KILAVUZLANMIŞ YAYILMA

Kılavuzlanmış yayılmada ilk olarak her biri f uzaklıklı ve 4 f aralıkla yerleştirilmiş bir yakınsak mercekler serisi kullanılmaktadır.Merceğin 2 f kadar önünde bulunan bir kaynağın görüntüsü, 2f arakasında bir noktada oluşturulur. Görüntünün oluştuğu yer bir sonraki merceğin 2 f kadar önündedir böyle devam eder. Kısa mesafelerde bile atmosfer yüzünden hava durgun olduğu zaman sadece geceleyin etkin bir yayılma olmuştur. Kılavuzlanmış yayılmada ilk olarak her biri f uzaklıklı ve 4 f aralıkla yerleştirilmiş bir yakınsak mercekler serisi kullanılmaktadır.Merceğin 2 f kadar önünde bulunan bir kaynağın görüntüsü, 2f arakasında bir noktada oluşturulur. Görüntünün oluştuğu yer bir sonraki merceğin 2 f kadar önündedir böyle devam eder. Kısa mesafelerde bile atmosfer yüzünden hava durgun olduğu zaman sadece geceleyin etkin bir yayılma olmuştur.

Yansıtma borusu,çok eğik gelişteki yüksek yansıtmaya dayanır.Böyle bir iletim hattını geçekleştirmek zordur. Cam fiberler mekanik özelliklerini yüksek sıcaklıkta koruyabilirler. Kabarmazlar, ufalanmazlar ve kimyasal maddelerin buharlarından etkilenmezler.

Ayrıca cam fiberlerin küçük boyutluluğu ve hafifliği,kolay kullanılması ve işlenmesi,esnekliği ve maliyetinin düşüklüğü;cam fiberlerin kılavuzlayıcı ortamda kullanışlı olacağını gösterdi.

Dielektrik silindirlerde elektromanyetik yayılmanın ilk teorik analizi 1910’da Hondros ve Debye tarafından yapılmıştır. Ancak 1950’lerde bükülebilir demetler boyunca görüntü taşınması alanında uygulanma alanı bulunmaya başlanmıştır. Bundan sonra cam fiber optik fotoelektronik düzenlerde,veri işlemlerinde,fotokopide ve tıpta yaygın olarak kullanılır.

Ancak 1966’ya kadar bu alanda kullanılamadı.Çünkü o anda kullanılabilen fiberlerin sergilediği zayıflatma binlerce dB\km bölgesindeydi.Bu yüzden çok kısa mesafelerde iletim oldu.Işık kaynakları ve dedektörler ebatlarından optik fiberler için uygun değildiler.

1966’da İngiltere’de standard Telecomminication laboratuarlarından Kao ve Hockham,optik fiberlerde kullanılan camlardaki zayıflamanın malzemenin temel özelliği olmadığını,başlıca metalik iyonlar gibi safsızlıklar yüzünden ortaya çıktığını gösterdi.Safsızlığın azaltılması çok daha düşük kayıplara ulaşmasını sağlayacaktır.

Araştırmalar sonucu büyük miktardaki bilgilerin taşınması için ilk defa tek modlu fiber düşünüldü.Tek modlu fiberler yansıma yoluyla yayınım yapar. Fibere giren ışık ışınları, çekirdekte doğrudan yayınım yaparlar ya da bir kez yansırlar. Dolayısıyla, bütün ışık ışınları kabloda yaklaşık aynı yolu izler ve kablonun bir ucundan diğer ucuna olan mesafeyi yaklaşık aynı sürede kat ederler.

Bu, tek modlu fiberlerin çok önemli avantajlarından biridir.Tek modlu fiberlerden sonra çok modlu fiberlerde incelenmeye başlandı ve 1968’de mod dispersiyonunu en aza indirmek için gerekli olan kırılma analizi yapıldı.

20dB\km’lik bir zayıflamanın cam fiberler için bir sınır olduğu ve bunun ilerisinde uzun mesafeli iletime ait pratik uygulamanın mümkün olacağı kabul edildi.1970’de bu fikirden vazgeçildi.Aynı yıl Corning Glass Works kaybı 20dB\km’nin altında olan yüzlerce metre uzunlukta tek modlu fiberler üretmeyi başardı.

Bu başarı gerçek bir teknolojik adımdı ve İtalya,Fransa, Hollanda ve Avustralya gibi diğer gelişmiş ülkelerde bu alanda çalışmalar yapıldı.Sıvı özlü fiberlerin geliştirilmesiyle çok düşük kayıplara ulaşılabileceği görüldü.Bunlar,bir kuartz kılcal tüpün,görünür veya yakın kızıl altı bölgesinde düşük kayıba sahip uygun seçilmiş sıvılarla doldurulmasıyla elde edildi.

Yakın kızılaltında 8dB\km’nin altında kayıplaraulaşıldı.İlk uzun mesafe sistemi haberleşmesi böyle fiberler kullanılarak yapıldı.1972 ‘de Corning Glass tarafından,yüksek silik özlü çok modlu optik fiberlerde yaklaşık 0,84 mM lik bir dalga boyunda 4 dB \km lik minumum kaybın elde edilmesiyle daha önemli bir adım atıldı. Bu sonuç sıvı özlü fiberleri kullanılmaz hale getirildi.

1977 de 2 km uzunluğundaki ilk fiber telefon hattı Chicago’da 672 ses kanalıyla kullanılmaya başlandı.Tek mümkün gelişme daha uzun dalga boylarının kullanılmasıyla oldu ve gerçekten 1979 ‘da tek modlu bir fiber için 1,55 mM ‘de 0,2 dB/km kadar düşük bir kayba ulaşıldı.

Çok düşük kayıplarla birlikte, silikafiberler, uzun dalga boyu bölgesinde; katkılı silikanın malzeme dispersiyonunu sıfıra düştüğü 1,3 mM civarında bir dalga boyu bulunmaktadır. Bu demektir ki,çok büyük bant genişlikleri elde edilebilir. Çünkü kromatik dispersiyon optik fiberlerin bilgi taşıma kapasitesinin sınırlayan temel faktördür.

Tek modlu fiberler,haberleşme amaçlı kullanım için baskın fiber tipi haline geldi.Çok modlu fiberler şimdi yerel alan şebekeleri uygulamaları ile sınırlandırılmıştır.1,55mM’de 0,157dB\km olan teorik minimum kayıp değerine çok yakın bir değer elde etmiştir.Fiber dizaynında,fiberin dispersiyon özelliklerini iletim gereklerine göre ayarlama imkanı sağlanmıştır.

Kaymış dispersiyonlu ve yayvan dispersiyonlu fiberler,uygun kırılma indisli profilleri geliştirilmiş ve üretilmiştir.Aynı zamanda,10^-2 ve 10^-3dB\km’lik minimum kayıpların beklendiği daha uzun dalga boylarında iletime uygun malzemelerin ve fiberlerin geliştirilmesi için araştırmalar yapılmaktadır.Fluozozirkonat temelli camlarda 0,7 gB\km’lik minimum zayıflatmalara ulaşılmıştır.

OPTİK KAYNAKLAR

Geniş kapasitelere cevap verebilecek ve yüksek kalitede hizmet sağlayabilecek ekonomik iletişim sistemlerinin gerektiği belliydi. Bilgi taşıyıcısı olarak ışığın kullanıldığı iletişim sistemleri son zamanlarda oldukça ilgi görmektedir.

Optik fiberler tarafından sunulan imkanlar,ebat ve güvenilirlik bakımından uyumlu ve düşük güç harcayan optik kaynaklar ve dedektörlerle ilgili araştırmalara yöneltmiştir.

Fiber optiklerin en geniş kullanım alanı telekomünikasyondur. Sinyali;telefonlar, televizyon ve bilgisayar iletişimleri için tellerden daha uzağa ve daha hızlı bir biçimde yükseltmeye gerek kalmadan iletir.

Araştırmalar sonucu büyük miktarlarda bilgilerin taşınması için ilk defa tek modlu fiberler düşünülmüştür.

Tek modlu fiberler  Işığın tek bir modda ya da tek bir yolda ilerlemesidir.  Yansıma yoluyla yayılım yapar.  Fibere gelen ışık ışınları, çekirdekte doğrudan yayılım yapar ya da bir kez yansırlar.  Bu yüzden bütün ışık ışınları kablo içinde yaklaşık aynı yolu izler ve kablonun bir ucundan diğer ucuna olan mesafeyi yaklaşık aynı sürede kat ederler.  Düşük sinyal kayıplarının olduğu ve yüksek veri iletişim hızının gerektiği durumlarda kullanılır.

Tek modlu fiberlerden sonra çok modlu fiberler incelenmeye başlanmıştır. Çok modlu fiberler;  Bu fiberler ışığın birden fazla modunu ileten fiberlerdir.  Çok modlu fiberler, kısa mesafeli uygulamalarda kullanılır.

Fiber optik sistemlerde taşıyıcı sinyal kaynağı olarak LED veya Lazer diyotlar kullanılmaktaydı. Bunlar girişlerine uygulanan elektrik sinyalini ışık sinyaline dönüştürürler. Boyutları oldukça küçük bir alanda çok miktarda ışık yayarlar. Fiber optiklere göre emisyon alanları oldukça düşük, uzun ömürlü, yüksek güvenilirliğe sahip ve yüksek hızlarda modüle edilebilme özelliklerine sahiptirler.

LED’lerin ve lazer diyotların yapısında kısa dalga boyları için GaAlAs (galyum aliminyum arsenid); uzun dalga boyları için ise InGaAsP (indiyum galyum arsenid fosfor) kullanılmaktadır.

Lazer diyotları sıcaklık değişimlerine ve elektriksel bozulmalara karşı LED’lere göre daha duyarlıdır. Genellikle lazer diyotların maliyetleri LED’lerden daha fazla ve kullanım ömürleri daha azdır. Sistem yapısına ve performansına göre uygun lazerler seçilmektedir. Yüksek hızlar elde etmek için lazerin tek frekansta yayınım yapması gerekmektedir.

LED’ler yarı iletken malzemelerdir. Üzerinden akım geçtiğinde foton açığa çıkararak ışık verirler. Değişik açıda ışık verecek şekilde üretilebiliyorlar.LED'lerin direnci dinamiktir. Bu yüzden LED'i bir akım kaynağına doğrudan bağlarsak kısa devre olur. Bu yüzden devreye seri bir direnç bağlamak gerekir.

Daha ucuz fabrikasyon ve daha basit sürücü devreleriyle birlikte mükemmel güvenilirlik karakteristikleri bu LED’leri lazerlere bir alternatif olarak,pratik uygulamalar için çok ilgi çekici optik kaynaklar haline getirdi.

LED’lerin lazer diyotlara nazaran daha düşük çıkış gücü ve modülasyon hızları elde edilir. Bu durumda yüksek ışıklı LED’ler (tek bir LED yerine bir dizi LED’ler) seçilebilir. Birden fazla LED kullanıldığında çıkışta bütün LED’lerin gücü toplanacaktır. Ayrıca yüksek iletime gerek duyulduğunda dizideki tek bir LED’in düşük güçlü yayınım yapmasıyla daha yüksek modülasyon band genişliği elde edilir.

Aydınlatma için fiber optik ışıklandırmanın kullanılmasıyla birçok yönden avantaj sağladı. Örneğin düşük iş gücü, uzun ömürlü olması ve ekonomik yönden ……

BENİ DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKÜR EDERİM...

kaynaklar:     