Pin
Send
Share
Send


Optik fiberler.

bir Optik lif (veya optik fiber), ışığı ilerletici bir biçimde mümkün olduğu kadar hafif tutarak sınırlandırmak için ışığı yönlendirmek üzere tasarlanmış bir cam veya plastik fiberdir. Çekirdek çapı büyük olan liflerde, hapsetme toplam iç yansımaya dayanır. Daha küçük çaplı çekirdek liflerinde, (200 metreden (m) 'den uzun çoğu iletişim bağlantısı için yaygın olarak kullanılır), sınırlandırma bir dalga kılavuzu oluşturmaya dayanır. Fiber optik bu tür optik fiberlerle ilgili uygulamalı bilim ve mühendisliğin örtüşmesidir. Optik fiberler, fiber-optik iletişimde, uzun mesafelerde ve diğer kablolu ve kablosuz iletişim biçimlerinden daha yüksek veri hızlarında iletime izin veren yaygın olarak kullanılır. Ayrıca sensörler oluşturmak için ve çeşitli başka uygulamalarda kullanılırlar.

Optik fiber terimi, dereceli endeks optik fiberler, kademeli endeks optik fiberler, çift kutuplu tutuculu fiberleri ve daha yakın zamanda fiberde yayılan ışığın dalga boyu tasarımı ve fotonik kristal fiberleri içeren bir dizi farklı tasarımları kapsar. Çok modlu fiber optik veya tek modlu fiber optik olup olmayacağını dikte etme. Daha yaygın cam optik fiberlerin mekanik özelliklerinden dolayı, özel fiber ekleme ve bunları başka ekipmana bağlama yöntemleri gereklidir. Optik fiberlerin imalatı, kısmen kimyasal olarak katkılı bir ön kalıbın eritilmesine ve akan malzemenin bir çekme kulesinin üzerine çekilmesine dayanır. Lifler, nasıl kullanılacağına bağlı olarak farklı tiplerde kablolara monte edilir.

Tarihçe

Optik fiberlerin arkasındaki ışık yönlendirici ilke ilk olarak 1840'lı yıllarda Daniel Collodon ve Jaques Babinet tarafından gösterildi ve İrlandalı mucit John Tyndall, on yıl sonra su çeşmelerini kullanan halka açık görüntüler sunarken.1 Diş hekimliği sırasındaki yakın iç aydınlatma gibi pratik uygulamalar yirminci yüzyılın başlarında ortaya çıktı. Tüplerden görüntü aktarımı bağımsız olarak radyo deneycisi Clarence Hansell ve televizyonun öncüsü John Logie Baird tarafından 1920'lerde gösterildi. İlke, ilk on yıldaki Heinrich Lamm tarafından yapılan iç tıbbi muayenelerde kullanıldı. Cam elyafın, daha uygun bir kırılma indisi sunmak için şeffaf bir kaplama ile kaplandığı modern optik fiberler, 1950'lerde ortaya çıkmıştır. Optik fiberler, 1970'lerin sonunda, zayıflamanın yeterince azaldığı durumlarda iletişimde kullanım için pratik hale geldi; o zamandan beri, optik fiberlerin zayıflama ve dağılma özelliklerini geliştirmek için (yani, sinyallerin daha uzağa gitmesine ve daha fazla bilgi taşımasına izin vermesi) ve fiber iletişim sistemlerinin maliyetini düşürmek için çeşitli teknik ilerlemeler kaydedilmiştir.

