1.Optik fiberler nasıl birleştirilir?
Cevap: Optik fiber iki temel parçadan oluşur: şeffaf optik malzemelerden yapılmış bir çekirdek ve bir kılıf ve kaplama tabakası.
2. Optik fiber hatlarının iletim karakteristiklerini tanımlayan temel parametreler nelerdir?
Cevap: Bunlara kayıp, dispersiyon, bant genişliği, kesme dalga boyu, mod alan çapı vb. dahildir.
3. Fiber zayıflamasının nedenleri nelerdir?
Cevap: Fiber zayıflaması, bir fiberin iki kesiti arasındaki optik gücün, dalga boyuyla ilişkili olarak azalması anlamına gelir. Zayıflamanın başlıca nedenleri, saçılma, emilim ve konnektörler ve eklemler tarafından meydana gelen optik kayıptır.
4. Optik fiber zayıflama katsayısı nasıl tanımlanır?
Cevap: Sabit durumdaki düzgün bir optik fiberin birim uzunluk başına zayıflaması (dB/km) ile tanımlanır.
5. Ekleme kaybı nedir?
Cevap: Optik iletim hattına optik elemanların (konnektör veya kuplör gibi) yerleştirilmesi sonucu oluşan zayıflamayı ifade eder.
6. Optik fiberin bant genişliği ne ile ilgilidir?
Cevap: Optik fiberin bant genişliği, optik güç genliğinin optik fiberin transfer fonksiyonunda sıfır frekans genliğine kıyasla %50 veya 3 dB azaltıldığı modülasyon frekansını ifade eder. Optik fiberin bant genişliği uzunluğuyla yaklaşık olarak ters orantılıdır ve bant genişliği ile uzunluğun çarpımı sabittir.
7. Kaç çeşit optik fiber dispersiyon vardır? Ne ile ilişkilidir?
Cevap: Optik fiberin dağılımı, mod dağılımı, malzeme dağılımı ve yapısal dağılım dahil olmak üzere bir optik fiberdeki grup gecikmesinin genişlemesini ifade eder. Hem ışık kaynağının hem de optik fiberin özelliklerine bağlıdır.
8. Optik fiberde yayılan sinyallerin dispersiyon karakteristikleri nasıl açıklanır?
Cevap: Üç fiziksel nicelikle açıklanabilir: darbe genişlemesi, optik fiberin bant genişliği ve optik fiberin dispersiyon katsayısı.
9. Kesme dalga boyu nedir?
Cevap: Optik fiberde yalnızca temel modu iletebilen en kısa dalga boyunu ifade eder. Tek modlu optik fiber için, kesme dalga boyu iletilen ışığın dalga boyundan daha kısa olmalıdır.
10. Optik fiberin dağılımının optik fiber iletişim sisteminin performansı üzerinde nasıl bir etkisi olacaktır?
Cevap: Optik fiberin dağılması, optik fiberde iletim sırasında optik darbenin genişlemesine neden olur, bu da bit hata oranını, iletim mesafesini ve sistem hızını etkiler.
11. Geri saçılma yöntemi nedir?
Cevap: Geri saçılma yöntemi, optik fiberin uzunluğu boyunca zayıflamayı ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Optik fiberdeki optik gücün çoğu ileri doğru yayılır, ancak küçük bir kısmı ışık yayıcıya doğru geri saçılır. Geri saçılmanın zaman eğrisini gözlemlemek için ışık yayıcıda bir spektrometre kullanılarak, bağlı tekdüze optik fiberin uzunluğu ve zayıflaması bir uçtan ölçülebilir, aynı zamanda eklemler ve konektörler tarafından oluşturulan yerel düzensizlikler, kırılma noktaları ve optik güç kaybı da ölçülebilir.
12. Optik zaman alanı reflektometresinin (OTDR) test prensibi nedir? İşlevleri nelerdir?
Cevap: OTDR, ışık geri saçılması ve Fresnel yansıması ilkesine dayanır. Işık optik fiberde yayıldığında oluşan geri saçılmış ışığı kullanarak zayıflama bilgisi elde eder. Optik fiber zayıflamasını, eklem kaybını, optik fiber arıza noktası konumunu ölçmek ve optik fiberin uzunluğu boyunca kayıp dağılımını anlamak için kullanılabilir. Optik kablo yapımında, bakımında ve izlenmesinde vazgeçilmez bir araçtır. Başlıca göstergeleri şunlardır: dinamik aralık, hassasiyet, çözünürlük, ölçüm süresi ve kör alan.
13.OTDR'nin kör alanı nedir? Test üzerindeki etkisi nedir? Gerçek testte kör alanla nasıl başa çıkılır?
Cevap: Genellikle, aktif konnektörler ve mekanik bağlantılar gibi özellik noktalarının oluşturduğu yansımalar nedeniyle OTDR alıcı ucunun doygunluğa ulaşması sonucu oluşan bir dizi "kör noktaya" kör alan denir.
Optik fiberlerdeki kör alanlar, olay kör alanı ve zayıflama kör alanı olarak ikiye ayrılır: yansıma tepe noktasının başlangıç noktasından, aktif konnektörlerin müdahalesiyle oluşan alıcı doyma tepe noktasına kadar olan uzunluk mesafesine olay kör alanı; yansıma tepe noktasının başlangıç noktasından, optik fiberlerdeki aktif konnektörlerin müdahalesiyle oluşan diğer belirlenebilir olay noktalarına kadar olan mesafeye ise zayıflama kör alanı denir.
OTDR için kör alan ne kadar küçükse o kadar iyidir. Kör alan, darbe genişlemesinin genişliği arttıkça artacaktır. Darbe genişliğinin artırılması ölçüm uzunluğunu artırmasına rağmen, aynı zamanda ölçüm kör alanını da artırır. Bu nedenle, optik fiberleri test ederken, dar darbeler optik fiberi ve OTDR aksesuarlarının bitişik olay noktalarını ölçmek için kullanılmalı, geniş darbeler ise optik fiberin uzak ucunu ölçmek için kullanılmalıdır.
14.OTDR farklı tipteki optik fiberleri ölçebilir mi?
A: Çok modlu bir fiberi ölçmek için tek modlu bir OTDR modülü kullanıyorsanız veya çekirdek çapı 62,5 mm olan tek modlu bir fiberi ölçmek için çok modlu bir OTDR modülü kullanıyorsanız, fiber uzunluğunun ölçüm sonucu etkilenmeyecektir ancak fiber kaybı, optik konnektör kaybı ve geri dönüş kaybı sonuçları yanlış olacaktır. Bu nedenle, optik fiberi ölçerken, ölçülecek ölçülen fiberle eşleşen bir OTDR seçmelisiniz, böylece tüm performans göstergeleri için doğru sonuçları alabilirsiniz.
15. Yaygın optik test cihazlarında "1310nm" veya "1550nm" ne anlama geliyor?
A: Optik sinyalin dalga boyunu ifade eder. Optik fiber iletişiminde kullanılan dalga boyu aralığı, 800nm ile 1700nm arasında bir dalga boyuna sahip olan yakın kızılötesi bölgededir. Genellikle kısa dalga boyu bantları ve uzun dalga boyu bantları olarak ikiye ayrılır, ilki 850nm dalga boyunu, ikincisi ise 1310nm ve 1550nm dalga boyunu ifade eder.
16. Mevcut ticari optik fiberlerde, hangi ışık dalga boyunun en küçük dağılımı vardır? Hangi ışık dalga boyunun en küçük kaybı vardır?
Cevap: 1310 nm dalga boyundaki ışık en küçük dispersiyona, 1550 nm dalga boyundaki ışık ise en küçük kayba sahiptir.
17. Optik fiberler, optik fiber çekirdeğinin kırılma indisindeki değişime göre nasıl sınıflandırılır?
Cevap: Bunlar basamak indeksli optik fiberler ve gradyan indeksli optik fiberler olarak ikiye ayrılabilir. Basamak indeksli optik fiberler dar bir bant genişliğine sahiptir ve küçük kapasiteli kısa mesafeli iletişimler için uygundur; gradyan indeksli optik fiberler geniş bir bant genişliğine sahiptir ve orta ve büyük kapasiteli iletişimler için uygundur.
18. Optik fiberler, iletilen farklı ışık dalgası modlarına göre nasıl sınıflandırılır?
Cevap: Tek modlu optik fiberler ve çok modlu optik fiberler olarak ayrılabilirler. Tek modlu optik fiberlerin çekirdek çapı yaklaşık olarak 1 ila 10 μm arasındadır. Belirli bir çalışma dalga boyunda, yalnızca büyük kapasiteli ve uzun mesafeli iletişim sistemleri için uygun olan tek bir temel mod iletilir. Çok modlu optik fiberler, yaklaşık olarak 50 ila 60 μm arasında bir çekirdek çapına sahip birden fazla ışık dalgası modunu iletebilir ve iletim performansları tek modlu optik fiberlerden daha kötüdür.
Çoklanmış korumanın akım diferansiyel korumasının iletiminde, trafo merkezinin haberleşme odasına kurulan optoelektronik dönüşüm cihazı ile ana kontrol odasına kurulan koruma cihazı arasında genellikle çok modlu optik fiberler kullanılır.
19. Adım indeksli optik fiberin sayısal açıklığının (NA) önemi nedir?
Cevap: Sayısal açıklık (NA), optik fiberin ışık toplama yeteneğini gösterir. NA ne kadar büyükse, optik fiberin ışık toplama yeteneği o kadar güçlüdür.
20. Tek modlu optik fiberin çift kırılması nedir?
Cevap: Tek modlu bir optik fiberde iki ortogonal polarizasyon modu vardır. Optik fiber tamamen silindirik olarak simetrik olmadığında, iki ortogonal polarizasyon modu dejeneratif değildir. İki ortogonal polarizasyon modunun kırılma indisindeki farkın mutlak değeri çift kırılmadır.
21. En yaygın optik kablo yapıları nelerdir?
Cevap: İki türü vardır: Katmanlı bükümlü tip ve iskelet tipi.
22. Optik kabloların ana bileşenleri nelerdir?
Cevap: Esas olarak şunlardan oluşur: fiber çekirdek, optik fiber gresi, kılıf malzemesi, PBT (polibütilen tereftalat) ve diğer malzemeler.
