmet ortamları, çok sayıda doğrudan desteklenen kullanıcı ve kısa iletim mesafeleri (tipik olarak yalnızca 50-80 km) gibi zorlukların üstesinden gelmek için benimsenen çözüm, onlarca ila yüzlerce çoğullanmış dalga boyuna sahip yüksek-yoğunluklu dalga boyu bölmeli çoğullama (HDWDM) teknolojisini kullanmaktır. Bu, farklı hız ve özelliklerdeki hizmetlerin farklı dalga boylarına tahsis edilmesini ve optik yol üzerinde yönlendirme ve çoğullama çözmenin gerçekleştirilmesini içerir. Bu nedenle, HDWDM MAN geliştirme ihtiyaçlarını karşılamak için daha geniş çalışma dalga boyu aralığına sahip, düşük-su-tepe tekli modlu fiberin (ITU-T G.652C) geliştirilmesi gerekmektedir.
G.653 Dağılım-Kaydırılmış Tek-Modlu Fiber
Dağılım-kaydırılmış tek-modlu fiber (ITU-T G.653) 1985 yılında ticarileştirildi. Dağılım-kaydırılmış tek-modlu fiber bunu, dalga kılavuzu dağılımını artırmak için fiberin yapısal parametrelerini ve kırılma indisi dağılımını değiştirerek, böylece minimum sıfır-dağılım noktasını 1310 nm'den 1310 nm'ye kaydırarak başarır. 1550 nm. Bu, 1550 nm'deki en düşük zayıflama dalga boyunun sıfır-dağılma dalga boyuyla tutarlı olmasıyla sonuçlanır ve balastlı fiber amplifikatörlerin 1530–1565 nm çalışma dalga boyu aralığında çalışır. Bu fiber türü, uzun-mesafeli, tek-kanallı, yüksek-hızlı optik amplifikasyon sistemleri için idealdir; örneğin 20 Gbit/s'lik bir sistem, herhangi bir dağılım dengeleme önlemi olmadan doğrudan bu fiber üzerine uygulanabilir.
Dağılım-kaydırılmış tek-modlu fiber için en umut verici uygulama, uzun-mesafeli tek-kanallı sinyal iletimi için denizaltı fiber optik iletişim sistemlerindedir. Ayrıca, belirli sayıda dağılım-kaydırılmış tek-modlu fiberler de karasal uzun-mesafeli kablolu iletişim ağlarında konuşlandırılmıştır.
G. 654-Kesme Dalgaboyu Kaydırılmış Tek-Mod Fiber
1550 nm kesme dalga boyu-kaydırılmış tek-modlu fiber (ITU-T G.654), yaklaşık 1310 nm civarında sıfır-dağılım dalga boyuna sahip,-dağılım-kaydırılmamış bir fiberdir. Kesim dalga boyu daha uzun bir dalga boyu aralığına kaydırılır ve bu da 1550 nm dalga boyu bölgesinde minimum zayıflamaya neden olur. Optimum çalışma dalga boyu aralığı 1500–1600nm'dir.
Düşük-zayıflamalı fiber elde etme yöntemi, saf silika cam çekirdek ve flor-katkılı girintili kaplamanın kullanılmasını içerir; uzun kesme dalga boyu, fiberin bükülmenin- neden olduğu kayıplara karşı duyarlılığını azaltır.
Bu tür elyafın üretimi özellikle zor ve çok pahalı olduğundan nadiren kullanılır. Esas olarak aktif cihazların yerleştirilemediği, uzun iletim mesafelerine sahip tekrarlayıcısız denizaltı fiber optik haberleşme sistemlerinde kullanılır.
G.655-Sıfır-olmayan dağılım-kaydırılmış tek modlu fiber
-Sıfır dağılımlı-kaydırılmamış tek-modlu fiber (ITU-T G.655), 1994 yılında Lucent Technologies ve Corning Incorporated tarafından fiber amplifikatörlü yeni-nesil dalga boyu bölmeli çoğullama iletim sistemleri için tasarlanıp üretilen yeni bir optik fiber türüdür. Bu fiber, dispersiyon-kaydırılmış tek{- modlu fiberi temel alır ve kırılma profili yapısı değiştirilerek 1550 nm dalga boyundaki dispersiyon, sıfırdan- farklı hale getirilir; -sıfır dağılımlı olmayan-kaydırılmış tek-modlu fiberin adı da buradan gelir.
Dağılım-düz tek-modlu fiber
1988'de dağılım-düz tek-modlu fiber ticarileştirildi. Bu fiber, 1310–1550 nm dalga boyu aralığında düşük dispersiyon sergiler ve iki sıfır-dispersiyon dalga boyuna, yani 1310 nm ve 1550 nm'ye sahiptir. Bu fiber, LED'lerle yüksek hızlı iletim için daha geniş merkez dalga boyuna sahip lazerlerle ve 1310 nm ve 1550 nm'de çalışan standart lazerlerle kullanılabilir. Ancak dağılım-düz tek-modlu fiberin karmaşık bir kırılma indeksi profili vardır, bu da üretimini zorlaştırır ve yüksek zayıflaması pratik uygulamasını sınırlar. Dağılım-düz tek-modlu fiberin performansı ve uygulamaları Tablo 2-8'de gösterilmektedir.
| Performans | Mod Alanı Çapı (μm) | Kaplama Çapı (nm) | Sıfır Dağılım Dalga Boyu (nm) | Çalışma Dalga Boyu (nm) | Maksimum Makro Bükülme Kaybı (dB·km⁻¹) | Maksimum Polarizasyon Modu Dağılımı (ps·√km)⁻¹ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Gereklilik | 8 (1310 nm) 11 (1550 nm) | 125'ten küçük veya ona eşit | 1310 ve 1550 | 1310 ila 1550 | 0,25'ten (1310 nm) küçük veya eşit 0,30'dan (1550 nm) küçük veya eşit | 0 (1310 nm) 0 (1550 nm) |
Uygulama Senaryosu: Bu tip fiber özellikle 1310–1550 nm çalışma dalga boyu aralığında iç bükülme dağılımının düşük olduğu ortamlar için uygundur.
