Fiber optik kablolar günümüzde veri iletimi için yaygın olarak kullanılmaktadır. BT'nin bazı alanlarında, metal iletkenlere dayalı geleneksel iletişim hatlarının yerini tamamen aldılar. Optik hatlar, özellikle büyük miktarda verinin uzun mesafelerde iletilmesi gerektiğinde etkilidir.
İçerik
Fiber optiğin fiziksel temeli
Optik fiber çalışmasının fiziksel ilkeleri, toplam yansıma ilkesine dayanmaktadır. Farklı kırılma indekslerine sahip iki ortam alırsak n1 ve n2ve n2<n1 (örneğin, hava ve cam veya cam ve şeffaf plastik) ve arayüze α açısında bir ışık huzmesi bırakın, o zaman iki olay meydana gelecektir.
Sol üstten (ok boyunca) başlatılan bir ışın (şekilde kırmızı ile gösterilmiştir) kısmen kırılacak ve kırılma indisi n olan bir ortamdan geçecektir.2 açı α1<α - kirişin bu kısmı kesikli bir çizgi ile gösterilir.Işının diğer kısmı arayüzden aynı açıda yansıtılacaktır. Işın daha sığ bir açıyla ateşlenirse (şekildeki yeşil ışın), o zaman aynı şey olur - kısmi yansıma ve β açısında kısmi kırılma1.
Gelme açısı α daha da azaltılırsa (şekilde mavi ışın), ışının kırılan kısmı medya arayüzüne (mavi kesikli çizgi) neredeyse paralel “kayabilir”. Geliş açısında daha fazla azalma (β açısında yeşil bir ışın olayı) niteliksel bir sıçramaya neden olacaktır - kırılan kısım olmayacaktır. Işın, iki ortam arasındaki arayüzden tamamen yansıtılacaktır. Bu açıya toplam yansıma açısı denir ve fenomenin kendisine toplam yansıma denir. Aynısı, geliş açısında daha fazla azalma ile gözlemlenecektir.
Fiber optik cihaz
Optik fiber bu prensip üzerine inşa edilmiştir. Farklı optik yoğunluğa sahip iki koaksiyel katmandan oluşur.
Bir ışık huzmesi, fiberin açık ucuna ışık yansıması açısından daha büyük bir açıyla girerse, her bir "sıçramada" düşük zayıflama ile, farklı kırılma indislerine sahip iki ortamın temas sınırından tamamen yansıtılacaktır.
Optik fiberin dış kısmı plastikten yapılmıştır. İç kısım şeffaf plastikten de yapılabilir, daha sonra yeterince geniş açılarda bükülebilir (bir halkaya yuvarlansa bile ve içeri giren ışık, optik özelliklerine bağlı olarak bir uçtan diğerine zayıflama ile yine de geçer. plastik ve ışık kılavuzunun uzunluğu). Esnekliğin o kadar önemli olmadığı omurga kabloları için iç çekirdek genellikle camdan yapılır.Bu, zayıflamayı azaltır, fiberin maliyetini düşürür, ancak bükülmelere karşı hassas hale gelir.
Bir optik hattın verimini artırmak için, fiber iki modlu veya çok modlu bir versiyonda üretilir. Bunu yapmak için çekirdek kesiti 50 mikrona veya 62,5 mikrona yükseltilir (tek mod için 10 mikrona karşılık). Böyle bir optik fiber aracılığıyla iki veya daha fazla sinyal aynı anda iletilebilir.
Optik iletim hattının bu yapısının bazı dezavantajları vardır. Bunlardan biri, her bir sinyalin farklı yolunun neden olduğu ışık dağılımıdır. Bir gradyan (ortadan kenarlara doğru değişen) kırılma indisine sahip bir çekirdek yaparak bununla başa çıkmayı öğrendiler. Bu nedenle, farklı kirişlerin yolları düzeltilir.
Çok modlu fiberlere sahip kablolar esas olarak yerel ağlar (aynı bina içinde, bir işletme vb. içinde) ve tek modlu fiberlerle - ana hatlar için kullanılır.
Fiber hat cihazı
FOCL, bir LED veya lazer tarafından üretilen bir ışık sinyali iletir. Vericide bir elektrik sinyali üretilir. Uç cihaz ayrıca elektriksel darbeler şeklinde bir sinyale ihtiyaç duyar. Bu nedenle, orijinal verileri iki kez dönüştürmek gerekli olacaktır. Şekilde bir fiber optik hattın basitleştirilmiş bir diyagramı gösterilmektedir.
Vericiden gelen sinyal ışık darbelerine dönüştürülür ve optik bir hat üzerinden iletilir. Verici taraftaki vericilerin gücü sınırlıdır, bu nedenle, belirli aralıklarla uzun hatlarda, zayıflamayı telafi eden cihazlar kurulur - optik amplifikatörler, rejeneratörler veya tekrarlayıcılar.Alıcı tarafta, optik sinyali elektrik sinyaline dönüştüren başka bir dönüştürücü vardır.