23. Optik kabloların zırhı neyi ifade eder?
Cevap: Özel amaçlı optik kablolarda (denizaltı optik kabloları vb.) kullanılan koruyucu elemana (genellikle çelik tel veya çelik kuşak) denir. Zırh, optik kablonun iç kılıfına tutturulur.
24. Optik kabloların kılıfında hangi malzemeler kullanılır?
Cevap: Optik kabloların kılıfı veya kılıfı genellikle polietilen (PE) ve polivinil klorür (PVC) malzemelerinden yapılır ve görevi kablo çekirdeğini dış etkenlerden korumaktır.
25. Güç sistemlerinde kullanılan özel optik kabloları listeleyin.
Cevap: Esas olarak üç adet özel optik kablo bulunmaktadır:
Topraklama telli kompozit optik kablo (OPGW), optik fiber çelik kaplı alüminyum telli yapının güç hattına yerleştirilir. OPGW optik kablonun uygulaması, topraklama teli ve iletişimin ikili işlevine sahiptir ve güç direklerinin ve kulelerinin kullanım oranını etkili bir şekilde iyileştirir.
Sarılı optik kablo (GWWOP), mevcut bir iletim hattının bulunduğu yerlerde, bu tip optik kablo topraklama teline sarılır veya asılır.
Kendinden destekli optik kablo (ADSS), yüksek çekme dayanımına sahip olup, iki güç kulesi arasına doğrudan asılabilir ve maksimum açıklığı 1000 m'ye kadar çıkabilir.
26. OPGW optik kablo için kaç adet uygulama yapısı vardır?
Cevap: Esas olarak: 1) Plastik boru tabakası bükülmüş + alüminyum boru yapısı; 2) Merkezi plastik boru + alüminyum boru yapısı; 3) Alüminyum iskelet yapısı; 4) Spiral alüminyum boru yapısı; 5) Tek katmanlı paslanmaz çelik boru yapısı (merkezi paslanmaz çelik boru yapısı, paslanmaz çelik boru tabakası bükülmüş yapı); 6) Kompozit paslanmaz çelik boru yapısı (merkezi paslanmaz çelik boru yapısı, paslanmaz çelik boru tabakası bükülmüş yapı).
27. OPGW optik kablo çekirdeğinin dışındaki telli telin ana bileşenleri nelerdir?
Cevap: AA tel (alüminyum alaşımlı tel) ve AS tel (alüminyum kaplı çelik tel) birleşiminden oluşur.
28. OPGW optik kablo modellerini seçmek için gereken teknik koşullar nelerdir?
Cevap: 1) OPGW kablosunun nominal çekme dayanımı (RTS) (kN); 2) OPGW kablosunun fiber çekirdek sayısı (SM); 3) Kısa devre akımı (kA); 4) Kısa devre süresi (s); 5) Sıcaklık aralığı (℃).
29. Optik kablonun bükülme derecesi nasıl sınırlandırılır?
Cevap: Optik kablonun bükülme yarıçapı, optik kablonun dış çapının en az 20 katı, inşaat halindeyken (statik olmayan durumda) ise optik kablonun dış çapının en az 30 katı olmalıdır.
30. ADSS optik kablo mühendisliğinde nelere dikkat edilmelidir?
Cevap: Üç temel teknoloji vardır: optik kablo mekanik tasarımı, askı noktalarının belirlenmesi ve destekleyici donanımların seçimi ve montajı.
31. Optik kablo bağlantı parçalarının başlıca türleri nelerdir?
Cevap: Optik kablo bağlantı parçaları, optik kabloları monte etmek için kullanılan donanımları ifade eder ve başlıca şunları içerir: gergi kelepçeleri, askı kelepçeleri, titreşim izolatörleri, vb.
32. Optik fiber konnektörlerin iki temel performans parametresi vardır, bunlar nelerdir?
Cevap: Optik fiber konnektörler genellikle canlı eklemler olarak bilinir. Tek fiber konnektörlerin optik performans gereksinimleri için odak, ekleme kaybı ve geri dönüş kaybı olmak üzere en temel iki performans parametresinedir.
33. Yaygın olarak kullanılan kaç çeşit optik fiber konnektör vardır?
Cevap: Farklı sınıflandırma yöntemlerine göre, optik fiber konektörler farklı tiplere ayrılabilir. Farklı iletim ortamlarına göre, tek modlu optik fiber konektörler ve çok modlu optik fiber konektörler olarak ayrılabilirler; farklı yapılara göre, FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT, vb. gibi çeşitli tiplere ayrılabilirler; konektörün pim uç yüzeyine göre, FC, PC (UPC) ve APC olarak ayrılabilirler. Yaygın olarak kullanılan optik fiber konektörler: FC/PC tipi optik fiber konektör, SC tipi optik fiber konektör, LC tipi optik fiber konektör.
34. Fiber optik iletişim sisteminde, aşağıdaki öğeler yaygın olarak bulunur. Lütfen adlarını belirtin.
AFC, FC adaptörü ST adaptörü SC adaptörü FC/APC, FC/PC konnektörü SC konnektörü ST konnektörü LC patch kablosu MU patch kablosu Tek modlu veya çok modlu patch kablosu.
35. Fiber optik konnektörün ekleme kaybı (veya ekleme kaybı) nedir?
Cevap: Konnektörün takılmasıyla iletim hattının etkin gücünde meydana gelen azalmanın değerini ifade eder. Kullanıcılar için değer ne kadar küçükse o kadar iyidir. ITU-T, değerinin 0,5 dB'yi geçmemesi gerektiğini şart koşar.
36. Fiber optik konnektörün geri dönüş kaybı (veya yansıma zayıflaması, geri dönüş kaybı, geri dönüş kaybı) nedir?
Cevap: Konnektörden yansıyan ve giriş kanalı boyunca geri dönen giriş gücü bileşeninin bir ölçüsüdür. Tipik değeri 25 dB'den az olmamalıdır.
37. Işık yayan diyotların yaydığı ışık ile yarı iletken lazerlerin yaydığı ışık arasındaki en belirgin fark nedir?
Cevap: Işık yayan diyot tarafından üretilen ışık, geniş bir spektruma sahip tutarsız ışıktır; lazer tarafından üretilen ışık ise çok dar bir spektruma sahip tutarlı ışıktır.
38. Işık yayan diyot (LED) ile yarı iletken lazerin (LD) çalışma özellikleri arasındaki en belirgin fark nedir?
Cevap: LED'in eşik değeri yoktur, LD'nin ise eşik değeri vardır. Lazer yalnızca enjekte edilen akım eşik değerini aştığında üretilir.
39. Yaygın olarak kullanılan iki tek uzunlamasına modlu yarı iletken lazer hangileridir?
Cevap: DFB lazer ve DBR lazer, her ikisi de dağıtılmış geri beslemeli lazerlerdir ve optik geri beslemeleri optik boşluktaki dağıtılmış geri beslemeli Bragg ızgarası tarafından sağlanır.
40. Optik alıcı cihazların iki ana türü nelerdir?
Cevap: Bunlar esas olarak fotodiyotlar (PIN tüpleri) ve çığ fotodiyotlarıdır (APD'ler).
41. Optik fiber haberleşme sistemlerinde gürültüye neden olan faktörler nelerdir?
Cevap: Niteliksiz sönüm oranı kaynaklı gürültü, ışık yoğunluğundaki rastgele değişimler kaynaklı gürültü, zaman titreşimi kaynaklı gürültü, alıcının noktasal gürültüsü ve termal gürültüsü, optik fiberin mod gürültüsü, dispersiyon kaynaklı darbe genişlemesi kaynaklı gürültü, LD'nin mod dağılım gürültüsü, LD'nin frekans cıvıltısı kaynaklı gürültü ve yansıma kaynaklı gürültü vardır.
42. Şu anda iletim ağı inşasında kullanılan ana optik fiberler nelerdir? Başlıca özellikleri nelerdir?
Cevap: Üç ana türü vardır: G.652 geleneksel tek modlu optik fiber, G.653 dispersiyon kaydırmalı tek modlu optik fiber ve G.655 sıfır olmayan dispersiyon kaydırmalı optik fiber.
G.652 tek modlu fiber, C-bant 1530-1565nm ve L-bant 1565-1625nm'de genellikle 17-22psnm•km'de büyük bir dağılıma sahiptir. Sistem hızı 2,5Gbit/s veya üzerine ulaştığında, dağılım telafisi gerekir. 10Gbit/s'de, sistem dağılım telafisi maliyeti nispeten yüksektir. Mevcut iletim şebekesinde en yaygın kullanılan fiberdir.
G.653 dispersiyon kaydırmalı fiberin C-band ve L-band'daki dispersiyonu genellikle -1-3.5psnm•km'dir ve 1550nm'de sıfır dispersiyondur. Sistem hızı 20Gbit/s ve 40Gbit/s'ye ulaşabilir ve bu da onu tek dalga boylu ultra uzun mesafe iletimi için en iyi fiber yapar. Ancak sıfır dispersiyon özellikleri nedeniyle, DWDM kapasite genişletme için kullanıldığında doğrusal olmayan etkiler meydana gelir ve bu da sinyal çapraz konuşması ve dört dalga karıştırma FWM ile sonuçlanır, bu nedenle DWDM için uygun değildir.
G.655 sıfır olmayan dağılım kaydırmalı fiber: G.655 sıfır olmayan dağılım kaydırmalı fiberin C bandındaki dağılımı 1 ila 6 psnm•km'dir ve L bandındaki dağılım genellikle 6 ila 10 psnm•km'dir. Dağılım küçüktür, sıfır dağılım alanından kaçınır, dört dalga karıştırma FWM'yi bastırır ve DWDM kapasite genişletme ve yüksek hızlı sistemleri açma için kullanılabilir. Yeni G.655 fiber, etkin alanı sıradan optik fiberlerin 1,5 ila 2 katına kadar genişletebilir. Büyük etkin alan, güç yoğunluğunu azaltabilir ve optik fiberin doğrusal olmayan etkisini azaltabilir.