1952'de fizikçi Narinder Singh Kapany, Tyndall'ın önceki çalışmalarına dayanarak, optik fiberin icat edilmesine yol açan deneyler yaptı. Daha sonraki yirminci yüzyılın başlarında ortaya çıkan gelişme, görüntü aktarımı için fiber demetlerinin geliştirilmesine odaklanmış ve birincil uygulama tıbbi gastroskop olmuştur. İlk fiber optik yarı-esnek gastroskop, 1956'da Michigan Üniversitesi'nden araştırmacılar Basil Hirschowitz, C. Wilbur Peters ve Michigan E. araştırmacıları tarafından patenti alındı. Gastroskop geliştirme sürecinde, Curtiss ilk cam kaplamalı ürünü üretti. elyaflar;

Uygulamalar

Optik fiber iletişimi

Optik fiber, telekomünikasyon ve ağ iletişimi için bir ortam olarak kullanılabilir, çünkü esnektir ve kablolar halinde birleştirilebilir. Uzun mesafeli iletişim için özellikle avantajlıdır, çünkü ışık elektrik kablolarına kıyasla çok az zayıflama ile fiberden yayılır. Bu, uzun mesafelerin birkaç tekrarlayıcı ile kullanılmasını sağlar. Ek olarak, fiberde yayılan ışık sinyalleri, 40 Gigabit (Gb) / s'ye kadar yüksek hızlarda modüle edilebilir ve her fiber, her biri farklı bir ışık dalga boyu ile birçok bağımsız kanalı taşıyabilir. Toplamda, tek bir fiber optik kablo verileri 14444 Terabit (Tb) / s kadar yüksek hızlarda taşıyabilir. Bir bina içindeki ağ gibi kısa mesafelerde, fiber, kablo kanallarında yer tasarrufu sağlar, çünkü tek bir fiber, tek bir elektrik kablosundan çok daha fazla veri taşıyabilir. Fiber ayrıca, farklı kablolardaki sinyaller arasındaki çapraz konuşmayı ve çevresel gürültünün toplanmasını önleyen elektriksel girişime karşı da bağışıklığa sahiptir. Elektriksel olmadıklarından, patlayıcı dumanların bulunduğu ortamlarda tutuşma tehlikesi olmadan kullanılabilir.

Her ne kadar şeffaf plastikten, camdan veya ikisinin bir kombinasyonundan fiberler yapılabilse de, uzun mesafeli telekomünikasyon uygulamalarında kullanılan fiberler, düşük optik zayıflama nedeniyle her zaman camdır. Hem çok modlu hem de tek modlu lifler iletişimde, çoğunlukla kısa mesafeler için kullanılan çok modlu fiber (500 m'ye kadar) ve daha uzun mesafeli "bağlantılar" için kullanılan tek modlu fiber ile birlikte kullanılır. Işığı tek modlu fiberler arasında ve arasında birleştirmek için gereken daha sıkı toleranslar nedeniyle, tek modlu vericiler, alıcılar, amplifikatörler ve diğer bileşenler genellikle çok modlu bileşenlerden daha pahalıdır.

Fiber optik sensörler

Optik fiberler, şekil değiştirme, sıcaklık, basınç ve diğer parametreleri ölçmek için sensörler olarak kullanılabilir. Küçük boyut ve uzak konumda hiçbir elektrik gücüne ihtiyaç duyulmaması, bazı uygulamalarda fiber optik sensör avantajlarını geleneksel elektrik sensörüne verir.

Optik fiberler sismik veya SONAR uygulamaları için hidrofonlar olarak kullanılır. Fiber kablo başına 100 sensörden daha fazlasına sahip hidrofon sistemleri geliştirilmiştir. Hidrofon sensör sistemleri, petrol endüstrisi ve birkaç ülkenin deniz kuvvetleri tarafından kullanılmaktadır. Hem yere monteli hidrofon dizileri hem de çekilen flama sistemleri kullanımda. Alman Sennheiser firması, lazer ve optik fiberlerle çalışan bir mikrofon geliştirdi.2

Petrol kuyularında kuyu içi ölçümü için sıcaklık ve basınç için optik fiber sensörler geliştirilmiştir. Fiber optik algılayıcı, yarı iletken algılayıcılar (Dağıtılmış Sıcaklık Algılama) için çok yüksek sıcaklıklarda çalıştığı için bu ortam için çok uygundur.