Optik kablo tasarımı
Bir fiber optik hattı düzenlemek için, bir optik kablonun parçası olarak tek tek fiberler kullanılır. Tasarımı, iletim hattının amacına ve döşeme yöntemine bağlıdır, ancak genel olarak, bireysel koruyucu kaplamalı (çiziklerden ve mekanik hasarlardan) birkaç lif içerir. Bu koruma genellikle iki katmanda gerçekleştirilir - ilk olarak, bir bileşik kabuk ve üstte - ek bir plastik veya vernik kaplaması. Fiberler, kablonun kapsamını belirleyen ve çalışma sırasında hattın maruz kalacağı dış etkiler dikkate alınarak seçilen ortak bir kılıf (geleneksel elektrik kabloları gibi) içine alınır.
Kablo kanallarına döşerken hatların kemirgenlerden korunması sorunu vardır. Bu durumda, dış kılıfı çelik bant veya tel zırh ile güçlendirilmiş bir kablo seçmek gerekir. Cam elyaflar ayrıca hasara karşı koruma olarak da kullanılır.
Kablo bir borunun içine döşenirse, güçlendirilmiş bir kılıf gerekli değildir. Metal boru, farelerin ve sıçanların dişlerine karşı güvenilir bir şekilde koruma sağlar. Dış kabuk hafif yapılabilir. Bu, borunun içindeki kabloyu sıkmayı kolaylaştırır.
Zemine bir hat döşenecekse, korozyon korumalı tel zırh veya fiberglas çubuklar şeklinde koruma yapılır. Sadece sıkıştırmaya değil, esnemeye de yüksek direnç sağlar.
Kablo deniz alanlarına, nehirlere ve diğer su bariyerlerine, bataklık topraklara vb. döşenecekse, alüminyum polimer banttan ek koruma uygulanır. Böylece suyun içeri girmesi engellenmiş olur.
Ayrıca, ortak bir kılıf içindeki birçok kablo şunları içerir:
- dış mekanik etkiler altında ve hattın termal uzaması sırasında yapıya daha fazla güç kazandırmaya hizmet eden takviye çubukları;
- dolgu maddeleri - lifler ve diğer elementler arasındaki boş alanları dolduran plastik iplikler;
- güç çubukları (amaçları çekme yükünü arttırmaktır).
Geniş açıklıklarda, hat bir kabloya asılır, ancak kendi kendini destekleyen kablolar vardır. Destekleyici metal kablo doğrudan gövdeye yerleştirilmiştir.
Ayrı bir fiber optik hat türü olarak, bir optik patch kablosundan bahsedilmelidir. Bu kablo, ortak bir kılıf içine alınmış bir veya iki fiber (tek modlu veya çift modlu) içerir. Her iki tarafta, kablo bağlantı için konektörlerle donatılmıştır. Bu tür kablolar kısa uzunluktadır ve ekipmanı kısa bir mesafeden bağlamak veya kabin içi iletişim kurmak için tasarlanmıştır.
Optik kabloların avantajları ve dezavantajları
Bu tür iletişim hatlarının geniş dağılımını belirleyen optik kabloların şüphesiz avantajları şunlardır:
- yüksek gürültü bağışıklığı - ışık sinyali, ev tipi ve endüstriyel elektromanyetik radyasyondan etkilenmez ve hattın kendisi yaymaz (bu, iletilen bilgilere yetkisiz erişimi zorlaştırır ve elektromanyetik uyumluluk sorunları yaratmaz);
- alıcı ve verici taraf arasında tam galvanik izolasyon;
- düşük zayıflama seviyesi - kablolu hatlardan çok daha az;
- uzun hizmet ömrü;
- büyük verim.
Modern gerçekliklerde, kablonun metal hırsızlarını çekmemesi de önemlidir.
Optik hatasız değildir. Her şeyden önce, bu, özel ekipman, alet ve malzemeler gerektiren ve ayrıca hatların kurulumu ve bakımıyla ilgili personelin niteliklerine artan gereksinimler getiren kurulum ve bağlantı karmaşıklığıdır. FOCL'deki hataların çoğu, kendilerini hemen göstermeyebilecek kurulum hatalarıyla ilişkilidir. Başlangıçta, hattın maliyeti de yüksekti, ancak teknolojinin gelişmesi bu dezavantajı rekabetçi seviyelere indirmeyi mümkün kıldı.
Optik iletişim hatları, iletişim malzemeleri pazarında ciddi bir sektör işgal etmiştir. Öngörülebilir gelecekte, teknolojik bir atılım olmadığı sürece ciddi bir alternatif görmüyorlar.
Benzer makaleler:
