Fiber Optik Nedir Yapısı Çeşitleri Nasıl Çalışır?

Fiber optik nedir: Fiber-optik uzun mesafelerde dijital bilgi taşıyan insan saçı inceliğinde optik cam akımıdır. Bir insan saç teli çapında çok saf camdan ince, uzun tellerdir. Bunlar, optik kablolar denilen demetler halinde düzenlenmiştir. Bu nedenle uzun mesafelerde ışık sinyalleri iletimi ve veri ağları için kullanılır.

Fiber kabloların tercih nedeni, çevresel şartlardan kaynaklanmaktadır. Nemli, rutubetli, elektriksel alan parazitlerinin yoğun olduğu yerlerden etkilenmemesidir. Her zaman stabil bir bağlantı sunmasıdır. Fiber optik kablolar, iletimi ışık hızıyla yani saniyede 300 bin km’ lik hızla gerçekleştirirler. Bu yönlerinden dolayı uzak mesafelere veri aktarımı için tasarlanmışlardır. Yönlendirilebilen bir fiber optik aracılığıyla bilgi taşıyan iletişim sistemlerine fiber optik sistemler denir.

Fiber Optik Kablo Ne İşe Yarar?

Fiber optik kablo, ortasında bir kaç kat koruyucu madde ile sarılmış cam olan kablodur. Elektronik sinyaller yerine elektriksel parazitlerin oluşmasını engelleyen ışık iletir. Işık iletimi, büyük miktarda elektrik parazitleri olan ortamlar için idealdir. Elektrik parazitlerinden etkilenmezler. Aydınlatma ve neme karşı dayanıklıdır. Özellikle çevre şartlarının ağır olduğu ortamlarda yerel alan ağı kurulumlarında sıklıkla kullanılmasını sağlamıştır.

Fiber Optik Yapısı

Işığın taşındığı kısım fiber elyafıdır. 3 kısımdan oluşur: Nüve (core), kılıf (cladding), kaplama (coating).

Tek bir fiber optik, şu parçalardan oluşur. Bir fiber optik kablo, bir veya birden çok arasında değişen sayıda cam elyaftan oluşabilir. Işığın taşındığı kısım fiber elyafıdır.

Cam elyaf çekirdeği çevreleyen, kaplama olarak adlandırılan başka bir cam tabakasıdır. Tampon tüpü olarak bilinen bir tabaka kaplamayı korur. Bir ceket tabakası tek tek tel için son koruyucu tabaka görevi görür.

• Çekirdek (Core, Nüve) çok ince liften oluşur. Işığın iletildiği ana parçacıktır. Silisyumdioksit denilen cam hammaddesidir. Multi Mode kablolarda bu çekirdek kısım genel olarak 50-70 mikron arasında değişmektedir. Single Mode kablolarda ise bu çap 9 mikrondur.
• Cam Kılıf (Kaplama) Çekirdek lifi çevreler. Görevi çekirdek liften geçen ışığın dışarı yansımasını önlemektir. Genel olarak bu cam kılıfın çapı SM ve MM kablolarda 125 mikron olarak imal edilir.
• Koruyucu kılıf (Tampon kaplama) Çevresi cam kılıf ile kaplanmış olan çekirdeğin dış etkenlerden koruyan kısımdır. Fiberi hasar ve nemden koruyan plastik kaplamadır. Yapıları gereği optik frekanslar daha geniş bant genişlikleri sağlarlar. Fiber sistemler daha büyük bir kapasiteye sahiptir. Metalik kablolarda, iletkenler arasında kapasitans ve iletkenler boyunca indüktans oluşur.

  

Yüzlerce, binlerce optik tel (fiber), optik kablolar içinde demetlenmiş olarak yer alır. Demetler İngilizcede “jacket (ceket)” denilen dış kılıflarla korunur.

Fiber Optik Çeşitleri

Bu kablolar yüzlerce hatta binlerce optik fiberden oluşur. bunlar merkez çaplarına, yapıldıkları malzemeye ve ışığın kırılma şekline göre ikiye ayrılırlar.

