Fiber optik iletim haberleşmesinin prensibi, optik sinyallerin fiber optik içerisinde tam yansıması esasına dayanarak sağlanır.
Bunun ardındaki prensip, ışığın farklı maddelerdeki farklı yayılma hızları nedeniyle, ışık bir maddeden diğerine yönlendirildiğinde, iki madde arasındaki arayüzde kırılma ve yansımanın meydana gelmesidir. Dahası, kırılan ışığın açısı, gelen ışığın açısına göre değişir. Gelen ışığın açısı belirli bir açıya ulaştığında veya onu aştığında, kırılan ışık kaybolur ve gelen ışığın tamamı geri yansıtılır, buna ışığın toplam yansıması denir.
Peki optik sinyallerin tam yansımasını sağlamak için optik fiberlerin yapısı nedir ve tüm optik sinyaller tam olarak yansıtılabilir mi? Optik fiberlerin yapısı ve türleri hakkında bilgi edinelim.
Fiber optik yapısı ve çeşitleri
Fiber optik yapı: Fiber optik çıplak fiberler genellikle üç katmana ayrılır: ortada yüksek kırılma indisli cam çekirdek (çekirdek çapı genellikle 50 veya 62,5 μ m), ortada düşük kırılma indisli silikon cam kaplama (genellikle çapı 125 μ m) En dıştaki katman, takviye için kullanılan kaplama katmanıdır.
N.A.: Fiber uç yüzüne gelen ışık tamamen fiber tarafından iletilemez, sadece belirli bir açı aralığındaki gelen ışık iletilebilir. Bu açıya optik fiberin sayısal açıklığı denir. Optik fiberlerin daha büyük sayısal açıklığı fiber yerleştirme için faydalıdır. Farklı üreticiler tarafından üretilen optik fiberlerin sayısal açıklığı değişir.
Optik fiber çeşitleri:
A. Optik liflerde ışığın iletim moduna göre tek modlu optik lifler ve çok modlu optik lifler olarak ikiye ayrılır.
B.Optimum iletim frekans penceresine göre bölünmüş: konvansiyonel tek modlu fiber ve dispersiyon kaydırmalı tek modlu fiber.
C.Kırılma indisi dağılımına göre mutasyon tipi ve gradyan tipi optik lifler olarak ikiye ayrılır.
Tek modlu fiber ve çok modlu fiber nedir??
Çok-mod fiber:Merkez cam çekirdek daha kalındır (50 veya 62,5 μ m) Birden fazla ışık modunu iletebilir. Ancak intermodal dağılımı nispeten büyüktür, bu da dijital sinyallerin iletilme sıklığını sınırlar ve artan mesafeyle daha da şiddetli hale gelir. Örneğin, 600MB/KM'lik bir fiberin 2KM'de yalnızca 300MB'lık bir bant genişliği vardır. Bu nedenle, çok modlu fiber optik iletim için mesafe nispeten yakındır, genellikle yalnızca birkaç kilometredir.
Bekar-mod optik fiber:Merkez cam çekirdek nispeten incedir (çekirdek çapı genellikle 9 veya 10 μ m'dir) Sadece bir ışık modu iletilebilir. Bu nedenle, intermodal dağılımı küçüktür ve uzaktan iletişim için uygundur, ancak kromatik dağılımı önemli bir rol oynar. Bu nedenle, tek modlu fiberlerin ışık kaynağının spektral genişliği ve kararlılığı için yüksek gereksinimleri vardır, yani spektral genişlik dar olmalı ve kararlılık iyi olmalıdır.
Geleneksel tek modlu lifler ve dispersiyon kaydırmalı tek modlu lifler nelerdir??
Konvansiyonel tip:Fiber optik üreticileri, optik fiberlerin iletim frekansını 1300nm gibi tek bir ışık dalga boyunda optimize ederler.
Dispersiyon yer değiştirme tipi:Fiber optik üreticileri optik fiberlerin iletim frekansını 1300nm ve 1550nm gibi iki ışık dalga boyuna göre optimize ederler.
Mutasyon tipi ve gradyan tipi optik lifler nelerdir??
Mutant türü:Optik fiberin merkez çekirdeğinden cam kaplamaya kadar kırılma indisi ani. Düşük maliyetli ve yüksek modlar arası dağılıma sahiptir. Endüstriyel kontrol gibi kısa mesafeli düşük hızlı iletişim için uygundur. Ancak, küçük modlar arası dağılım nedeniyle, tek modlu fiberlerin hepsi bir mutasyon tipini benimser.
Gradient tipi lif:Fiberin merkez çekirdeğinden cam kaplamaya doğru kırılma indisi kademeli olarak azalır, bu da yüksek modlu ışığın sinüzoidal bir şekilde yayılmasına, modlar arası dağılımın azaltılmasına, fiber bant genişliğinin artırılmasına ve iletim mesafesinin artırılmasına olanak tanır. Ancak maliyet nispeten yüksektir. Günümüzde, çok modlu fiberler çoğunlukla gradyan tipi fiberlerdir.
Peki, neden kablolu iletim yerine fiber optik iletimi tercih ediyoruz? Fiber optiğin avantajlarından bahsedelim:
- Optik fiberlerin geçiş bandı çok geniştir. Teorik olarak 3 milyar megahertz'e ulaşabilir.
- Röle dışı kısım birkaç on kilometreden 100 kilometreye kadar uzunluktadır ve bakır tel ise sadece birkaç yüz metre uzunluğundadır.
- Elektromanyetik alanlardan ve radyasyondan etkilenmez.
- Hafif ve küçük boyutlu. Örneğin, 3 inç çapında ve 8 ton/KM ağırlığında 900 çift bükümlü çift kablo 21000 hatta bağlanabilir. Ve 0,5 inç çapında ve 450P/KM ağırlığında olan iletişim hacminin on katı olan optik kablo.
- Fiber optik haberleşme elektriklenmediğinden yanıcı ve patlayıcı ortamlarda güvenle kullanılabilir.
- Geniş ortam sıcaklığı aralığında kullanılabilir.
- Kimyasal korozyona dayanıklılık ve uzun kullanım ömrü.