Fiber Optik Kablolarda İletim Kayıpları

'Genel Bilgi (Elektrik)' forumunda semyav5mitq tarafından 2 Aralık 2008 tarihinde açılan konu

  1. Sponsorlu Bağlantılar
    Fiber Optik Kablolarda İletim Kayıpları konusu Fiber optik kablolarda iletim kayıpları, fiberin en önemliözelliklerinden biridir. Fiberdeki kayıplar, ışık gücünde bir azalmayaneden olur ve böylece sistem bant genişliğini, bilgi iletim hızını,verimliliği ve sistemin genel kapasitesini azaltır. Başlıca fiberkayıpları şunlardır:

    • Soğurma kayıpları
    • Malzeme ya da Rayleigh saçınım kayıpları
    • Renk ya da dalga boyu ayrılması
    • Yayılım kayıpları
    • Modal yayılma
    • Bağlaşım kayıpları



    SOĞURMA KAYIPLARI

    Fiber optikteki soğurma (yutma) kaybı, bakır kablolardaki güç kaybınabenzer; fiberin saf olmaması nedeniyle fiberde bulunan maddeler, ışığısoğurur ve ısıya dönüştürür. Fiber optikleri imal etmede kullanılanaşırı saf cam, yaklaşık %99.9999 saftır. Gene de, 1 dB/km arasındakisoğurma kayıpları tipik değerlerdir.

    Fiber optikteki soğurma kayıplarına yol açan üç faktör vardır: morötesi soğurma, kızılaltı soğurma ve iyon rezonans soğurması.

    Morötesi soğurma

    Morötesi soğurmaya, fiberin imal edildiği silika malzemesindeki valanselektronları neden olur. Işık, valans elektronlarını iyonize ederekiletkenlik yaratır. İyonizasyon, toplam ışık alanındaki bir kaybaeşdeğerdir ve bu nedenle fiberin iletim kayıplarından birini oluşturur.

    Kızılaltı soğurma

    Kızılaltı soğurmaya, cam çekirdek moleküllerinin atomları tarafındansoğurulan ışık fotonları neden olur. Soğurulan fotonlar, ısınmaya özgürastgele mekanik titreşimlere dönüştürülür.

    İyon rezonans soğurması

    İyon rezonans soğurmasına, malzemedeki OH-iyonları neden olur.OH-iyonlarının kaynağı, imalat sürecinde camın içinde sıkışıp kalan sumolekülleridir. İyon soğurmasına demir, bakır ve krom moleküllerideneden olabilir.

    MALZEME YA DA RAYLEIGH SAÇINIM KAYIPLARI

    İmalat sürecinde, cam çekilerek çok küçük çaplı uzun fiberler halinegetirilir. Bu süreç esnasında, cam plastik haldedir(sıvı ya da katıhalde değil). Bu süreç esnasında cama uygulanan germe kuvveti, soğuyancamda mikroskopla görülmeyecek kadar küçük düzensizliklerin oluşmasınaneden olur;bu düzensizlikler fiberde kalıcı olarak oluşur. Işıkışınları, fiberde yayınım yaparken bu düzensizliklerden birine çarparsakırınım meydana gelir. Kırınım,ışığın birçok yönde dağılmasına ya dasaçılmasına yol açar. Kırınım yapan ışığın bir kısmı fiberde yolunadevam eder, bir kısmı da koruyucu zarf üzerinden dışarı kaçar. Kaçanışık ışınları, ışık gücünde bir kayba karşılık gelirler. Buna Rayleighsaçınım kaybı denir.

    RENK YA DA DALGA BOYU AYRILMASI

    Daha önce de belirtildiği gibi, bir ortamın kırılma indisi dalga boyunabağlıdır. Işık yayan diyodlar(LED'ler) çeşitli dalga boylarını içerenışık yayarlar. Bileşik ışık sinyalindeki her dalga boyu farklı birhızda ilerler. Dolayısıyla, bir LED'den aynı zamanda yayılan ve fiberoptikte yayınım yapan ışık ışınları, fiberin en uç noktasına aynı andaulaşmazlar. Bunun sonucu olarak, alma sinyalinde bozulma meydana gelir;buna kromatik bozulma denir.

    YAYILIM KAYIPLARI

    Yayınım kayıplarına, fiberdeki küçük bükümler ve burulmalar neden olur.Temel olarak, iki tür büküm vardır:mikro büküm ve sabit yarıçaplıbüküm. Mikro büküm, çekirdek malzemesi ile koruyucu zarf malzemesininısıl büzülme oranları arasındaki farktan kaynaklanır. Mikro büküm,fiberde Rayleigh saçınımının meydana gelebileceği bir süreksizlikoluşturur. Sabit yarı çaplı bükümler, fiberin yapımı ya da monteedilmesi sırasındaki bükülmeler sonucu meydana gelir.

    MODAL YAYILMA

    Modal yayılmanın ya da darbe yayılmasının nedeni, bir fiberde farklıyollar izleyen ışık ışınlarının yayınım sürelerindeki farktır. Modalyayılmanın yalnızca çok modlu fiberlerde meydana gelebileceği açıktır.Dereceli indeksli fiberler kullanılmak suretiyle modal yayılma önemliölçüde azaltılabilir; tek modlu kademe indeksli fiberlerkullanıldığında ise hemen hemen bütünüyle bertaraf edilebilir.

    Modal yayılma, bir fiberde yayınım yapmakta olan bir ışık enerjisidarbesinin yayılarak dağılmasına neden olabilir. Eğer darbe yayılmasıyeterince ciddiyse, bir darbe bir sonraki darbenin tepesinedüşebilir(bu, semboller arası girişime bir örnek oluşturmaktadır). Çokmodlu kademe indeksli bir fiberede, doğrudan fiber ekseni üzerindenyayınım yapan bir ışık ışını,fiberi bir ucundan diğer ucuna en kısasürede kat eder. Kritik açıyla çekirdek/koruyucu zarf sınırına çarpanbir ışık ışını, en çok sayıda dahili yansımaya maruz kalacak.Dolayısıyla fiberi bir ucundan diğer ucuna en uzun sürede kat edecektir.

    BAĞLAŞIM KAYIPLARI

    Fiber kablolarda, şu üç optik eklem türünden herhangi birinde bağlaşımkayıpları meydana gelebilir:ışık kaynağı-fiber bağlantıları,fiber-fiber bağlantıları ve fiber fotodedektör bağlantıları. Eklemkayıplarına çoğunlukla şu ayar sorunlarından biri neden olur:yanalayarsızlık, açısal ayarsızlık, aralık ayarsızlık ve kusursuz olmayanyüzey.

    Yanal Ayarsızlık

    Yanal ayarsızlık, bitişik iki fiber kablo arasındaki yanal kayma ya daeksen kaymasıdır. Kayıp miktarı, bir desibelin beş ila onda biri ilebirkaç desibel arası olabilir. Eğer fiber eksenleri, küçük fiberinçapının yüzde beşi dahilinde ayarlanmışsa, bu kayıp ihmal edilebilir.

    Açısal Ayarsızlık

    Açısal ayarsızlığa bazen açısal yer değiştirmede denir. Açısal ayarsızlık ikiden az ise, kayıp 0.5 desibelden az olur.

    Aralık Ayarsızlığı
    Aralık ayarsızlığına bazen uç ayrılması da denmektedir. Fiberoptiklerde ekler yapıldığında, fiberlerin birbiri ile temas etmesigerekir. Fiberler birbirinden ne kadar ayrı olursa, ışık kaybı o kadarfazla olur. İki fiber birbirine bağlantı parçasıyla birleştirilmişse,uçlar temas etmemelidir. Bunun nedeni, iki ucun bağlantı parçasındabirbiri ile sürtünmesinin fiberlerden birine ya da her ikisine birdenhasara yol açabilecek olmasıdır.

    Kusursuz Olmayan Yüzey

    İki bitişik kablonun uçlarının bütün pürüzleri giderilmeli ve iki uçbirbirine tam olarak uymalıdır. Fiber uçların dikey çizgidenaçıklıkları 3'den az ise, kayıpların 0.5 desibelden az olur.
     

Bu Sayfayı Paylaş