43. Optik fiberin doğrusal olmayanlığı nedir?
Cevap: Bu, fiberin optik gücü belirli bir değeri aştığında, optik fiberin kırılma indisinin optik güçle doğrusal olmayan bir ilişkiye sahip olacağı ve Raman saçılması ile Brillouin saçılmasının oluşacağı, bunun da gelen ışığın frekansının değişeceği anlamına gelir.
44. Optik fiberin doğrusal olmayışının iletim üzerinde nasıl bir etkisi olacaktır?
Cevap: Doğrusal olmayan etki, sistemin performansını düşüren bazı ek kayıplara ve girişimlere neden olur. WDM sisteminin optik gücü büyüktür ve optik fiber boyunca uzun bir mesafe boyunca iletilir, bu nedenle doğrusal olmayan bozulma meydana gelir. İki tür doğrusal olmayan bozulma vardır: uyarılmış saçılma ve doğrusal olmayan kırılma. Bunlar arasında uyarılmış saçılma, Raman saçılmasını ve Brillouin saçılmasını içerir. Yukarıdaki iki tür saçılma, olay ışığının enerjisini azaltarak kayba neden olur. Giriş fiber gücü küçük olduğunda göz ardı edilebilir.
45. PON (Pasif Optik Ağ) Nedir?
Cevap: PON, yerel kullanıcı erişim ağında, kuplör ve ayırıcı gibi pasif optik cihazlara dayanan bir fiber optik döngü optik ağıdır.
Fiber optik zayıflamanın çeşitli nedenleri
1. Lif zayıflamasına neden olan başlıca faktörler; içsel, eğilme, ekstrüzyon, kirlilik, düzgünsüzlük ve yerleştirmedir.
İçsel: Optik fiberin içsel kaybıdır ve şunları içerir: Rayleigh saçılması, içsel emilim, vb.
Bükülme: Optik fiber büküldüğünde, optik fiberdeki ışığın bir kısmı saçılma nedeniyle kaybolarak kayba neden olur.
Ekstrüzyon: Optik fiber sıkıştırıldığında hafif bir bükülme sonucu oluşan kayıp.
Kirlilikler: Optik fiberdeki kirlililer, optik fiberde yayılan ışığı emer ve dağıtır, bu da kayba neden olur.
Dengesizlik: Optik fiber malzemenin kırılma indisinin eşit olmaması nedeniyle oluşan kayıp.
Yerleştirme: Optik fiberler yerleştirildiğinde oluşan kayıplar, örneğin: farklı eksenler (tek modlu optik fiberin koaksiyellik gereksinimi 0,8 μm'den azdır), uç yüzü eksene dik değildir, uç yüzü eşit değildir, yerleştirme çekirdek çapı uyuşmaz ve füzyon kalitesi düşüktür.
Işık optik fiberin bir ucundan girip diğer ucundan çıktığında, ışığın yoğunluğu zayıflar. Bu, optik sinyal optik fiberden geçtikten sonra ışık enerjisinin bir kısmının zayıfladığı anlamına gelir. Bu, optik fiberde belirli maddelerin olduğunu veya bir nedenden dolayı optik sinyalin geçişini engellediğini gösterir. Bu, optik fiberin iletim kaybıdır. Optik sinyalin düzgün bir şekilde geçmesi ancak optik fiberin kaybını azaltarak mümkündür.
2. Optik fiber kaybının sınıflandırılması
Optik fiber kaybı, kabaca optik fiberin içsel kaybı ve optik fiber yapıldıktan sonraki kullanım koşullarının neden olduğu ek kayıp olarak ikiye ayrılabilir. Belirli alt bölümler aşağıdaki gibidir:
Optik fiberde kayıplar, doğal kayıplar ve ek kayıplar olmak üzere ikiye ayrılır.
Doğal kayıplar; saçılma kaybı, emilim kaybı ve kusurlu optik fiber yapısının neden olduğu kayıpları içerir.
Ek kayıplara mikro bükülme kaybı, eğilme kaybı ve ekleme kaybı da dahildir.
Bunlar arasında, optik fiberin döşenmesi sırasında yapay olarak ek kayıp oluşur. Pratik uygulamalarda, optik fiberleri tek tek bağlamak kaçınılmazdır ve optik fiber bağlantısı kayba neden olur. Optik fiberlerin mikro bükülmesi, sıkıştırılması ve gerilmesi de kayba neden olur. Bunların hepsi optik fiberin kullanım koşullarından kaynaklanan kayıplardır. Başlıca neden, bu koşullar altında optik fiber çekirdeğindeki iletim modunun değişmiş olmasıdır. Ek kayıp mümkün olduğunca önlenebilir. Aşağıda, yalnızca optik fiberin içsel kaybını tartışıyoruz.
Doğal kayıplar arasında saçılma kaybı ve emilim kaybı, optik fiber malzemenin kendi özellikleri tarafından belirlenir ve farklı çalışma dalga boylarında oluşan doğal kayıplar da farklıdır. Düşük kayıplı optik fiberin geliştirilmesi ve optik fiberin rasyonel kullanımı için kayıp oluşum mekanizmasını anlamak ve çeşitli faktörlerin neden olduğu kaybın boyutunu nicel olarak analiz etmek son derece önemlidir.
3. Malzemelerin emilim kaybı
Optik fiberleri yapmak için kullanılan malzemeler ışık enerjisini emebilir. Optik fiber malzemesindeki parçacıklar ışık enerjisini emdikten sonra titreşir ve ısı üretir ve enerji kaybolur, böylece emilim kaybı oluşur. Maddenin atomlardan ve moleküllerden oluştuğunu ve atomların atom çekirdeklerinden ve çekirdek dışı elektronlardan oluştuğunu ve elektronların atom çekirdeğinin etrafında belirli bir yörüngede döndüğünü biliyoruz. Bu tıpkı üzerinde yaşadığımız Dünya ve Venüs ve Mars gibi gezegenlerin Güneş etrafında dönmesi gibidir. Her elektronun belirli bir enerjisi vardır ve belirli bir yörüngededir veya başka bir deyişle, her yörüngenin belirli bir enerji seviyesi vardır.
Çekirdeğe yakın yörünge enerji seviyesi daha düşüktür ve çekirdekten daha uzak yörünge enerji seviyesi daha yüksektir. Yörüngeler arasındaki bu enerji seviyesi farkının büyüklüğüne enerji seviyesi farkı denir. Bir elektron düşük bir enerji seviyesinden yüksek bir enerji seviyesine geçtiğinde, karşılık gelen enerji seviyesi farkının enerjisini emer.
Bir optik fiberde, belirli bir enerji seviyesindeki bir elektron, enerji seviyesi farkına karşılık gelen bir dalga boyundaki ışıkla ışınlandığında, düşük enerji seviyesi yörüngesindeki elektron daha yüksek enerji seviyesine sahip yörüngeye geçiş yapacaktır. Bu elektron ışık enerjisini emer ve bu da ışık emilim kaybına neden olur.
Optik fiberlerin yapımında kullanılan temel malzeme olan silikon dioksit (SiO2), ışığı kendisi emer. Bunlardan biri ultraviyole emilim, diğeri ise kızılötesi emilim olarak adlandırılır. Günümüzde optik fiber iletişimleri genellikle yalnızca 0,8 ila 1,6 μm dalga boyu aralığında çalışır, bu nedenle yalnızca bu çalışma aralığındaki kaybı tartışıyoruz.
Kuvars camındaki elektron geçişleri tarafından oluşturulan emilim tepe noktası, ultraviyole bölgesinde yaklaşık 0,1 ila 0,2 μm dalga boyudur. Dalga boyu arttıkça, emilim etkisi kademeli olarak azalır, ancak etkilenen alan 1 μm'nin üzerindeki dalga boylarına kadar çok geniştir. Bununla birlikte, ultraviyole emiliminin kızılötesi bölgede çalışan kuvars optik lifleri üzerinde çok az etkisi vardır. Örneğin, 0,6 μm dalga boyuna sahip görünür ışık bölgesinde, ultraviyole emilimi 1 dB/km'ye ulaşabilir ve 0,8 μm dalga boyunda 0,2 ila 0,3 dB/km'ye düşer ve 1,2 μm dalga boyunda ise yalnızca yaklaşık 0,1 dB/km'dir.
Kuvars optik fiberin kızılötesi emilim kaybı, kızılötesi malzemenin moleküler titreşiminden kaynaklanır. 2 μm'nin üzerindeki bantta birkaç titreşim emilim tepe noktası vardır.
Optik fiberde bulunan çeşitli katkılama elementlerinin etkisi nedeniyle kuvars optik fiberin 2 μm'nin üzerindeki bantta düşük kayıp penceresine sahip olması mümkün değildir ve 1,85 μm dalga boyunda teorik sınır kayıp ldB/km'dir.
Araştırmalar sonucunda, kuvars camında sorun yaratan bazı "yıkıcı moleküller" olduğu, özellikle bakır, demir, krom, manganez vb. gibi bazı zararlı geçiş metali safsızlıkları olduğu da bulundu. Bu "kötü adamlar" ışık ışınımı altında açgözlülükle ışık enerjisini emer, zıplar ve ışık enerjisi kaybına neden olur. "Sorun çıkaranları" ortadan kaldırmak ve optik lifler yapmak için kullanılan malzemeleri kimyasal olarak arıtmak, kaybı büyük ölçüde azaltabilir.
Kuvars optik fiberdeki bir diğer emilim kaynağı hidroksildir (OHˉ). Dönemin araştırmalarına göre, hidroksilin optik fiberin çalışma bandında 0,95 μm, 1,24 μm ve 1,38 μm olmak üzere üç emilim tepesine sahip olduğu bulunmuştur. Bunlardan 1,38 μm dalga boyundaki emilim kaybı en ciddi olanıdır ve optik fiber üzerinde en büyük etkiye sahiptir. 1,38 μm dalga boyunda, sadece 0,0001 hidroksit içeriğinin oluşturduğu emilim tepe kaybı 33 dB/km kadar yüksektir.