Optik fiberin bir sensör olarak başka bir kullanımı, Boeing 767'de kullanılan optik jiroskop, bazı otomobil modelleri (navigasyon amaçlı) ve Hidrojen mikrosensörleridir.

Optik fiberlerin diğer kullanımları

Fiber optiklerle aydınlatılan bir frizbi

Fiberler aydınlatma uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Açık ve net bir görüş hattı olmadan parlak ışığın hedefe parlatılması gereken tıbbi ve diğer uygulamalarda ışık kılavuzu olarak kullanılırlar. Bazı binalarda, güneş ışığını çatıdan binanın diğer kısımlarına yönlendirmek için optik fiberler kullanılır (bkz. Görüntüleme olmayan optikler). Optik fiber aydınlatma ayrıca tabelalar, sanat eserleri ve yapay Noel ağaçları da dahil olmak üzere dekoratif uygulamalar için kullanılır. Swarovski butikleri, sadece bir ışık kaynağı kullanırken, kristal vitrinlerini birçok farklı açıdan aydınlatmak için optik fiberler kullanıyor. Optik fiber, ışık ileten beton yapı ürünü LiTraCon'un kendine özgü bir parçasıdır.

Optik fiber ayrıca görüntüleme optiğinde de kullanılır. Tutarlı bir lif demeti, bazen lenslerle birlikte, küçük bir delikten nesneleri görüntülemek için kullanılan endoskop adı verilen uzun ve ince bir görüntüleme cihazı için kullanılır. Tıbbi endoskoplar, minimal invaziv keşif veya cerrahi prosedürler için kullanılır (endoskopi). Endüstriyel endoskoplar (bkz. Fiber veya boreskop), jet motoru iç kısımları gibi erişilmesi zor herhangi bir şeyi kontrol etmek için kullanılır.

Erbium gibi bazı nadir toprak elementleri ile katlanmış bir optik fiber, bir lazer veya optik amplifikatörün kazanç ortamı olarak kullanılabilir. Nadir toprak katkılı optik fiberler, katkılı fiberin kısa bir bölümünü normal (katlanmamış) bir optik fiber hattına ekleyerek sinyal amplifikasyonunu sağlamak için kullanılabilir. Katkılı fiber, optik olarak sinyal dalgasına ek olarak hatta bağlanmış ikinci bir lazer dalga boyu ile pompalanır. Her iki ışığın dalga boyu, ikinci pompa dalga boyundan sinyal dalgasına enerji aktaran katkılı fiberden iletilir. Amplifikasyona neden olan işlem emisyonu uyarır.

Fizik deneylerinde parıldayan ışığı toplamak için dalga boyu kaydırıcıya sahip optik fiberler kullanılır.

Optik fiber, zor bir elektrik ortamında bulunan elektronik aksamlara düşük bir güç seviyesi (yaklaşık bir watt) sağlamak için kullanılabilir. Bunun örnekleri, yüksek güçlü anten elemanlarındaki elektronikler ve yüksek gerilim iletim ekipmanlarında kullanılan ölçüm cihazlarıdır.

Çalışma prensibi

Bir optik fiber, toplam iç yansıma işlemi ile ışığı kendi ekseni boyunca ileten silindirik bir dielektrik dalga kılavuzudur. Fiber bir oluşur çekirdek bir kaplama tabakası ile çevrilidir. Optik sinyali çekirdekte sınırlamak için çekirdeğin kırılma indisi, kaplamanınkinden daha büyük olmalıdır. Çekirdek ve kaplama arasındaki sınır, kademeli indeks lifinde ani veya dereceli indeks lifinde kademeli olabilir.

Çok modlu fiber

Çok modlu bir optik fiberden ışığın yayılımı.

