Fiber Optik Kablolar

Fiber Optik Kablolar

Fiber kablolar verileri elektrik sinyali yerine ışık olarak gönderdiği için manyetik alanlardan, radyo dalgalarından ve elektriksel alanlardan etkilenme ihtimali yoktur. Üstelik hızı da ışık hızına eşdeğerdir. Bu yazımızda fiber optik kabloları detaylıca inceledik.


Fiber Optik, çok hassas üretilmiş, saf ve insan saçı kalınlığında ki bir cam üzerinden ışığın iletilmesini amaçlayarak çalışan bir sistemdir. Bu kablolar verileri elektrik sinyali yerine ışık olarak gönderdiği için manyetik alanlardan, radyo dalgalarından ve elektriksel alanlardan etkilenme ihtimali yoktur. Dahası, çevresel şartların ağır olduğu; nemli, rutubetli yerlerden etkilenmemesinden dolayı da her zaman sabit ve güvenilir bir bağlantı sunması binalar arası ve LAN'lar arası kablolamada tercih edilmesinin sebeplerindendir.

Uzak mesafelere veri aktarımı için tasarlanmış olan bu kablolar, iletimi 300 bin km hızla yani ışık hızıyla gönderir. Hızından dolayı görüntülü konuşma (video konferans), çoklu ortam (multimedya) uygulamaları, ses ve görüntü sunulması işlemlerinde tercih edilir. Diğer kablolara oranla hem daha pahalı hem de kurulumu daha zordur. Ethernet sinyalini taşıyan fiber optik kablolar ise “10baseF” olarak adlandırılır.



a) Yapısı

Girişten gönderilen seri bilgiyi, seri olarak çıkışa kadar iletilmesini sağlayan devrelere seri girişli-seri çıkışlı devreler denir. Girişteki tek bitlik bilgiyi çıkıştan almak için flip-flop (FF) adedi kadar clock palsi (CK) uygulanır. Işın demetinin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama geçerken ışığın kırılması ya da ışığın kırılarak dışarı çıkması temel optik kuralları ile ilgilidir. Bu da fiberlerin çalışma sistemini gösterir. Fiberler üç ana kısımdan oluşur. Bunlar çekirdek, kılıf ve kaplamadır.





Çekirdek (Core): Kablonun merkezi ve ışığın hareket ettiği bölümdür. Saf camdan yapılmış ve aynı zamanda belli oranda da esnektir. Çapı tek ya da çok modlu oluşuna göre değişir. Bu değişim 8 mikrometre ile 100 mikrometre arasındadır. İnsan saçı ise 100 mikrometre civarındadır.

Kılıf (Cladding): Çekirdeğin içerisinde ilerleyen ışının çekirdekten dışarı çıkmasını engellemek amacıyla genelde 125 mikrometre çapında çekirdeğin etrafını saran camdan yapılmış koruyucu bir tabakadır. Bu kısımdaki camın çekirdekte ki camdan farkı indis olarak %1 oranında daha az olmasıdır. Bu da ışığı kılıfa geçirmeyerek, kılıf iç yüzeyinden çekirdeğe doğru yansımalar yaptırır ve ışığın içeri de ilerlemesini sağlar.





Kaplama(Coating): Fiberi darbelerden korumak içindir. Optik bir özelliği yoktur bu yüzden polimer yada plastik olabileceği gibi birden çok katmana da sahip olabilir.

Günümüzde çekirdek(nüve)/kılıf boyutu ile üretim yapılmaktadır. En sık üretilenler 8/125, 50/125 ve 62.5/125 mikron şeklindedir.

b) Dalga Boyları ve Zayıflama

Üç farklı dalga boyu kullanılmaktadır. Dalga boyu optik fiberlerin 1996 yılında ilk kullanıldığında 850 nm. (1. optik pencere) olarak kullanılmıştır. 1975 yılında 1310 nm. (2. optik pencere), 1987 yılından itibaren de 1550 nm (3. pencere) olarak kullanılmaktadır. Zayıflamalarda ise birinci optik pencerede önceleri 20dB/Km daha sonraları 4dB/Km, 2. optik pencerede 0.40-0.36dB/Km ve 3. optik pencerede 0.22-0.15dB/Km zayıflama elde edilmiştir.



Binlerce optik fiberden oluşan bu kablolar, yapıldıkları malzemeye, merkez çaplarına ve ışığın kırılma şekline göre tek modlu ve çok modlu fiber optikler diye ikiye ayrılırlar.

Bu bölümde tek modlu fiber optik kablolar ile çift modlu fiber optik kabloların iç yapılarına,bu kabloların benzer ve farklı özelliklerine, kademe indeksli ve derece indeksli fiberlerin uygulama türleri açıklanacaktır.





Işığın fiber içinde hareket ettiği yerin çekirdek olduğunu bir önceki bölümde söylemiştik. Bu ışık ışınlarının açısı eğer sayısal aralık içerisinde ise ışınlar çekirdek içerisine geçerek burada hareket etmeye başlarlar. Bu hareket sınırlı sayıda yollar içerisinde olabilir. Bu optik yollara "mod" denir. Tek modlu fiberlerde çekirdek çapı çok büyük olmadığı için ışık tek yolda hareket eder. Bu tür fiberlere tek modlu(singlemode) fiber denir.Tek modlu fiber kablo ile çok modlu fiber kablo aynı parçalardan oluşur. Ama tek modlu fiber kablonun en dışta ki kablo kılıfı genellikle sarı renktedir.Tek modlu fiber kablonun çekirdek yarıçapı 8-10 mikron arasındadır. Yaygın olarak kullanılan çekirdek yarıçapı 9 mikronluktur.Kablo kılıfın da 9/125 olarak tanımlanır. Bu da çekirdek yarıçapının 9 mikron, kılıf yarıçapının da 125 olduğunu gösterir.


Tek modlu fiberlerde ışık ilerlerken yansıma ve kırılma yok denecek kadar azdır. Işık kaynağı olarak ise lazer kullanılır.Işık ışını çekirdeğe 90 derecelik açıyla girer ve böylelikle veri, ışın dalgalarında ve çekirdeğin tam ortasında düz bir hat üzerinde taşınır. Bu sayede iletim hızı ve iletim mesafesi artmış olur. İletim mesafesi yaklaşık 3 km dir. Bu sebeple de tek modlu fiber kablolar genellikle WAN' lar da kullanılır.



Çok modlu fiberlerde çekirdek çapı tek modlu fiberlere göre oldukça büyüktür. 50 mikron ile yaklaşık 65 mikron arasındadır. Böylelikle çekirdeğin ışığı alış açısı esnekliği sağlanmış olur. Çekirdek çapı geniş olduğu için birden çok ışık ışını çekirdeğin içine geçer ve çekirdeğin etrafını saran kılıfa rastgele çarparak yansıma yapıp çekirdek içerisinde hareket eder ya da kırılarak ışın kılıfa geçer. Bu geliş açısına bağlıdır.Bu hareketin temel optik kuralına göre olduğunu bir önce ki bölümde belirtmiştik. Işığın dağılması fazladır. Bu yüzden tek modlu fibere göre ışık kayıpları da fazladır. Işık kaynağı olarak LED kullanılır.Işığı tek modlu fibere göre daha kısa mesafelere taşırlar(yaklaşık 2 km).

Işığın çekirdek içerisinde yayılması bakımından kademe indeksli ve derece indeksli diye iki çeşidi vardır.

ÇOK MODLU KADEME İNDEKSLİ FİBER

Bu fiber türü tek modlu fiberlere benzer. Çok modlu kademe indeksli fiberler de tek fark merkezi çekirdeğin daha büyük çaplı olmasıdır. Bu da kabloya daha çok ışık girmesini sağlar. Çekirdek kılıfına kritik açıdan daha büyük açıyla çarpan ışık ışınları tam yansıma yaparak zikzak çizerek ilerler ve daima sınırdan yansır. Kritik açıdan daha küçük açı ile gelen ışık ışını çekirdek kılıfına geçer ve sonuçta ışık kaybı ortaya çıkar. Gelme açısına bağlı olarak bütün ışık ışınları aynı yolu izlemez bundan dolayı aynı mesafeyi aynı zamanda katetmezler.

ÇOK MODLU DERECE İNDEKSLİ FİBER

Bu fiberin özelliği çekirdeğin yarıçapına bağlı olarak çekirdek indisinin değişmesidir. Şöyle ki dışarıdan bakılınca içten dışa doğru eşmerkezli halkalar şeklinde gözlenir. Her bir halkanın indisi farklıdır ve içten dışa doğru da kırılma indisi azalır. Bu halkaların sayısı genellikle 50-400 arasındadır ve imalatçı firmaya göre bu sayı değişebilir.

Işığın hızı indeks profili ile ters orantılıdır. Dolayısıyla tüm ışıklar belli düğüm noktalarında birleşirler; fakat alıcı uçta darbeler arasında bir gecikme olur. Buna rağmen gecikme basamak indeksli ve çok modlu fiberlerinkine göre daha azdır.

Bunu görünce aklıma uzatma kablosu geldi haaahaaa
yaf hep unutuyorum almam lazımda haaa

alırsın daha. acelen ne haaa