Dağılım-telafi edilmiş tek-modlu fiber
Fiber optik amplifikatörlerin uygulanmasıyla zayıflama artık fiber optik iletişim sistemlerinin mesafesi üzerinde önemli bir sınırlama olmaktan çıkmıştır. Ancak dağılım, geleneksel tek-modlu fiber işletim dalga boylarının 1310 nm'den 1550 nm'ye yükseltilmesini ve genişletilmesini ciddi şekilde engeller. Bu pratik sorunu çözmek için, dağılım-telafi edilmiş tek-modlu fiber geliştirildi.
Dağılım-telafi edilmiş tek-modlu fiber, 1550nm dalga boyunda önemli negatif dağılıma sahip bir tür tek-modlu fiberdir. Mevcut deneysel sonuçlar, dağılım-telafi edilmiş tek- modlu fiberin dağılım katsayısının 50 ila -548 ps/(nm·km) arasında değiştiğini ve zayıflamanın tipik olarak 0,5 ila 1,0 dB/km olduğunu göstermektedir.
Geleneksel tek{0}}modlu bir fiber sisteminin çalışma dalga boyu 1310 nm'den 1550 nm'ye yükseltildiğinde, toplam dağılımı pozitif olur. Sisteme negatif dağılımlı fiberin bir bölümünün eklenmesiyle, geleneksel tek-modlu fiberin onlarca kilometresindeki 1550nm'deki pozitif dağılım iptal edilebilir, böylece kurulu geleneksel tek-modlu fiberin çalışma dalga boyu 1310nm'den 1550nm'ye yükseltilir, böylece yüksek-hız, uzun mesafe ve yüksek kapasiteli iletim elde edilir. Dağılım-telafi edici tek-modlu fiberin eklenmesiyle ortaya çıkan zayıflama, fiber amplifikatör tarafından tamamen telafi edilebilir.
Çok modlu fiber
Adından da anlaşılacağı gibi, çok modlu fiber, içinde birden fazla modun iletilmesine izin veren bir optik fiberdir veya başka bir deyişle, çok modlu fiberde birden fazla ayrı iletim modunun var olmasına izin verilir.
Çok Modlu Fiber Standartları ve Uygulamaları
Kademeli-modlu çok modlu fiber
G.651 fiber, öncelikle 850nm ve 1310nm dalga boyu bölgelerinde analog veya dijital sinyal iletimi için kullanılan, kademeli-indeksli çok modlu bir fiberdir. Çekirdek çapı 50μm, kaplama çapı ise 125μm’dir. 850nm dalga boyu bölgesinde zayıflama katsayısı 4dB/km'den azdır ve dağılım katsayısı 120ps/(nm·km)'den azdır; 1310nm dalga boyu bölgesinde zayıflama katsayısı 2dB/km'den azdır ve dağılım katsayısı 6ps/(nm·km)'den azdır.
Gradyan-modlu çok modlu fiber
Kademeli-indeksli çok modlu fiberin yapısı Şekil 2-18'de gösterilmektedir. Bu lif türü Ala, Alb, Alc ve Ald türlerini içerir. Çok bileşenli cam veya katkılı silika cam kullanılarak üretilebilirler. Fiber zayıflamasını azaltmak için, kademeli-indeksli çok modlu fiberleri üretmek için kullanılan malzemeler, çoğu adım-indeksli çok modlu fiberde kullanılanlardan çok daha yüksek bir saflığa sahiptir. Kademeli kırılma indisi dağılımı ve daha düşük zayıflama nedeniyle kademeli-indeksli çok modlu fiberler, adım indeksli çok modlu fiberlerden daha iyi performans gösterir.
Adım-indeksli çok modlu fiber
Adım-indeks çok modlu fiberin yapısı Şekil 2-19'da gösterilmektedir. Bu tür elyaf üç kategoride (A2, A3 ve A4) ve dokuz çeşitte gelir. Çekirdek ve kaplamanın imalatında çok bileşenli cam, katkılı cam veya plastik kullanılabilir. Büyük çekirdek boyutları ve büyük sayısal açıklıkları nedeniyle, bu çok modlu fiberler, ışık-yayan diyotlar (LED'ler) gibi tutarsız ışık kaynaklarına daha etkili bir şekilde bağlanabilir. Bağlantı bağlantıları, ucuz enjeksiyonla kalıplanmış konektörler kullanılarak yapılabilir; böylece genel ağ inşaat maliyeti azalır. Bu nedenle, adım-indeksli çok modlu fiber, özellikle A4 plastik fiber, kısa mesafeli iletişimde önemli bir rol oynar.