Bu hidroksitler nereden geliyor? Hidroksitlerin birçok kaynağı vardır. Birincisi, optik fiberler yapmak için kullanılan malzemelerde su ve hidroksit bileşikleri vardır. Bu hidroksit bileşikleri, ham maddelerin arıtılması sırasında kolayca çıkarılamaz ve sonunda optik fiberde hidroksit formunda kalır; ikincisi, optik fiberler yapmak için kullanılan hidroksitlerde az miktarda su vardır; üçüncüsü, optik fiberlerin üretim süreci sırasında kimyasal reaksiyonlar nedeniyle su üretilir; dördüncüsü, su buharı, dışarıdaki havanın girmesiyle içeri getirilir. Ancak, mevcut üretim süreci oldukça yüksek bir seviyeye ulaşmıştır ve hidroksit içeriği, optik fiberler üzerindeki etkisinin göz ardı edilebileceği kadar düşük bir seviyeye düşmüştür.
4. Dağılma kaybı
Karanlık gecede, gökyüzüne bir el feneri tutarsanız, bir ışık huzmesi görebilirsiniz. İnsanlar ayrıca gece gökyüzünde projektörlerden gelen kalın ışık huzmeleri de gördüler.
Peki bu ışık huzmelerini neden görüyoruz? Bunun nedeni, atmosferde duman ve toz gibi çok sayıda küçük parçacığın yüzüyor olmasıdır. Işık bu parçacıklara vurduğunda dağılır ve her yöne doğru fırlar. Bu fenomen ilk olarak Rayleigh tarafından keşfedildi, bu yüzden insanlar bu saçılmaya "Rayleigh saçılması" adını verdiler.
Saçılma nasıl meydana gelir? Maddeyi oluşturan moleküller, atomlar ve elektronlar gibi küçük parçacıkların belirli içsel frekanslarda titreştiği ve titreşim frekansına karşılık gelen bir dalga boyunda ışık salabildiği ortaya çıktı. Bir parçacığın titreşim frekansı, parçacığın büyüklüğüne göre belirlenir. Parçacık ne kadar büyükse, titreşim frekansı o kadar düşük ve salınan ışığın dalga boyu o kadar uzun olur; parçacık ne kadar küçükse, titreşim frekansı o kadar yüksek ve salınan ışığın dalga boyu o kadar kısa olur. Bu titreşim frekansına parçacığın içsel titreşim frekansı denir. Ancak, bu titreşim kendiliğinden oluşmaz, belirli miktarda enerji gerektirir. Bir parçacık belirli bir dalga boyundaki ışıkla ışınlandığında ve ışınlanan ışığın frekansı parçacığın içsel titreşim frekansıyla aynı olduğunda rezonansa neden olur. Parçacıktaki elektronlar bu titreşim frekansında titreşmeye başlar, bunun sonucunda parçacık ışığı her yöne saçar ve gelen ışığın enerjisi emilir ve parçacığın enerjisine dönüştürülür ve parçacık bu enerjiyi ışık enerjisi şeklinde yeniden yayar. Dolayısıyla dışarıdan bakan biri için, ışık parçacığa çarpıyor ve sonra her yöne doğru uçup gidiyormuş gibi görünür.
Rayleigh saçılması optik fiberlerde de meydana gelir ve bunun neden olduğu ışık kaybına Rayleigh saçılması kaybı denir. Mevcut optik fiber üretim teknolojisi seviyesi göz önüne alındığında, Rayleigh saçılması kaybının kaçınılmaz olduğu söylenebilir. Ancak, Rayleigh saçılması kaybının büyüklüğü ışığın dalga boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılı olduğundan, optik fiber uzun dalga boyu bölgesinde çalıştığında Rayleigh saçılması kaybının etkisi büyük ölçüde azaltılabilir.
5. Doğuştan gelen eksiklik, kimse yardım edemez
Optik fiber yapısı, özellikle düzensiz çekirdek-kaplama arayüzü olmak üzere optik fiberde kabarcıklar, safsızlıklar veya düzensiz kalınlık gibi kusurludur. Işık bu yerlere ulaştığında, ışığın bir kısmı her yöne dağılır ve kayba neden olur. Bu kayıp, optik fiber üretim sürecini iyileştirerek giderilebilir. Saçılma, ışığın her yöne yayılmasına neden olur ve saçılan ışığın bir kısmı optik fiber yayılımının ters yönünde geri yansıtılır. Saçılan ışığın bu kısmı optik fiberin olay ucunda alınabilir. Işığın saçılması, ışık enerjisinin bir kısmının kaybolmasına neden olur ki bu istenmeyen bir durumdur. Ancak, bu olgu bizim tarafımızdan da kullanılabilir, çünkü ışığın alınan kısmının iletim ucundaki gücünü analiz edersek, bu optik fiberin kırılma noktalarını, kusurlarını ve kayıplarını kontrol edebiliriz. Bu şekilde, insan yaratıcılığıyla kötü şeyler iyi şeylere dönüştürülebilir.
Fiber kaybı Son yıllarda, optik fiber iletişimi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Optik fiber iletişiminin gerçekleştirilmesinde önemli bir konu, optik fiberin kaybını mümkün olduğunca azaltmaktır. Sözde kayıp, optik fiberin birim uzunluk başına zayıflamasını ifade eder ve birimi dB/km'dir. Optik fiber kaybının seviyesi, iletim mesafesini veya röle istasyonları arasındaki mesafeyi doğrudan etkiler. Bu nedenle, optik fiber kaybını anlamak ve azaltmak, optik fiber iletişimleri için büyük pratik öneme sahiptir.
1. Optik fiberin emilim kaybı
Bu, optik fiber malzemeleri ve safsızlıklar tarafından ışık enerjisinin emilmesinden kaynaklanır. Optik fiberde ısı enerjisi biçiminde ışık enerjisi tüketirler ve bu optik fiber kaybında önemli bir kayıptır. Emilim kaybı şunları içerir:
① Malzemenin içsel emilim kaybı Bu, malzemenin içsel emiliminin neden olduğu kayıptır. Yakın kızılötesinin 8-12μm bölgesinde bir tane olmak üzere iki bandı vardır. Bu bandın içsel emilimi titreşimden kaynaklanır. Malzemenin diğer içsel emilim bandı ise ultraviyole bandındadır. Emilim çok güçlü olduğunda, kuyruğu 0,7-1,1μm bandına sürüklenir.
②Katkılayıcılar ve safsızlık iyonlarının neden olduğu emilim kaybı Optik fiber malzemeler demir, bakır, krom vb. gibi geçiş metalleri içerir. Bunların kendi emilim tepe noktaları ve emilim bantları vardır ve değerlik durumlarına göre değişir. Geçiş metal iyonlarının emiliminden kaynaklanan optik fiber kaybı, bunların konsantrasyonuna bağlıdır. Ek olarak, OH- varlığı da emilim kaybına neden olur. OH-'nin temel emilim tepe noktası 2,7 μm civarındadır ve emilim bandı 0,5-1,0 μm aralığındadır. Saf kuvars optik fiber için, safsızlıkların neden olduğu kayıp göz ardı edilebilir.
③ Atomik kusur emilim kaybı Optik fiber malzeme ısıtıldığında veya güçlü bir şekilde ışınlandığında, atomik kusurlar üretmesi için uyarılır ve bu da ışık emilimine ve kayba neden olur, ancak genel olarak bu etki çok küçüktür.
2. Optik fiberin saçılma kaybı
Optik fiberin içindeki saçılma iletim gücünü azaltacak ve kayıp yaratacaktır. En önemli saçılma, optik fiber malzemenin içindeki yoğunluk ve bileşim değişimlerinden kaynaklanan Rayleigh saçılmasıdır.
Optik fiber malzemenin ısıtılması sırasında, termal çalkalama nedeniyle atomların sıkıştırılabilirliği eşit değildir, malzemenin yoğunluğu eşit değildir ve ardından kırılma indisi eşit değildir. Bu eşitsizlik soğutma işlemi sırasında sabitlenir ve boyutu ışık dalgasının dalga boyundan daha küçüktür. Işık, ışık dalgasının dalga boyundan daha küçük olan ve iletim sırasında rastgele dalgalanmalar gösteren bu eşitsiz malzemelerle karşılaştığında, iletim yönü değişir, saçılma meydana gelir ve kayıp meydana gelir. Ayrıca, optik fiberde bulunan oksitlerin eşit olmayan konsantrasyonu ve eşit olmayan katkılama da saçılmaya ve kayba neden olabilir.
3. Dalga kılavuzu saçılma kaybı
Bu, arayüzün rastgele bozulması veya pürüzlülüğünden kaynaklanan saçılmadır. Aslında, yüzey bozulması veya pürüzlülüğünden kaynaklanan mod dönüşümü veya mod kuplajıdır. Bir mod, arayüzün dalgalanması nedeniyle diğer iletim modlarını ve radyasyon modlarını üretecektir. Optik fiberde iletilen çeşitli modların zayıflaması farklı olduğundan, uzun mesafeli mod dönüşümü sürecinde, düşük zayıflamaya sahip mod, büyük zayıflamaya sahip mod haline gelir. Sürekli dönüşüm ve ters dönüşümden sonra, her modun kaybı dengelenmiş olsa da, mod bir bütün olarak ek kayıp üretecektir, yani modun dönüşümü nedeniyle ek kayıp üretilir. Bu ek kayıp, dalga kılavuzu saçılma kaybıdır. Bu kaybı azaltmak için, optik fiber üretim sürecini iyileştirmek gerekir. İyi çekilmiş veya yüksek kalitede olan optik fiberler için, bu kayıp temelde göz ardı edilebilir.
4. Optik fiberin bükülmesiyle oluşan radyasyon kaybı
Optik fiber yumuşaktır ve bükülebilir. Ancak, belirli bir ölçüde büküldükten sonra, optik fiber ışığı yönlendirebilse de, ışığın iletim yolunu değiştirecektir. İletim modundan radyasyon moduna dönüşüm, ışık enerjisinin bir kısmının kaplamaya nüfuz etmesine veya kaplamadan geçerek radyasyon moduna geçmesine ve dışarı sızmasına neden olur, böylece kayıp oluşur. Bükülme yarıçapı 5 ila 10 cm'den büyük olduğunda, bükülmeden kaynaklanan kayıp göz ardı edilebilir.
Kaynak: Dongguan HX Fiber Teknolojisi A.Ş.
1.Optik fiberler nasıl birleştirilir?
Cevap: Optik fiber iki temel parçadan oluşur: şeffaf optik malzemelerden yapılmış bir çekirdek ve bir kılıf ve kaplama tabakası.
2. Optik fiber hatlarının iletim karakteristiklerini tanımlayan temel parametreler nelerdir?
Cevap: Bunlara kayıp, dispersiyon, bant genişliği, kesme dalga boyu, mod alan çapı vb. dahildir.
3. Fiber zayıflamasının nedenleri nelerdir?
Cevap: Fiber zayıflaması, bir fiberin iki kesiti arasındaki optik gücün, dalga boyuyla ilişkili olarak azalması anlamına gelir. Zayıflamanın başlıca nedenleri, saçılma, emilim ve konnektörler ve eklemler tarafından meydana gelen optik kayıptır.
4. Optik fiber zayıflama katsayısı nasıl tanımlanır?
Cevap: Sabit durumdaki düzgün bir optik fiberin birim uzunluk başına zayıflaması (dB/km) ile tanımlanır.
5. Ekleme kaybı nedir?
Cevap: Optik iletim hattına optik elemanların (konnektör veya kuplör gibi) yerleştirilmesi sonucu oluşan zayıflamayı ifade eder.
6. Optik fiberin bant genişliği ne ile ilgilidir?
Cevap: Optik fiberin bant genişliği, optik güç genliğinin optik fiberin transfer fonksiyonunda sıfır frekans genliğine kıyasla %50 veya 3 dB azaltıldığı modülasyon frekansını ifade eder. Optik fiberin bant genişliği uzunluğuyla yaklaşık olarak ters orantılıdır ve bant genişliği ile uzunluğun çarpımı sabittir.
7. Kaç çeşit optik fiber dispersiyon vardır? Ne ile ilişkilidir?
Cevap: Optik fiberin dağılımı, mod dağılımı, malzeme dağılımı ve yapısal dağılım dahil olmak üzere bir optik fiberdeki grup gecikmesinin genişlemesini ifade eder. Hem ışık kaynağının hem de optik fiberin özelliklerine bağlıdır.
8. Optik fiberde yayılan sinyallerin dispersiyon karakteristikleri nasıl açıklanır?
Cevap: Üç fiziksel nicelikle açıklanabilir: darbe genişlemesi, optik fiberin bant genişliği ve optik fiberin dispersiyon katsayısı.
9. Kesme dalga boyu nedir?
Cevap: Optik fiberde yalnızca temel modu iletebilen en kısa dalga boyunu ifade eder. Tek modlu optik fiber için, kesme dalga boyu iletilen ışığın dalga boyundan daha kısa olmalıdır.
10. Optik fiberin dağılımının optik fiber iletişim sisteminin performansı üzerinde nasıl bir etkisi olacaktır?
Cevap: Optik fiberin dağılması, optik fiberde iletim sırasında optik darbenin genişlemesine neden olur, bu da bit hata oranını, iletim mesafesini ve sistem hızını etkiler.
11. Geri saçılma yöntemi nedir?
Cevap: Geri saçılma yöntemi, optik fiberin uzunluğu boyunca zayıflamayı ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Optik fiberdeki optik gücün çoğu ileri doğru yayılır, ancak küçük bir kısmı ışık yayıcıya doğru geri saçılır. Geri saçılmanın zaman eğrisini gözlemlemek için ışık yayıcıda bir spektrometre kullanılarak, bağlı tekdüze optik fiberin uzunluğu ve zayıflaması bir uçtan ölçülebilir, aynı zamanda eklemler ve konektörler tarafından oluşturulan yerel düzensizlikler, kırılma noktaları ve optik güç kaybı da ölçülebilir.
12. Optik zaman alanı reflektometresinin (OTDR) test prensibi nedir? İşlevleri nelerdir?
Cevap: OTDR, ışık geri saçılması ve Fresnel yansıması ilkesine dayanır. Işık optik fiberde yayıldığında oluşan geri saçılmış ışığı kullanarak zayıflama bilgisi elde eder. Optik fiber zayıflamasını, eklem kaybını, optik fiber arıza noktası konumunu ölçmek ve optik fiberin uzunluğu boyunca kayıp dağılımını anlamak için kullanılabilir. Optik kablo yapımında, bakımında ve izlenmesinde vazgeçilmez bir araçtır. Başlıca göstergeleri şunlardır: dinamik aralık, hassasiyet, çözünürlük, ölçüm süresi ve kör alan.
13.OTDR'nin kör alanı nedir? Test üzerindeki etkisi nedir? Gerçek testte kör alanla nasıl başa çıkılır?
Cevap: Genellikle, aktif konnektörler ve mekanik bağlantılar gibi özellik noktalarının oluşturduğu yansımalar nedeniyle OTDR alıcı ucunun doygunluğa ulaşması sonucu oluşan bir dizi "kör noktaya" kör alan denir.
Optik fiberlerdeki kör alanlar, olay kör alanı ve zayıflama kör alanı olarak ikiye ayrılır: yansıma tepe noktasının başlangıç noktasından, aktif konnektörlerin müdahalesiyle oluşan alıcı doyma tepe noktasına kadar olan uzunluk mesafesine olay kör alanı; yansıma tepe noktasının başlangıç noktasından, optik fiberlerdeki aktif konnektörlerin müdahalesiyle oluşan diğer belirlenebilir olay noktalarına kadar olan mesafeye ise zayıflama kör alanı denir.
OTDR için kör alan ne kadar küçükse o kadar iyidir. Kör alan, darbe genişlemesinin genişliği arttıkça artacaktır. Darbe genişliğinin artırılması ölçüm uzunluğunu artırmasına rağmen, aynı zamanda ölçüm kör alanını da artırır. Bu nedenle, optik fiberleri test ederken, dar darbeler optik fiberi ve OTDR aksesuarlarının bitişik olay noktalarını ölçmek için kullanılmalı, geniş darbeler ise optik fiberin uzak ucunu ölçmek için kullanılmalıdır.
14.OTDR farklı tipteki optik fiberleri ölçebilir mi?
A: Çok modlu bir fiberi ölçmek için tek modlu bir OTDR modülü kullanıyorsanız veya çekirdek çapı 62,5 mm olan tek modlu bir fiberi ölçmek için çok modlu bir OTDR modülü kullanıyorsanız, fiber uzunluğunun ölçüm sonucu etkilenmeyecektir ancak fiber kaybı, optik konnektör kaybı ve geri dönüş kaybı sonuçları yanlış olacaktır. Bu nedenle, optik fiberi ölçerken, ölçülecek ölçülen fiberle eşleşen bir OTDR seçmelisiniz, böylece tüm performans göstergeleri için doğru sonuçları alabilirsiniz.
15. Yaygın optik test cihazlarında "1310nm" veya "1550nm" ne anlama geliyor?
A: Optik sinyalin dalga boyunu ifade eder. Optik fiber iletişiminde kullanılan dalga boyu aralığı, 800nm ile 1700nm arasında bir dalga boyuna sahip olan yakın kızılötesi bölgededir. Genellikle kısa dalga boyu bantları ve uzun dalga boyu bantları olarak ikiye ayrılır, ilki 850nm dalga boyunu, ikincisi ise 1310nm ve 1550nm dalga boyunu ifade eder.
16. Mevcut ticari optik fiberlerde, hangi ışık dalga boyunun en küçük dağılımı vardır? Hangi ışık dalga boyunun en küçük kaybı vardır?
Cevap: 1310 nm dalga boyundaki ışık en küçük dispersiyona, 1550 nm dalga boyundaki ışık ise en küçük kayba sahiptir.
17. Optik fiberler, optik fiber çekirdeğinin kırılma indisindeki değişime göre nasıl sınıflandırılır?
Cevap: Bunlar basamak indeksli optik fiberler ve gradyan indeksli optik fiberler olarak ikiye ayrılabilir. Basamak indeksli optik fiberler dar bir bant genişliğine sahiptir ve küçük kapasiteli kısa mesafeli iletişimler için uygundur; gradyan indeksli optik fiberler geniş bir bant genişliğine sahiptir ve orta ve büyük kapasiteli iletişimler için uygundur.
18. Optik fiberler, iletilen farklı ışık dalgası modlarına göre nasıl sınıflandırılır?
Cevap: Tek modlu optik fiberler ve çok modlu optik fiberler olarak ayrılabilirler. Tek modlu optik fiberlerin çekirdek çapı yaklaşık olarak 1 ila 10 μm arasındadır. Belirli bir çalışma dalga boyunda, yalnızca büyük kapasiteli ve uzun mesafeli iletişim sistemleri için uygun olan tek bir temel mod iletilir. Çok modlu optik fiberler, yaklaşık olarak 50 ila 60 μm arasında bir çekirdek çapına sahip birden fazla ışık dalgası modunu iletebilir ve iletim performansları tek modlu optik fiberlerden daha kötüdür.
Çoklanmış korumanın akım diferansiyel korumasının iletiminde, trafo merkezinin haberleşme odasına kurulan optoelektronik dönüşüm cihazı ile ana kontrol odasına kurulan koruma cihazı arasında genellikle çok modlu optik fiberler kullanılır.
19. Adım indeksli optik fiberin sayısal açıklığının (NA) önemi nedir?
Cevap: Sayısal açıklık (NA), optik fiberin ışık toplama yeteneğini gösterir. NA ne kadar büyükse, optik fiberin ışık toplama yeteneği o kadar güçlüdür.
20. Tek modlu optik fiberin çift kırılması nedir?
Cevap: Tek modlu bir optik fiberde iki ortogonal polarizasyon modu vardır. Optik fiber tamamen silindirik olarak simetrik olmadığında, iki ortogonal polarizasyon modu dejeneratif değildir. İki ortogonal polarizasyon modunun kırılma indisindeki farkın mutlak değeri çift kırılmadır.
21. En yaygın optik kablo yapıları nelerdir?
Cevap: İki türü vardır: Katmanlı bükümlü tip ve iskelet tipi.
22. Optik kabloların ana bileşenleri nelerdir?
Cevap: Esas olarak şunlardan oluşur: fiber çekirdek, optik fiber gresi, kılıf malzemesi, PBT (polibütilen tereftalat) ve diğer malzemeler.