Büyük (10 mikrometreden (µm) büyük çekirdek çapı olan fiberler geometrik optiklerle analiz edilebilirler. Bu fiber, elektromanyetik analizden çok modlu fiber olarak adlandırılır (aşağıya bakınız) Adım endeksi çok modlu fiberde ışık ışınları boyunca yönlendirilir. Toplam iç yansıma ile lif çekirdeği: Çekirdek kaplama sınırını yüksek bir açıda (sınıra normal bir çizgiye göre ölçülmüş olan) bu sınır için kritik açıdan daha büyük olan ışınlar tamamen yansıtılır. toplam iç yansıma açısı) çekirdek ve kaplama malzemeleri arasındaki kırılma indeksindeki farkla belirlenir.Bir sınırı düşük açıda karşılayan ışınlar çekirdekten kaplamaya doğru kırılır ve ışık iletmez, dolayısıyla bilgi, Kritik açı, genellikle sayısal bir açıklık olarak bildirilen fiberin kabul açısını belirler.Yüksek bir sayısal açıklık, ışığın her iki yakına da yakın ışınlarda fiberin aşağı doğru ilerlemesini sağlar. eksende ve çeşitli açılarda, ışığın lüle verimli bir şekilde bağlanmasını sağlar. Bununla birlikte, bu yüksek sayısal açıklık, farklı açılardaki ışınların farklı yol uzunluklarına sahip olması ve bu nedenle elyafı hareket ettirmek için farklı zamanlar alması nedeniyle dispersiyon miktarını arttırmaktadır. Düşük bir sayısal açıklık bu nedenle arzu edilebilir.

Kademeli indeks lifinde, çekirdek içindeki kırılma indeksi, eksen ve kaplama arasında sürekli olarak azalır. Bu, ışık demetlerinin, iç kaplama sınırından aniden yansıtmak yerine, kaplamaya yaklaşırken düzgün şekilde bükülmesine neden olur. Ortaya çıkan kavisli yollar çoklu yol dağılımını azaltır, çünkü yüksek açılı ışınlar, yüksek indeks merkezinden ziyade çekirdeğin alt indeks çevresinden daha fazla geçer. İndeks profili, fiberdeki çeşitli ışınların eksenel ilerleme hızlarındaki farkı en aza indirmek için seçilmiştir. Bu ideal indeks profili, indeks ile eksen arasındaki uzaklık arasındaki parabolik ilişkiye çok yakındır.

Tekli mod fiber

Bileşen katmanlarının çaplarını gösteren tipik bir tek modlu optik fiber.

Çekirdek çapı yaklaşık on kattan daha az olan lif, yayılan ışığın dalga boyuna geometrik optikler kullanılarak modellenemez. Bunun yerine, elektromanyetik bir yapı olarak, Maxwell'in elektromanyetik dalga denklemine indirgenmiş denklemlerinin bir çözümü ile analiz edilmesi gerekir. Elektromanyetik analiz, uyumlu ışık çok modlu fiberde çoğaldığında meydana gelen benek gibi davranışları anlamak için de gerekli olabilir. Bir optik dalga kılavuzu olarak, elyaf, ışığın elyaf boyunca yayılabildiği bir veya daha fazla sınırlı enine modu destekler. Sadece bir modu destekleyen fiber'e tek mod denir veya Monovalent lif. Daha büyük çekirdekli çok modlu fiberin davranışı, bu tür bir fiberin birden fazla yayılma modunu (bu nedenle isim) desteklediğini gösteren dalga denklemi kullanılarak da modellenebilir. Çok modlu fiberin bu şekilde modellenmesinin sonuçları, eğer fiber çekirdek birkaç moddan daha fazlasını destekleyecek kadar büyükse, geometrik optiğin öngörüleriyle yaklaşık olarak aynı fikirdedir.

Dalga kılavuzu analizi, fiberdeki ışık enerjisinin çekirdekte tamamen kapalı olmadığını gösterir. Bunun yerine, özellikle tek modlu elyaflarda, bağlanma modundaki enerjinin önemli bir kısmı, kaplamada hareket eden bir dalga olarak hareket eder.

Tek modlu fiberlerin en yaygın türü 8 ila 10 µm çekirdek çapına sahiptir ve yakın kızılötesi olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Mod yapısı, kullanılan ışığın dalga boyuna bağlıdır, böylece bu lif aslında görünür dalga boylarında az sayıda ek modu destekler. Çok modlu fiber, kıyaslandığında, 50 mikron kadar küçük ve yüzlerce mikron kadar büyük çekirdek çaplarıyla üretilir.

Özel amaçlı elyaf

Bazı özel amaçlı optik fiberler, genellikle eliptik veya dikdörtgen kesitli, silindirik olmayan bir çekirdek ve / veya kaplama katmanıyla yapılır. Bunlar, polarizasyonu koruyan fiber ve fısıldayan galeri modu yayılımını bastırmak için tasarlanmış fiberdir.

Malzemeler

Cam optik fiberler hemen hemen her zaman silikadan yapılır, ancak florozirkonat, floroalüminat ve kalkojenit camlar gibi diğer bazı malzemeler, uzun dalga boylu kızılötesi uygulamalar için kullanılır. Diğer camlarda olduğu gibi, bu camlarda kırılma indisi yaklaşık 1.5'tir. Tipik olarak çekirdek ve kaplama arasındaki fark yüzde birden daha azdır.

Plastik optik fiber (POF) genellikle çekirdek çapı 1 mm veya daha büyük olan, adım-indeksi çok modlu bir fiberdir. POF tipik olarak cam elyaftan (yani, içindeki sinyalin genliği daha hızlı azalır), 1 desibel (dB) / metre (m) veya daha yüksek olan daha yüksek zayıflamaya sahiptir ve bu yüksek zayıflama POF-bazlı sistemlerin aralığını sınırlar.

Fiber sigorta

Yüksek optik yoğunluklarda, bir fiber bir şoka maruz kaldığında veya bir anda aniden hasar gördüğünde, santimetrekare (2 cm) üstünde 2 megawattın üstünde fiber sigorta meydana gelebilir. Hasardan gelen yansıma, kırılmadan hemen önce elyafı buharlaştırır ve bu yeni kusur yansıtıcı olarak kalır, böylece hasar saniyede 1-3 metrede (mps) vericiye doğru geri döner. 3 Kırık bir fiber durumunda lazer göz güvenliğini sağlayan açık fiber kontrol sistemi, fiber sigortanın yayılmasını da etkili bir şekilde durdurabilir.4 Açık fiber kontrolüne gerek kalmadan yüksek güç seviyelerinin kullanılabildiği deniz altı kabloları gibi durumlarda, vericideki bir "fiber sigorta" koruma cihazı herhangi bir hasarı önlemek için devreyi kırabilir.

İmalat

Standart optik fiberler ilk önce geniş çaplı bir yapının yapılmasıyla yapılır. kalıp, dikkatli bir şekilde kontrol edilen kırılma indisi profili ile ve ardından çeken uzun, ince fiberleri oluşturmak için ön şekil. Ön form genellikle üç kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle yapılır: İç buhar biriktirme, dış buhar biriktirme, ve buhar eksenel biriktirme.

İle iç buhar biriktirme, "ön form" olarak bilinen yaklaşık 40 cm uzunluğunda içi boş bir cam tüp, yatay olarak yerleştirilir ve bir torna üzerinde yavaşça döndürülür ve silikon tetraklorür (SiCl gibi gazlar)4) veya germanyum tetraklorür (GeCl)4) tüpün ucuna oksijen enjekte edilir. Gazlar daha sonra harici bir hidrojen brülörü vasıtasıyla ısıtılır ve gazın sıcaklığı 1900 Kelvin'e çıkarılır, burada tetrakloritler silika veya almanya (germanyum oksit) partikülleri üretmek için oksijenle reaksiyona girer. Reaksiyon koşulları, bu reaksiyonun tüp hacmi boyunca gaz fazında gerçekleşmesine izin verecek şekilde seçildiğinde, reaksiyonun yalnızca cam yüzeyde gerçekleştiği önceki tekniklerin aksine, bu teknik denir. değiştirilmiş kimyasal buhar biriktirme.

Oksit partikülleri daha sonra, tüpün duvarlarında kurum olarak biriken büyük parçacık zincirleri oluşturmak üzere toplanır. Birikme, gaz çekirdeği ve duvar arasındaki sıcaklıktaki gazın parçacıkları dışarı doğru itmesine neden olan büyük sıcaklık farkından kaynaklanmaktadır (bu, termoforez olarak bilinir). Torç daha sonra malzemeyi eşit şekilde biriktirmek için tüpün uzunluğu boyunca aşağı ve yukarı hareket ettirilir. Torç borunun sonuna ulaştığında, daha sonra borunun başına geri getirilir ve biriken parçacıklar daha sonra katı bir tabaka oluşturmak için eritilir. Bu işlem yeterli miktarda malzeme biriktirilinceye kadar tekrar edilir. Her katman için, bileşim, gaz bileşiminin değiştirilmesiyle değiştirilebilir, bu da bitmiş elyafın optik özelliklerinin hassas bir şekilde kontrol edilmesini sağlar.

Dış buhar biriktirme veya buhar eksenel biriktirme camı, alev hidrolizi, silikon tetraklorür ve germanyum tetraklorürün su (H) ile reaksiyona sokularak oksitlendiği bir reaksiyon2O) bir oksihidrojen alevinde. Dış buhar biriktirme sırasında cam, ileri işlemden önce uzaklaştırılan katı bir çubuk üzerine biriktirilir. Buhar eksenel birikiminde kısa tohum çubuğu kullanılır ve uzunluğu kaynak çubuğunun büyüklüğü ile sınırlı olmayan gözenekli bir ön kalıp, ucunda oluşturulur. Gözenekli ön kalıp, yaklaşık 1800 Kelvin'e ısıtılarak saydam, katı bir ön kalıp halinde birleştirilir.

Önceden oluşturulmuş, ancak daha sonra bir cihaz olarak bilinen bir cihaz içine yerleştirilir çizim kulesi burada preform ucu ısıtılır ve optik fiber bir ip olarak çıkarılır. Elde edilen elyaf genişliği ölçülerek, elyaf kalınlığının korunması için elyaf üzerindeki gerilim kontrol edilebilir.

Bu üretim işlemi Corning, OFS, Sterlit Optik Teknolojileri, Furukawa, Sumitomo, Fujikura ve Prysmian gibi sayısız optik elyaf şirketi tarafından gerçekleştirilmektedir. Ayrıca, çeşitli fiber optik bileşen üreticileri, montaj evleri ve özel fiber optik sağlayıcıları mevcuttur.

Optik fiber kablolar

Pratik liflerde, kaplama genellikle sert bir reçine ile kaplanır tampon ayrıca çevrelenmiş olabilecek bir tabaka ceket Katman, genellikle plastik. Bu katmanlar, elyafa güç katar ancak optik dalga kılavuzu özelliklerine katkıda bulunmaz. Sert fiber düzenekleri bazen bir fiberden sızan ışığın diğerine girmesini önlemek için fiberlerin arasına ışığı emen ("karanlık") bir cam koyar. Bu, elyaf demeti görüntüleme uygulamalarında elyaflar arasındaki çapraz konuşmayı azaltır veya elyaf parlamasını azaltır.

