Fiber optik kablolarda iletim kayıpları, fiberin en önemli özelliklerinden
biridir. Fiberdeki kayıplar, ışık gücünde bir azalmaya neden olur ve
böylece sistem bant genişligini, bilgi iletim hızını, verimliligi ve sistemin
genel kapasitesini azaltır. Baslica fiber kayıpları şunlardır
• Sogurma kayıpları • Malzeme ya da Rayleigh saçinim kayıpları • Renk ya da dalga boyu ayrılması • Yayilim kayıpları • Modal yayilma • Baglaşim kayıpları
Sogurma Kayıpları:
Fiber optikteki sogurma (yutma) kaybı, bakir kablolardaki güç kaybına
benzer; fiberin saf olmaması nedeniyle fiberde bulunan maddeler, ışığı sogurur
ve ısıya dönüstürür. Fiber optikleri imal etmede kullanılan
aşırı saf cam, yaklaşık %99.9999 saftır. Genede, 1 dB/km arasındaki sogurma kayıpları
tipik degerlerdir. Fiber optikteki sogurma kayıplarına yol açan üç
faktör vardir: morötesi sogurma, kızılaltı sogurma ve iyon rezonans
sogurması.
Morötesi sogurma-Morötesi sogurmaya, fiberin imal edildiği silika malzemesindeki
valans elektronlari neden olur. Işık, valans elektronlarını iyonize ederek iletkenlik
yaratır. Iyonizasyon, toplam ışık alanındaki bir kayba eşdegerdir ve bu nedenle
fiberin iletim kayıplarından birini oluşturur.
Kızılaltı sogurma-Kızılaltı sogurmaya, cam çekirdek moleküllerinin atomları tarafindan sogurulan ışık fotonlari neden olur. Sogurulan fotonlar, ısınmaya özgü rastgele mekanik titresimlere dönüştürülür.
Iyon rezonans sogurması-Iyon rezonans sogurmasına, malzemedeki OH-iyonlari neden
olur. OH-iyonlarının kgi, imalat sürecinde camın içinde sıkışıp kalan
su molekülleridir. Iyon sogurmasına demir, bakır ve krom molekülleride
neden olabilir.
Malzeme ya da Rayleigh Saçınım Kayıpları:
Imalat sürecinde, cam çekilerek çok küçük
çaplı uzun fiberler haline getirilir. Bu süreç esnasında, cam
plastik haldedir (sıvı ya da katı halde degil). Bu süreç esnasında
cama uygulanan germe kuvveti, soguyan camda mikroskopla görülmeyecek
kadar küçük düzensizliklerin olusmasına neden olur;bu düzensizlikler
fiberde kalıcı olarak oluşur. Işık ışınları, fiberde yayınım yaparken bu düzensizliklerden
birine çarparsa kırınım meydana gelir. Kırınım,ışığın birçok yönde
dagılmasına ya da saçılmasına yol açar. Kırınım yapan ışığın bir
kısmı fiberde yoluna devam eder, bir kısmı da koruyucu zarf üzerinden dışarı
kaçar. Kaçan ışık ışınları, ışık gücünde bir kayba karşılık
gelirler. Buna Rayleigh saçınım kaybı denir.
Renk ya da Dalga Boyu Ayrılması
Daha önce de belirtildigi gibi, bir ortamin kırılma indisi dalga boyuna bağlıdır. Işık yayan diyodlar (LED'ler) çeşitli dalga boylarını içeren ışık yayarlar. Bileşik ışık sinyalindeki her dalga boyu farklı bir hızda ilerler. Dolayısıyla, bir LED'den aynı zamanda yayılan ve fiber optikte yayınım yapan ışık ışınları, fiberin en uç noktasına aynı anda ulaşmazlar. Bunun sonucu olarak, alma sinyalinde bozulma meydana gelir; buna kromatik bozulma denir.
Yayılım Kayıpları:
Yayınım kayıplarına, fiberdeki küçük bükümler ve burulmalar
neden olur. Temel olarak, iki tür büküm vardir: mikro büküm
ve sabit yarı çapli büküm. Mikro büküm, çekirdek
malzemesi ile koruyucu zarf malzemesının ışıl büzülme oranları arasındakı
farktan kaynaklanır. Mikro büküm, fiberde Rayleigh saçınımının
meydana gelebilecegi bir süreksizlik oluşturur. Sabit yarı çaplı bükümler,
fiberin yapımı ya da monte edilmesi sırasındaki bükülmeler sonucu meydana
gelir.
Modal Yayılma:
Modal yayılmanın ya da darbe yayılmasının nedeni, bir fiberde farklı yollar izleyen ışık ışınlarının yayınım sürelerindeki farktır. Modal yayılmanın yalnızca çok modlu fiberlerde meydana gelebilecegi açıktır.
• Dereceli indeksli fiberler kullanılmak suretiyle modal yayılma önemli ölçüde azaltılabilir;
• Tek modlu kademe indeksli fiberler kullanıldıgında ise hemen hemen bütünüyle
bertaraf edilebilir.
Modal yayılma, bir fiberde yayınım yapmakta olan bir ışık enerjisi darbesinin yayılarak dagılmasina neden olabilir. Eğer darbe yayılması yeterince ciddiyse, bir darbe bir sonraki darbenin tepesine düşebilir (bu, semboller arası girişime bir örnek oluşturmaktadır). Çok modlu kademe indeksli bir fiberede, dogrudan fiber ekseni üzerinden yayınım yapan bir ışık ışını, fiberi bir uçundan diğer ucuna en kısa sürede kat eder. Kritik açıyla çekirdek / koruyucu zarf sınırına çarpan bir ışık ışını, en çok sayıda dahili yansımaya maruz kalacak. Dolayısıyla fiberi bir ucundan diğer ucuna en uzun sürede kat edecektir.