23. Optik kabloların zırhı neyi ifade eder?
Cevap: Özel amaçlı optik kablolarda (denizaltı optik kabloları vb.) kullanılan koruyucu elemana (genellikle çelik tel veya çelik kuşak) denir. Zırh, optik kablonun iç kılıfına tutturulur.
24. Optik kabloların kılıfında hangi malzemeler kullanılır?
Cevap: Optik kabloların kılıfı veya kılıfı genellikle polietilen (PE) ve polivinil klorür (PVC) malzemelerinden yapılır ve görevi kablo çekirdeğini dış etkenlerden korumaktır.
25. Güç sistemlerinde kullanılan özel optik kabloları listeleyin.
Cevap: Esas olarak üç adet özel optik kablo bulunmaktadır:
Topraklama telli kompozit optik kablo (OPGW), optik fiber çelik kaplı alüminyum telli yapının güç hattına yerleştirilir. OPGW optik kablonun uygulaması, topraklama teli ve iletişimin ikili işlevine sahiptir ve güç direklerinin ve kulelerinin kullanım oranını etkili bir şekilde iyileştirir.
Sarılı optik kablo (GWWOP), mevcut bir iletim hattının bulunduğu yerlerde, bu tip optik kablo topraklama teline sarılır veya asılır.
Kendinden destekli optik kablo (ADSS), yüksek çekme dayanımına sahip olup, iki güç kulesi arasına doğrudan asılabilir ve maksimum açıklığı 1000 m'ye kadar çıkabilir.
26. OPGW optik kablo için kaç adet uygulama yapısı vardır?
Cevap: Esas olarak: 1) Plastik boru tabakası bükülmüş + alüminyum boru yapısı; 2) Merkezi plastik boru + alüminyum boru yapısı; 3) Alüminyum iskelet yapısı; 4) Spiral alüminyum boru yapısı; 5) Tek katmanlı paslanmaz çelik boru yapısı (merkezi paslanmaz çelik boru yapısı, paslanmaz çelik boru tabakası bükülmüş yapı); 6) Kompozit paslanmaz çelik boru yapısı (merkezi paslanmaz çelik boru yapısı, paslanmaz çelik boru tabakası bükülmüş yapı).
27. OPGW optik kablo çekirdeğinin dışındaki telli telin ana bileşenleri nelerdir?
Cevap: AA tel (alüminyum alaşımlı tel) ve AS tel (alüminyum kaplı çelik tel) birleşiminden oluşur.
28. OPGW optik kablo modellerini seçmek için gereken teknik koşullar nelerdir?
Cevap: 1) OPGW kablosunun nominal çekme dayanımı (RTS) (kN); 2) OPGW kablosunun fiber çekirdek sayısı (SM); 3) Kısa devre akımı (kA); 4) Kısa devre süresi (s); 5) Sıcaklık aralığı (℃).
29. Optik kablonun bükülme derecesi nasıl sınırlandırılır?
Cevap: Optik kablonun bükülme yarıçapı, optik kablonun dış çapının en az 20 katı, inşaat halindeyken (statik olmayan durumda) ise optik kablonun dış çapının en az 30 katı olmalıdır.
30. ADSS optik kablo mühendisliğinde nelere dikkat edilmelidir?
Cevap: Üç temel teknoloji vardır: optik kablo mekanik tasarımı, askı noktalarının belirlenmesi ve destekleyici donanımların seçimi ve montajı.
31. Optik kablo bağlantı parçalarının başlıca türleri nelerdir?
Cevap: Optik kablo bağlantı parçaları, optik kabloları monte etmek için kullanılan donanımları ifade eder ve başlıca şunları içerir: gergi kelepçeleri, askı kelepçeleri, titreşim izolatörleri, vb.
32. Optik fiber konnektörlerin iki temel performans parametresi vardır, bunlar nelerdir?
Cevap: Optik fiber konnektörler genellikle canlı eklemler olarak bilinir. Tek fiber konnektörlerin optik performans gereksinimleri için odak, ekleme kaybı ve geri dönüş kaybı olmak üzere en temel iki performans parametresinedir.
33. Yaygın olarak kullanılan kaç çeşit optik fiber konnektör vardır?
Cevap: Farklı sınıflandırma yöntemlerine göre, optik fiber konektörler farklı tiplere ayrılabilir. Farklı iletim ortamlarına göre, tek modlu optik fiber konektörler ve çok modlu optik fiber konektörler olarak ayrılabilirler; farklı yapılara göre, FC, SC, ST, D4, DIN, Biconic, MU, LC, MT, vb. gibi çeşitli tiplere ayrılabilirler; konektörün pim uç yüzeyine göre, FC, PC (UPC) ve APC olarak ayrılabilirler. Yaygın olarak kullanılan optik fiber konektörler: FC/PC tipi optik fiber konektör, SC tipi optik fiber konektör, LC tipi optik fiber konektör.
34. Fiber optik iletişim sisteminde, aşağıdaki öğeler yaygın olarak bulunur. Lütfen adlarını belirtin.
AFC, FC adaptörü ST adaptörü SC adaptörü FC/APC, FC/PC konnektörü SC konnektörü ST konnektörü LC patch kablosu MU patch kablosu Tek modlu veya çok modlu patch kablosu.
35. Fiber optik konnektörün ekleme kaybı (veya ekleme kaybı) nedir?
Cevap: Konnektörün takılmasıyla iletim hattının etkin gücünde meydana gelen azalmanın değerini ifade eder. Kullanıcılar için değer ne kadar küçükse o kadar iyidir. ITU-T, değerinin 0,5 dB'yi geçmemesi gerektiğini şart koşar.
36. Fiber optik konnektörün geri dönüş kaybı (veya yansıma zayıflaması, geri dönüş kaybı, geri dönüş kaybı) nedir?
Cevap: Konnektörden yansıyan ve giriş kanalı boyunca geri dönen giriş gücü bileşeninin bir ölçüsüdür. Tipik değeri 25 dB'den az olmamalıdır.
37. Işık yayan diyotların yaydığı ışık ile yarı iletken lazerlerin yaydığı ışık arasındaki en belirgin fark nedir?
Cevap: Işık yayan diyot tarafından üretilen ışık, geniş bir spektruma sahip tutarsız ışıktır; lazer tarafından üretilen ışık ise çok dar bir spektruma sahip tutarlı ışıktır.
38. Işık yayan diyot (LED) ile yarı iletken lazerin (LD) çalışma özellikleri arasındaki en belirgin fark nedir?
Cevap: LED'in eşik değeri yoktur, LD'nin ise eşik değeri vardır. Lazer yalnızca enjekte edilen akım eşik değerini aştığında üretilir.
39. Yaygın olarak kullanılan iki tek uzunlamasına modlu yarı iletken lazer hangileridir?
Cevap: DFB lazer ve DBR lazer, her ikisi de dağıtılmış geri beslemeli lazerlerdir ve optik geri beslemeleri optik boşluktaki dağıtılmış geri beslemeli Bragg ızgarası tarafından sağlanır.
40. Optik alıcı cihazların iki ana türü nelerdir?
Cevap: Bunlar esas olarak fotodiyotlar (PIN tüpleri) ve çığ fotodiyotlarıdır (APD'ler).
41. Optik fiber haberleşme sistemlerinde gürültüye neden olan faktörler nelerdir?
Cevap: Niteliksiz sönüm oranı kaynaklı gürültü, ışık yoğunluğundaki rastgele değişimler kaynaklı gürültü, zaman titreşimi kaynaklı gürültü, alıcının noktasal gürültüsü ve termal gürültüsü, optik fiberin mod gürültüsü, dispersiyon kaynaklı darbe genişlemesi kaynaklı gürültü, LD'nin mod dağılım gürültüsü, LD'nin frekans cıvıltısı kaynaklı gürültü ve yansıma kaynaklı gürültü vardır.
42. Şu anda iletim ağı inşasında kullanılan ana optik fiberler nelerdir? Başlıca özellikleri nelerdir?
Cevap: Üç ana türü vardır: G.652 geleneksel tek modlu optik fiber, G.653 dispersiyon kaydırmalı tek modlu optik fiber ve G.655 sıfır olmayan dispersiyon kaydırmalı optik fiber.
G.652 tek modlu fiber, C-bant 1530-1565nm ve L-bant 1565-1625nm'de genellikle 17-22psnm•km'de büyük bir dağılıma sahiptir. Sistem hızı 2,5Gbit/s veya üzerine ulaştığında, dağılım telafisi gerekir. 10Gbit/s'de, sistem dağılım telafisi maliyeti nispeten yüksektir. Mevcut iletim şebekesinde en yaygın kullanılan fiberdir.
G.653 dispersiyon kaydırmalı fiberin C-band ve L-band'daki dispersiyonu genellikle -1-3.5psnm•km'dir ve 1550nm'de sıfır dispersiyondur. Sistem hızı 20Gbit/s ve 40Gbit/s'ye ulaşabilir ve bu da onu tek dalga boylu ultra uzun mesafe iletimi için en iyi fiber yapar. Ancak sıfır dispersiyon özellikleri nedeniyle, DWDM kapasite genişletme için kullanıldığında doğrusal olmayan etkiler meydana gelir ve bu da sinyal çapraz konuşması ve dört dalga karıştırma FWM ile sonuçlanır, bu nedenle DWDM için uygun değildir.
G.655 sıfır olmayan dağılım kaydırmalı fiber: G.655 sıfır olmayan dağılım kaydırmalı fiberin C bandındaki dağılımı 1 ila 6 psnm•km'dir ve L bandındaki dağılım genellikle 6 ila 10 psnm•km'dir. Dağılım küçüktür, sıfır dağılım alanından kaçınır, dört dalga karıştırma FWM'yi bastırır ve DWDM kapasite genişletme ve yüksek hızlı sistemleri açma için kullanılabilir. Yeni G.655 fiber, etkin alanı sıradan optik fiberlerin 1,5 ila 2 katına kadar genişletebilir. Büyük etkin alan, güç yoğunluğunu azaltabilir ve optik fiberin doğrusal olmayan etkisini azaltabilir.