Tek Modlu Fiber

Yaklaşık 9 mikronluk çapa sahip olan ince merkezli kablolardır. 1,300 ile 1,550 nanometre arasında dalga boyu değerine sahip kızılötesi lazer ışığını iletirler. Bu kablo tipi genellikle veri kaybının daha az olması istenen yerlerde kullanılır. Tek modlu fiber yüksek bant genişliğine sahiptir. Fiyatları da daha pahalıdır.

Çok Modlu Fiber

Yaklaşık 62.5 mikronluk çapa sahiptirler. Çok modlu fiber daha kısa mesafeler için kullanılır. Çünkü daha büyük çekirdek açıklığı ışık sinyallerinin sekmesini ve yol boyunca daha fazla yansımasına imkan verir. Işık yayan diyotlar üzerinden 850 ile 1,300 nanometre arasında dalgaboyu değerine sahip kızılötesi lazer ışığını iletirler.

Üretim maliyeti daha uygun olduğundan en çok kullanılan kablo türüdür. Kayıp miktarı tekil modlu kablolara göre daha fazladır. Bazı fiber kablolar ise plastikten üretilmiştir ve 1mm’ye varan merkeze sahiptirler. Bu kablolar 650 nanometre dalgaboyuna sahip görülebilir kırmızı ışığı iletirler.

Fiber Optik Nasıl Çalışır?

Lazerden gönderilen ışın demeti ilk önce doğrusal bir yol izler. ışık sinyali 1 ve 2 olarak çıkan alt – üst sınır ışınları kablonun kıvrıldığı noktalarda; ışık cam örtüye çarpıp geri yansır.

Böylece yansıya yansıya merkezdeki yoluna yavaşlayarak ve bir miktar kayba uğrayarak da olsa devam ederler. Bundan dolayı fiber kabloların fazla kıvrım yapmadan düz bir yol izlemesi, veri iletim hızı ve kalitesi açısından önemlidir. Cam örtü tabakası ışığı kesinlikle absorbe etmez. Neredeyse tam olarak yansıtır bu da bilginin kayıpsız şekilde ulaşması için çok önemlidir.

Işık sinyalleri, yoğun cam tabakalar sebebiyle ışık hızında hareket etmez. Çoğunlukla cam içindeki saf olmayan maddeler nedeniyle fiber içinde kayba uğrar. Işık hızından yaklaşık% 30 daha yavaş yol alır.

Fiber optik kablolar 10 Gbps’ ye kadar sinyalleri desteklemeye doğru ilerler. Bu kablolar kullanım yeri ve şartlara göre değişir. Çelik zırh veya jel tabakası gibi başka koruyucu ve esneklik kazandırıcı kısımlar da eklenebilmektedir. Bu koruyucu tabaka kemirgenlerin ısırmalarına engel olmak için özel kimyasal maddeler içerir.

Fiber Optik Sistem Özellikleri

• Fiber optik iletim hattının basitleştirilmiş blok diyagramını görülmektedir. Hattın üç ana elemanı verici, alıcı ve fiber kılavuzudur.
• Verici: Analog ya da sayısal bir arabirim, bir gerilim-akım dönüştürücüsü, bir ışık kaynağı ve bir kaynaktan- fibere ışık bağlayıcı
• Fiber kılavuz ya saf cam ya da plastik bir kablodur.
• Alıcı (terminal): Bir fiberden ışık dedektörüne bağlaşım aygıtıdır. Bir fotodedektör, bir akım-gerilim dönüştürücüsü, bir yükselteç ve analog ya da sayısal bir arabirim

  

Fiber Optik Kullanım Alanları

İnternet, televizyon ve telefonlar gibi telekomünikasyon hizmetlerinde kullanılmaktadır. Örnek, Verizon ve Google gibi. Bu şirketler Verizon FIOS ve Google Fiber internet hizmetlerinde fiber optik kullanıyorlar.

Bu sayede kullanıcılara gigabit internet hızları sağlıyor. Tıbbi görüntüleme ve makine mühendisliği alanlarında da kullanılıyor. Fiber optik kablolar, daha yüksek bant genişliği ve iletim hızlarına sahiptir. Bu nedenle bakır kablolardan daha avantajlı oldukları için kullanılır. Tipik olarak, bant genişliği arttıkça fiber optik kablo fiyatları daha pahalı hale gelir.