Baglaşım Kayıpları:
Fiber kablolarda, su üç optik eklem türünden herhangi birinde
baglaşım kayıpları meydana gelebilir: ışık kaynagı - fiber bağlantıları, fiber-fiber
bağlantıları ve fiber fotodedektör baglantıları. Eklem kayıplarına çogunlukla
su ayar sorunlarindan biri neden olur: yanal ayarsızlık, açısal ayarsızlık,
aralık ayarsızlık ve kusursuz olmayan yüzey.
Yanal ayarsızlık:
Yanal ayarsızlık, bitişik iki fiber kablo arasındakı yanal kayma ya da eksen kaymasıdir. Kayıp miktari, bir desibelin beş ila onda biri ile birkaç desibel arası olabilir. Eger fiber eksenleri, küçük fiberin çapının yüzde beşi dahilinde ayarlanmışsa, bu kayıp ihmal edilebilir.
Açısal ayarsızlık:
Açısal ayarsızlığa bazen açısal yer değiştirmede denir. Açısal ayarsızlık ikiden az ise, kayip 0.5 desibelden az olur.
Aralık ayarsızlığı:
Aralık ayarsızlığına bazen uç ayrılması da denmektedir. Fiber optiklerde ekler yapıldıgında, fiberlerin birbiri ile temas etmesi gerekir. Fiberler birbirinden ne kadar ayrı olursa, ışık kaybı o kadar fazla olur. Iki fiber birbirine baglantı parçasıyla birleştirilmişse, uçlar temas etmemelidir. Bunun nedeni, iki ucun bağlantı parçasında birbiri ile sürtünmesinin fiberlerden birine ya da her ikisine birden hasara yol açabilecek olmasıdır.
Kusursuz olmayan yüzey:
Iki bitişik kablonun uçlarının bütün pürüzleri giderilmeli ve iki uç birbirine tam olarak uymalıdır. Fiber uçların dikey çizgiden açıklıkları 3'den az ise, kayıpların 0.5 desibelden az olur.
Kaynak : http://www.elektrikbilgisi.net/showthread.php?p=400
Zayıflama, Saçılma ve Absorblama
Zayıflama :
ışık fiber içerisinde yol alırken meydana gelen güç kaybıdır dB/km olarak ölçülür. Plastik fiberler için 300dB/km tek modlu cam fiberler için 0,21dB/km civarındadır. Ancak ışının dalga boyu ile de ilgilidir aşagıdaki grafik bu durumu gösterir.
Zayıflamanın en fazla oldugu bölgeler 730-950 nm ve 1250-1380nm bölgeleridir. Bu bölgelerde çalışmamak daha avantajlı olur. Zayıflama iki sebepten dolayı olur; saçılma ve absorblama.
SAÇILMA:
Gelen ışının yabancı bir maddeye çapmasıyla oluşan dagilma ve ışık kaybıdır Saçılma uzun dalga boyundaki ışınlarda çok daha küçük bir etkiye sahiptir. Matematiksel olarak saçılma dalga boyunun 4.kuvvetinin tersi ile orantılı oldugundan kısa dalga boyundan uzun dalga boylarına geçildikçe hizla azalır, ama asla sıfır olmaz.
SAÇILMA:
820nm de :2,5db 1300nm de :0,24db 1550nm de :0,012db gibi degerlerde seyreder.
ABSORBLAMA:
Saçılmayla aynı nedenden oluşur. Temel farklılık saçılma, ışıgın
dagılması şeklinde bir bozuklukken, bu olayda ışıgın sönümlenmesi söz
konusudur. Fiber içindeki yabancı maddeler (örn: kobalt,bakir krom)
absorblamaya neden olur. Kayıplarin düşük olması için bu maddelerin
fiberde milyarda bir düzeyinde olmalıdir.
Mikrobent Kayıpları
Mikrobent kayıpları kablonun çeşitli sebeplerden bükülmesinden dolayı oluşur. Eger ciddi boyutlarda bir bükülme varsa ışının tamamen yok olması söz konusu olabilir. Bu nedenle fiber kablolar genelde çok katmanlı korumalı imal edilir.
Malzeme Yayılması
Farklı dalga boyları (renkler) fiber nüvesi içerisinde farkli hızlarda hareket eder. Ancak farklı ortamlarda da ortama göre de farklı hızlarda hareket eder. Işık hızının malzeme (nüve) içerisindeki hızı hem nüve malzemesine hem de ışıgın dalga boyuna baglıdır. Malzeme özelliginden kaynaklanan yayılmaya bu nedenle malzeme yayılması denir. Bir kaynak normalde tek bir dalga boyunda ışık yaymaz. Bir çok dalga boyundan ışık yayabilir. Bu dalga boyları aralığı spektral genişlik olarak tanımlanabilir. Spektral genişlik ledler için 35nm lazer için 2-3 nm dir. Örnekten de anlaşılacağı gibi kullanılan kaynak lazer ise malzeme yayılmasıçok daha az olur. Örnegin lazer kaynagımızın 850nm de çalışmasını istiyoruz. Kaynak 848 nm ile 851 nm arasında bir spektral çerçevede çalışır.
Bu Blogu Favorilere Ekle