43. Optik fiberin doğrusal olmayanlığı nedir?
Cevap: Bu, fiberin optik gücü belirli bir değeri aştığında, optik fiberin kırılma indisinin optik güçle doğrusal olmayan bir ilişkiye sahip olacağı ve Raman saçılması ile Brillouin saçılmasının oluşacağı, bunun da gelen ışığın frekansının değişeceği anlamına gelir.
44. Optik fiberin doğrusal olmayışının iletim üzerinde nasıl bir etkisi olacaktır?
Cevap: Doğrusal olmayan etki, sistemin performansını düşüren bazı ek kayıplara ve girişimlere neden olur. WDM sisteminin optik gücü büyüktür ve optik fiber boyunca uzun bir mesafe boyunca iletilir, bu nedenle doğrusal olmayan bozulma meydana gelir. İki tür doğrusal olmayan bozulma vardır: uyarılmış saçılma ve doğrusal olmayan kırılma. Bunlar arasında uyarılmış saçılma, Raman saçılmasını ve Brillouin saçılmasını içerir. Yukarıdaki iki tür saçılma, olay ışığının enerjisini azaltarak kayba neden olur. Giriş fiber gücü küçük olduğunda göz ardı edilebilir.
45. PON (Pasif Optik Ağ) Nedir?
Cevap: PON, yerel kullanıcı erişim ağında, kuplör ve ayırıcı gibi pasif optik cihazlara dayanan bir fiber optik döngü optik ağıdır.
Fiber optik zayıflamanın çeşitli nedenleri
1. Lif zayıflamasına neden olan başlıca faktörler; içsel, eğilme, ekstrüzyon, kirlilik, düzgünsüzlük ve yerleştirmedir.
İçsel: Optik fiberin içsel kaybıdır ve şunları içerir: Rayleigh saçılması, içsel emilim, vb.
Bükülme: Optik fiber büküldüğünde, optik fiberdeki ışığın bir kısmı saçılma nedeniyle kaybolarak kayba neden olur.
Ekstrüzyon: Optik fiber sıkıştırıldığında hafif bir bükülme sonucu oluşan kayıp.
Kirlilikler: Optik fiberdeki kirlililer, optik fiberde yayılan ışığı emer ve dağıtır, bu da kayba neden olur.
Dengesizlik: Optik fiber malzemenin kırılma indisinin eşit olmaması nedeniyle oluşan kayıp.
Yerleştirme: Optik fiberler yerleştirildiğinde oluşan kayıplar, örneğin: farklı eksenler (tek modlu optik fiberin koaksiyellik gereksinimi 0,8 μm'den azdır), uç yüzü eksene dik değildir, uç yüzü eşit değildir, yerleştirme çekirdek çapı uyuşmaz ve füzyon kalitesi düşüktür.
Işık optik fiberin bir ucundan girip diğer ucundan çıktığında, ışığın yoğunluğu zayıflar. Bu, optik sinyal optik fiberden geçtikten sonra ışık enerjisinin bir kısmının zayıfladığı anlamına gelir. Bu, optik fiberde belirli maddelerin olduğunu veya bir nedenden dolayı optik sinyalin geçişini engellediğini gösterir. Bu, optik fiberin iletim kaybıdır. Optik sinyalin düzgün bir şekilde geçmesi ancak optik fiberin kaybını azaltarak mümkündür.
2. Optik fiber kaybının sınıflandırılması
Optik fiber kaybı, kabaca optik fiberin içsel kaybı ve optik fiber yapıldıktan sonraki kullanım koşullarının neden olduğu ek kayıp olarak ikiye ayrılabilir. Belirli alt bölümler aşağıdaki gibidir:
Optik fiberde kayıplar, doğal kayıplar ve ek kayıplar olmak üzere ikiye ayrılır.
Doğal kayıplar; saçılma kaybı, emilim kaybı ve kusurlu optik fiber yapısının neden olduğu kayıpları içerir.
Ek kayıplara mikro bükülme kaybı, eğilme kaybı ve ekleme kaybı da dahildir.
Bunlar arasında, optik fiberin döşenmesi sırasında yapay olarak ek kayıp oluşur. Pratik uygulamalarda, optik fiberleri tek tek bağlamak kaçınılmazdır ve optik fiber bağlantısı kayba neden olur. Optik fiberlerin mikro bükülmesi, sıkıştırılması ve gerilmesi de kayba neden olur. Bunların hepsi optik fiberin kullanım koşullarından kaynaklanan kayıplardır. Başlıca neden, bu koşullar altında optik fiber çekirdeğindeki iletim modunun değişmiş olmasıdır. Ek kayıp mümkün olduğunca önlenebilir. Aşağıda, yalnızca optik fiberin içsel kaybını tartışıyoruz.
Doğal kayıplar arasında saçılma kaybı ve emilim kaybı, optik fiber malzemenin kendi özellikleri tarafından belirlenir ve farklı çalışma dalga boylarında oluşan doğal kayıplar da farklıdır. Düşük kayıplı optik fiberin geliştirilmesi ve optik fiberin rasyonel kullanımı için kayıp oluşum mekanizmasını anlamak ve çeşitli faktörlerin neden olduğu kaybın boyutunu nicel olarak analiz etmek son derece önemlidir.
3. Malzemelerin emilim kaybı
Optik fiberleri yapmak için kullanılan malzemeler ışık enerjisini emebilir. Optik fiber malzemesindeki parçacıklar ışık enerjisini emdikten sonra titreşir ve ısı üretir ve enerji kaybolur, böylece emilim kaybı oluşur. Maddenin atomlardan ve moleküllerden oluştuğunu ve atomların atom çekirdeklerinden ve çekirdek dışı elektronlardan oluştuğunu ve elektronların atom çekirdeğinin etrafında belirli bir yörüngede döndüğünü biliyoruz. Bu tıpkı üzerinde yaşadığımız Dünya ve Venüs ve Mars gibi gezegenlerin Güneş etrafında dönmesi gibidir. Her elektronun belirli bir enerjisi vardır ve belirli bir yörüngededir veya başka bir deyişle, her yörüngenin belirli bir enerji seviyesi vardır.
Çekirdeğe yakın yörünge enerji seviyesi daha düşüktür ve çekirdekten daha uzak yörünge enerji seviyesi daha yüksektir. Yörüngeler arasındaki bu enerji seviyesi farkının büyüklüğüne enerji seviyesi farkı denir. Bir elektron düşük bir enerji seviyesinden yüksek bir enerji seviyesine geçtiğinde, karşılık gelen enerji seviyesi farkının enerjisini emer.
Bir optik fiberde, belirli bir enerji seviyesindeki bir elektron, enerji seviyesi farkına karşılık gelen bir dalga boyundaki ışıkla ışınlandığında, düşük enerji seviyesi yörüngesindeki elektron daha yüksek enerji seviyesine sahip yörüngeye geçiş yapacaktır. Bu elektron ışık enerjisini emer ve bu da ışık emilim kaybına neden olur.
Optik fiberlerin yapımında kullanılan temel malzeme olan silikon dioksit (SiO2), ışığı kendisi emer. Bunlardan biri ultraviyole emilim, diğeri ise kızılötesi emilim olarak adlandırılır. Günümüzde optik fiber iletişimleri genellikle yalnızca 0,8 ila 1,6 μm dalga boyu aralığında çalışır, bu nedenle yalnızca bu çalışma aralığındaki kaybı tartışıyoruz.
Kuvars camındaki elektron geçişleri tarafından oluşturulan emilim tepe noktası, ultraviyole bölgesinde yaklaşık 0,1 ila 0,2 μm dalga boyudur. Dalga boyu arttıkça, emilim etkisi kademeli olarak azalır, ancak etkilenen alan 1 μm'nin üzerindeki dalga boylarına kadar çok geniştir. Bununla birlikte, ultraviyole emiliminin kızılötesi bölgede çalışan kuvars optik lifleri üzerinde çok az etkisi vardır. Örneğin, 0,6 μm dalga boyuna sahip görünür ışık bölgesinde, ultraviyole emilimi 1 dB/km'ye ulaşabilir ve 0,8 μm dalga boyunda 0,2 ila 0,3 dB/km'ye düşer ve 1,2 μm dalga boyunda ise yalnızca yaklaşık 0,1 dB/km'dir.
Kuvars optik fiberin kızılötesi emilim kaybı, kızılötesi malzemenin moleküler titreşiminden kaynaklanır. 2 μm'nin üzerindeki bantta birkaç titreşim emilim tepe noktası vardır.
Optik fiberde bulunan çeşitli katkılama elementlerinin etkisi nedeniyle kuvars optik fiberin 2 μm'nin üzerindeki bantta düşük kayıp penceresine sahip olması mümkün değildir ve 1,85 μm dalga boyunda teorik sınır kayıp ldB/km'dir.
Araştırmalar sonucunda, kuvars camında sorun yaratan bazı "yıkıcı moleküller" olduğu, özellikle bakır, demir, krom, manganez vb. gibi bazı zararlı geçiş metali safsızlıkları olduğu da bulundu. Bu "kötü adamlar" ışık ışınımı altında açgözlülükle ışık enerjisini emer, zıplar ve ışık enerjisi kaybına neden olur. "Sorun çıkaranları" ortadan kaldırmak ve optik lifler yapmak için kullanılan malzemeleri kimyasal olarak arıtmak, kaybı büyük ölçüde azaltabilir.
Kuvars optik fiberdeki bir diğer emilim kaynağı hidroksildir (OHˉ). Dönemin araştırmalarına göre, hidroksilin optik fiberin çalışma bandında 0,95 μm, 1,24 μm ve 1,38 μm olmak üzere üç emilim tepesine sahip olduğu bulunmuştur. Bunlardan 1,38 μm dalga boyundaki emilim kaybı en ciddi olanıdır ve optik fiber üzerinde en büyük etkiye sahiptir. 1,38 μm dalga boyunda, sadece 0,0001 hidroksit içeriğinin oluşturduğu emilim tepe kaybı 33 dB/km kadar yüksektir.
