ŞÜKRAN BAŞKAN 020205059.

... konulu sunumlar: "ŞÜKRAN BAŞKAN 020205059."— Sunum transkripti:

1 ŞÜKRAN BAŞKAN

2 FİBERLERİN İLETİŞİM DIŞI UYGULAMALARI
Işık Klavuzlayan Fiberler Fiber optik iletişimdeki kullanım dışında saydam optik fiberler fen, tıp ve endüstride ışık klavuzlama uygulamaların geniş bir alanında yıllardır kullanılmıştır. Bunlar parlatılmış akrilik bir çubukla ilk olarak 1920’li yılların son kısmında aydınlatma amaçlı olarak kullanılmışlardır. Bununla birlikte günümüzde bir çok uygulama, fiberin içindeki her bir iç yansımada yüzey kayıplarını indirgemek için fiberin bir kaplama ile kaplanması ile ilgili Van Heel’in önerisinden doğmuştur. Işık bu fiberler boyunca basamak indisli ve derece indisli fiberlerde belirtildiği gibi zig-zag tarzda ilerler. Bunları incelersek ;

3 Şekil: 1 (a) basamak indisli ve (b) derece indisli fiberler için kırılma indisi profilleri
Her iki durumda da kaplama kırılma indisi n2’dir. Maksimum öz kırılma indisi n1’dir.

4 Genelde ışık klavuzlayan fiberler bir iletişim fiberinde olduğu gibi bir öz ve bir de kaplama içerirler. Söz konusu iletişim uzaklıkları bununla beraber oldukça kısadır. Böylece oldukça yüksek mertebede , düşük kayıplı fiberlere sahip olmanın aşırı derecede bir önemi yoktur. Genelde tamamen cam(mesela barosilikat) tip fiber 500dB/km olan kayıplarla birlikte kullanılır. Fiberlerin oldukça büyük sayısal açıklıkla birlikte üretilmesi mümkündür.

5 Genelde fiber üzerine gelen ışığı alıp aynı katı açıda fakat düşük şiddette çıkaran bir optik sistem olarak ele alınabilir. Böylece basit bir uygulama, mesela ,tehlikeli bir ortamdan uzakta bir ışık kaynağına sahip olma işlemidir. Benzer olarak, bir fiber açısal veya uzay boyutları cinsinden bir kaynağın sadece belli bir kısmından gelen ışığı toplamada kullanılabilir. Mono fiberler fiberin boyutları ve oynaklık gerekliliklerinden,fiberin kırıldığı izinli eğilme yarıçapı, fiberin çapına bağlıdır ve kaba bir hesapla 50 mikrometre çaplı bir fiber 1mm civarındaki eğilme yarıçapında kırılırken 2mm çaplı fiber esnek olmayan olarak ele alınabilir

6 . Eğer ışık transferi esneklik için bir gereklilik olmaksızın başarılabilirse, bu durumda büyükçe çapa sahip fiberler kullanılabilir.Eğer gerekirse bir şiddetli ateş içersinde yumuşatılarak geçirme karakteristiğindeki etki ihmal edilerek 10mm çapa kadar fiberler bükülebilir. Böyle fiberler aydınlatma amacıyla veya boşluğun küçük olduğu ulaşılamaz bölgelerde kullanılabilir.

7 Bunlar şekil 2‘de gösterildiği gibi, bir damarın aydınlatılması için damar civarlarına yerleştirilebilir. Fiberin, kaynak ve uygulama noktası arasındaki nispi harekete izin vermesi veya bunlar arasındaki yolun doğru bir çizgi olmaması sebebi ile esnek olma gerekliliği varsa , bu durumda ya küçük çaplı mono fiberler veya çoklu fiber demetleri kullanılabilir. Şekil: 2 bir tekli fiber kullanımı ile bir damarın içinin aydınlatılması

8 Çok sayıda 50mikrometre civarında çapa sahip fiberin bir demet veya ışık klavuzu içinde toplanması veya birleştirilmesi oldukça kolaydır. Bu cins cihazlarda fiberlerin, uçları , yolun büyük kısmında oynamadan serbest halde kalacak şekilde birleştirilir. Oynak, kısım mesela , demetin her bir ucunda bir ferrül’le bağlı plastik zırh ile korunur. Kaplama sebebi ile her bir fiber , demetteki diğer fiberden bağımsız olarak hareket eder; böylece çapraz konuşma olmaz.

9 Şekil:3 fiberlerin sıkı paket hekzagonal dizilişi.
Fiberler şekil3’de gösterildiği gibi uçlarında bir kapalı paket hekzagonal dizi şeklinde bağlanırlar. Sadece fiber özüne giren ışık geçirilir.şekil3’e dayanan basit bir hesaplama böyle bir dizideki öz paketleme kesrinin (yani toplam demet kesit yüzey alanının bir kesri olarak öz tarafından doldurulmuş alanın) F=(√3)*d2/D20,9d2/D2 İle verileceğini gösterir.Burada d:öz çapı ve D:toplam fiber çapı’dır.

10 Basitçe ışığın bu iki nokta arasında transferine ek olarak ışık klavuzları şekil dönüşümü ve demet yarma için kullanılırlar. Şekil çevirmede demetin uçları farklı giriş çıkış şartlarını sağlamak için farklı şekillerde bir araya getirilirler. Bir ışık klavuzunun çıkış ucu, bir doküman tarayıcıdaki yazının bir tek çizgisini aydınlatmak için şekillendirilebilir. Demet yarıcı klavuzlarda fiberlerin toplam sayısı birçok giriş veya çıkışlar (veya her ikisi) arasında basitçe bölünür.

11 Böyle demet yaran klavuzlar, delikli bilgisayar kartlarının okunmasında kullanılmışlardır. Başka bir ortak kullanım otoyollardakine benzer aydınlatılmış işaret levhalarıdır. Burada bir çok ışık kaynağı ile aydınlatılmış bir fiber demeti, bir matris göstericisinin uygun parçaları üzerine dağılır. Şekil:4 Bir fiber demet yarıcının kullanılarak otoyol işaret levhası üzerindeki simgenin aydınlatılması.

12 Farklı gösterim desenleri her biri ayrı ayrı aydınlatılan farklı fiber demetleri kullanılarak meydana getirilebilir. Hangi demetin kullanıldığına bakılmaksızın çıkan ışığın açısal dağılımının düzgün olduğunu garantilemek için , büyükçe bir çapa sahip mono fiber bir ‘karıştırıcı’ olarak görev yapmak üzere her bir matris konumuna yerleştirilir. Şekil:5 bir otoyol işaret levhası için çok sayıda demet yarıcı girişinden genel çıkışların düzgün olmasını sağlamak için bir mono fiberin kullanılması.

13 Ahenkli Demetler Ahenkli demetler , fiberin demet içersinde uzaysal bilginin nakledilebileceği şekilde doğru olarak konuşlandırıldığı optik fiber topluluklarıdır. Ahenkli demetlerde iletilen bilginin bozulmasına sebep olabilecek fiber bileşenler arasında çapraz konuşma olması en önemli noktadır. Çapraz konuşma fiber kaplamasının , ışığın fiberden komşu bir fibere kaçmasını engelleyecek kadar kalın yapılması ile önlenir. Her bir fiberin çıkışı, sadece onun giriş uç yüzüne ( kabul açısı içinde ) gelen ışık ve fiberin geçirmesine bağlı olacaktır. Böylece bir ahenkli demetin ucunda gürültü oluştuğundan, her bir fiberden açığa çıkan ışık basitçe o fiberin giriş yüzünü aydınlatan ışık parçasındaki şiddet dağılımına bağlıdır. Şimdi her bir fiberin birleştirici doğası sebebi ile çıkışları eşit şiddette olacaktır ve böylece, fiber çapından daha küçük ayrıntı , aktarılan görüntüde gözükmeyecektir.

14 Bilgi transfer kapasitesi demetin çözücülüğü ile kullanılan her bir fiberin çapı ile kontrol edilir. Bu sebeple kullanılan fiberler ışık klavuzlamada kullanılanlardan çapça daha küçüktür; 5 mikrona kadar çaplar sıkça kullanılır. Fiber gözleyicilerin uygulamaları boruların iç kısımlarının gözlenmesinden, insan vücudunun tıbbi olarak gözlenmesine kadar geniş bir alanda kullanılır. Tıpta bunlar endoskoplar olarak bilinirler.

15 Rijit Ahenkli Demetler
Bir demetteki her bir fiber, bir tek mekanik birimi oluşturmak üzere ısı ve basınç uygulaması ile birbirlerine bağlanabilir. Fiziksel olarak bu bir tek cam parçası gibi davranır; fakat, her bir fiberdeki kaplamanın varlığı sebebi ile bir ahenkli fiber demetinin optik özelliğini bünyesinde bulundurur. Böyle demetlerde hava boşluklarını bir araya getirme işlemlerinde ortadan kaldırılır. Böylece, öz paketleme kesri basitçe öz çapının toplam çapa oranının karesi olur. Bu tip demet oldukça küçük fiber çaplarından (  5m) yapılır ve kaplama çapraz konuşmayı engellemek için kalın yapıldığında, 0,9 kadarlık paketleme kesirleri başarılmakla birlikte, genelde 0,5 kadar küçük paketleme kesri elde edilebilir.

16 Temelde iki tip rijit ahenkli demet vardır
Temelde iki tip rijit ahenkli demet vardır. Bunlar çapından oldukça büyük boya sahip görüntü kılcal boruları ve çapından küçük boya sahip bir araya getirilmiş plakalardır. Aslında 200mm kadar çapa sahip plaka elde etmek mümkündür. Üretim işlemi sırasında fiber demetler, etrafta bulunan yabancı parçacıklar civarında bozulabilirler ve zamanla dışarı atılmamış herhangi bir hava baloncukları meydana getirebilirler (ki bunlarda fiberi bozar ). Bu bozukluklardan etkilenen fiber, ışığın kaçmasına sebep olur. Böylece komşularına göre geçirme kapasitelerinde bir indirgenme ve sonuç olarak görüntü kalitesinde bozulma meydana gelir.

17 Üretim işleminin bir başka sonucu, yukarıda bahsedildiği gibi demetin sonuç olarak tek bir cam parçası haline gelmesi, böylece kaçan ışığın daha fazla önemli hale gelmesidir. Bu istenmeyen ışığın yok edilmesinin en başarılı yolu fiber etrafına ikinci bir soğurucu cam kaplamanın konulmasıdır. Soğurucu kaplama , öz tarafından alınan ışığı etkilemez; fakat, sadece iç kaplamaya girebilecek sapmış ışığı ortadan kaldırır. Böylece demetin çıkış gücüne ulaşan ışık, iletilen görüntüyü oluşturacak şekilde baskın hale gelir.

18 Birbirine birleştirilmiş plakanın tipik bir kullanımı, katot ışını tüpünde fotoğrafik izlerin oluşturulmasında bir plaka olarak işlem yapmaktadır. Plaka vakum altında ve fosforla kaplanırken meydana gelen sıcaklık değişimlerine dayanıklı olmalıdır. Elektron demeti ile uyarılan iz şekil 9’da gösterildiği gibi plakanın dış yüzeyi ile değme halinde olacak şekilde yerleştirilmiş fotoğraf filmine doğrudan birleştirilmiş plaka tarafından aktarılır.

19 Şekil: 6 Bir CRT (katot ışını) göstergesinden fotoğrafların çekilmesine izin veren bir yüz düzleminin şematik kesit alanı.