Bu hidroksitler nereden geliyor? Hidroksitlerin birçok kaynağı vardır. Birincisi, optik fiberler yapmak için kullanılan malzemelerde su ve hidroksit bileşikleri vardır. Bu hidroksit bileşikleri, ham maddelerin arıtılması sırasında kolayca çıkarılamaz ve sonunda optik fiberde hidroksit formunda kalır; ikincisi, optik fiberler yapmak için kullanılan hidroksitlerde az miktarda su vardır; üçüncüsü, optik fiberlerin üretim süreci sırasında kimyasal reaksiyonlar nedeniyle su üretilir; dördüncüsü, su buharı, dışarıdaki havanın girmesiyle içeri getirilir. Ancak, mevcut üretim süreci oldukça yüksek bir seviyeye ulaşmıştır ve hidroksit içeriği, optik fiberler üzerindeki etkisinin göz ardı edilebileceği kadar düşük bir seviyeye düşmüştür.
4. Dağılma kaybı
Karanlık gecede, gökyüzüne bir el feneri tutarsanız, bir ışık huzmesi görebilirsiniz. İnsanlar ayrıca gece gökyüzünde projektörlerden gelen kalın ışık huzmeleri de gördüler.
Peki bu ışık huzmelerini neden görüyoruz? Bunun nedeni, atmosferde duman ve toz gibi çok sayıda küçük parçacığın yüzüyor olmasıdır. Işık bu parçacıklara vurduğunda dağılır ve her yöne doğru fırlar. Bu fenomen ilk olarak Rayleigh tarafından keşfedildi, bu yüzden insanlar bu saçılmaya "Rayleigh saçılması" adını verdiler.
Saçılma nasıl meydana gelir? Maddeyi oluşturan moleküller, atomlar ve elektronlar gibi küçük parçacıkların belirli içsel frekanslarda titreştiği ve titreşim frekansına karşılık gelen bir dalga boyunda ışık salabildiği ortaya çıktı. Bir parçacığın titreşim frekansı, parçacığın büyüklüğüne göre belirlenir. Parçacık ne kadar büyükse, titreşim frekansı o kadar düşük ve salınan ışığın dalga boyu o kadar uzun olur; parçacık ne kadar küçükse, titreşim frekansı o kadar yüksek ve salınan ışığın dalga boyu o kadar kısa olur. Bu titreşim frekansına parçacığın içsel titreşim frekansı denir. Ancak, bu titreşim kendiliğinden oluşmaz, belirli miktarda enerji gerektirir. Bir parçacık belirli bir dalga boyundaki ışıkla ışınlandığında ve ışınlanan ışığın frekansı parçacığın içsel titreşim frekansıyla aynı olduğunda rezonansa neden olur. Parçacıktaki elektronlar bu titreşim frekansında titreşmeye başlar, bunun sonucunda parçacık ışığı her yöne saçar ve gelen ışığın enerjisi emilir ve parçacığın enerjisine dönüştürülür ve parçacık bu enerjiyi ışık enerjisi şeklinde yeniden yayar. Dolayısıyla dışarıdan bakan biri için, ışık parçacığa çarpıyor ve sonra her yöne doğru uçup gidiyormuş gibi görünür.
Rayleigh saçılması optik fiberlerde de meydana gelir ve bunun neden olduğu ışık kaybına Rayleigh saçılması kaybı denir. Mevcut optik fiber üretim teknolojisi seviyesi göz önüne alındığında, Rayleigh saçılması kaybının kaçınılmaz olduğu söylenebilir. Ancak, Rayleigh saçılması kaybının büyüklüğü ışığın dalga boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılı olduğundan, optik fiber uzun dalga boyu bölgesinde çalıştığında Rayleigh saçılması kaybının etkisi büyük ölçüde azaltılabilir.
5. Doğuştan gelen eksiklik, kimse yardım edemez
Optik fiber yapısı, özellikle düzensiz çekirdek-kaplama arayüzü olmak üzere optik fiberde kabarcıklar, safsızlıklar veya düzensiz kalınlık gibi kusurludur. Işık bu yerlere ulaştığında, ışığın bir kısmı her yöne dağılır ve kayba neden olur. Bu kayıp, optik fiber üretim sürecini iyileştirerek giderilebilir. Saçılma, ışığın her yöne yayılmasına neden olur ve saçılan ışığın bir kısmı optik fiber yayılımının ters yönünde geri yansıtılır. Saçılan ışığın bu kısmı optik fiberin olay ucunda alınabilir. Işığın saçılması, ışık enerjisinin bir kısmının kaybolmasına neden olur ki bu istenmeyen bir durumdur. Ancak, bu olgu bizim tarafımızdan da kullanılabilir, çünkü ışığın alınan kısmının iletim ucundaki gücünü analiz edersek, bu optik fiberin kırılma noktalarını, kusurlarını ve kayıplarını kontrol edebiliriz. Bu şekilde, insan yaratıcılığıyla kötü şeyler iyi şeylere dönüştürülebilir.
Fiber kaybı Son yıllarda, optik fiber iletişimi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Optik fiber iletişiminin gerçekleştirilmesinde önemli bir konu, optik fiberin kaybını mümkün olduğunca azaltmaktır. Sözde kayıp, optik fiberin birim uzunluk başına zayıflamasını ifade eder ve birimi dB/km'dir. Optik fiber kaybının seviyesi, iletim mesafesini veya röle istasyonları arasındaki mesafeyi doğrudan etkiler. Bu nedenle, optik fiber kaybını anlamak ve azaltmak, optik fiber iletişimleri için büyük pratik öneme sahiptir.
1. Optik fiberin emilim kaybı
Bu, optik fiber malzemeleri ve safsızlıklar tarafından ışık enerjisinin emilmesinden kaynaklanır. Optik fiberde ısı enerjisi biçiminde ışık enerjisi tüketirler ve bu optik fiber kaybında önemli bir kayıptır. Emilim kaybı şunları içerir:
① Malzemenin içsel emilim kaybı Bu, malzemenin içsel emiliminin neden olduğu kayıptır. Yakın kızılötesinin 8-12μm bölgesinde bir tane olmak üzere iki bandı vardır. Bu bandın içsel emilimi titreşimden kaynaklanır. Malzemenin diğer içsel emilim bandı ise ultraviyole bandındadır. Emilim çok güçlü olduğunda, kuyruğu 0,7-1,1μm bandına sürüklenir.
②Katkılayıcılar ve safsızlık iyonlarının neden olduğu emilim kaybı Optik fiber malzemeler demir, bakır, krom vb. gibi geçiş metalleri içerir. Bunların kendi emilim tepe noktaları ve emilim bantları vardır ve değerlik durumlarına göre değişir. Geçiş metal iyonlarının emiliminden kaynaklanan optik fiber kaybı, bunların konsantrasyonuna bağlıdır. Ek olarak, OH- varlığı da emilim kaybına neden olur. OH-'nin temel emilim tepe noktası 2,7 μm civarındadır ve emilim bandı 0,5-1,0 μm aralığındadır. Saf kuvars optik fiber için, safsızlıkların neden olduğu kayıp göz ardı edilebilir.
③ Atomik kusur emilim kaybı Optik fiber malzeme ısıtıldığında veya güçlü bir şekilde ışınlandığında, atomik kusurlar üretmesi için uyarılır ve bu da ışık emilimine ve kayba neden olur, ancak genel olarak bu etki çok küçüktür.
2. Optik fiberin saçılma kaybı
Optik fiberin içindeki saçılma iletim gücünü azaltacak ve kayıp yaratacaktır. En önemli saçılma, optik fiber malzemenin içindeki yoğunluk ve bileşim değişimlerinden kaynaklanan Rayleigh saçılmasıdır.
Optik fiber malzemenin ısıtılması sırasında, termal çalkalama nedeniyle atomların sıkıştırılabilirliği eşit değildir, malzemenin yoğunluğu eşit değildir ve ardından kırılma indisi eşit değildir. Bu eşitsizlik soğutma işlemi sırasında sabitlenir ve boyutu ışık dalgasının dalga boyundan daha küçüktür. Işık, ışık dalgasının dalga boyundan daha küçük olan ve iletim sırasında rastgele dalgalanmalar gösteren bu eşitsiz malzemelerle karşılaştığında, iletim yönü değişir, saçılma meydana gelir ve kayıp meydana gelir. Ayrıca, optik fiberde bulunan oksitlerin eşit olmayan konsantrasyonu ve eşit olmayan katkılama da saçılmaya ve kayba neden olabilir.
3. Dalga kılavuzu saçılma kaybı
Bu, arayüzün rastgele bozulması veya pürüzlülüğünden kaynaklanan saçılmadır. Aslında, yüzey bozulması veya pürüzlülüğünden kaynaklanan mod dönüşümü veya mod kuplajıdır. Bir mod, arayüzün dalgalanması nedeniyle diğer iletim modlarını ve radyasyon modlarını üretecektir. Optik fiberde iletilen çeşitli modların zayıflaması farklı olduğundan, uzun mesafeli mod dönüşümü sürecinde, düşük zayıflamaya sahip mod, büyük zayıflamaya sahip mod haline gelir. Sürekli dönüşüm ve ters dönüşümden sonra, her modun kaybı dengelenmiş olsa da, mod bir bütün olarak ek kayıp üretecektir, yani modun dönüşümü nedeniyle ek kayıp üretilir. Bu ek kayıp, dalga kılavuzu saçılma kaybıdır. Bu kaybı azaltmak için, optik fiber üretim sürecini iyileştirmek gerekir. İyi çekilmiş veya yüksek kalitede olan optik fiberler için, bu kayıp temelde göz ardı edilebilir.
4. Optik fiberin bükülmesiyle oluşan radyasyon kaybı
Optik fiber yumuşaktır ve bükülebilir. Ancak, belirli bir ölçüde büküldükten sonra, optik fiber ışığı yönlendirebilse de, ışığın iletim yolunu değiştirecektir. İletim modundan radyasyon moduna dönüşüm, ışık enerjisinin bir kısmının kaplamaya nüfuz etmesine veya kaplamadan geçerek radyasyon moduna geçmesine ve dışarı sızmasına neden olur, böylece kayıp oluşur. Bükülme yarıçapı 5 ila 10 cm'den büyük olduğunda, bükülmeden kaynaklanan kayıp göz ardı edilebilir.
Kaynak: Dongguan HX Fiber Teknolojisi A.Ş.