İç mekan uygulamaları için, ceketli fiber genel olarak, esnek bir elyaflı polimer demeti ile kapatılır. güç üyeleri Aramid gibi (örneğin Twaron veya Kevlar), hafif bir plastik örtüde basit bir kablo oluşturur. Kablonun her bir ucu, kolay bir şekilde bağlanmasını ve ekipmanın iletilmesi ve alınması ile bağlantısının kesilmesini sağlamak için özel bir optik fiber konektörle "sonlandırılabilir".

Daha zorlu ortamlarda kullanım için, çok daha sağlam bir kablo yapısı gereklidir. İçinde gevşek boru konstrüksiyonu lif, yarı-sert boruların içine helisel şekilde döşenir ve kablonun, lifin kendisini germeden gerilmesine izin verir. Bu, elyafı döşeme sırasında ve sıcaklık değişimlerinden dolayı gerilimden korur. Alternatif olarak, elyaf, genellikle "sıkı tampon" yapı olarak adlandırılan ağır bir polimer ceket içine gömülebilir. Bunlar lif birimleri genellikle gerilmeye olanak sağlamak için tekrar bir helisel büküm ile ek çelik mukavemet elemanları ile birlikte paketlenir.

Kablolamadaki diğer bir önemli endişe de, elyafı suyla kirlenmekten korumaktır, çünkü bileşeni hidrojen (hidronyum) ve hidroksil iyonları elyafın içinde yayılabilir, bu da elyafın gücünü azaltır ve optik zayıflamayı arttırır. Su, bakır tüpler, su itici jöle veya daha yakın zamanda elyafı çevreleyen su emici toz gibi katı bariyerler kullanılarak kablodan uzak tutulur.

Son olarak, kablo, inşaat işleri veya kemiren hayvanlar gibi çevresel tehlikelerden korumak için zırhlandırılabilir. Sualtı kabloları, kıyı çapındaki kısımlarında, onları tekne çapalarından, olta takımlarından ve hatta kablodaki güç yükselticilere veya tekrarlayıcılara taşınan elektrik güç sinyallerine çekilebilecek köpekbalıklarından korumak için daha fazla zırhlıdır.

Modern fiber kablolar, tek bir kabloda bin adede kadar fiber içerebilir, böylece optik ağların performansı, günden güne bant genişliğine olan talepleri bile bir noktaya göre kolayca karşılayabilir. Bununla birlikte, kullanılmayan noktadan noktaya potansiyel bant genişliği işletme karına çevrilmez ve son yıllarda gömülü olan optik fiberin yüzde 1'inden fazlasının aslında yanmadığı tahmin edilmektedir.

Modern kablolar, siperlerdeki doğrudan gömme, elektrik hatları olarak çift kullanım, kanal içine montaj, anten telefon direklerine bağlama, denizaltı montajı veya asfalt sokaklara yerleştirme gibi uygulamalar için tasarlanmış çok çeşitli kılıf ve zırhlara sahiptir. Son yıllarda, küçük fiber-sayı direğine monte edilmiş kabloların maliyeti, Fiber'den Yuvaya (FTTH) tesislerine yönelik yüksek Japon ve Güney Kore talebinden dolayı büyük ölçüde azalmıştır.

Fesih ve ekleme

Çok modlu fiberde ST fiber konektör

Optik fiberler terminal ekipmanına optik fiber konektörlerle bağlanır. Bu konektörler genellikle aşağıdaki gibi standart tiptedir. FC, SC, ST, LC veya MTRJ.

Optik fiberler birbirlerine konektörler veya "ekleyerek" bağlanabilir, yani sürekli bir optik dalga kılavuzu oluşturmak için iki fiber bir araya getirilebilir. Genel olarak kabul edilen ekleme metodu, fiber uçlarını bir elektrik arkı ile birlikte eriten ark füzyon eklemesidir. Daha hızlı sabitleme işleri için "mekanik birleştirme" kullanılır.

Füzyon eklemesi, tipik olarak aşağıdaki gibi çalışan özel bir aletle yapılır: İki kablo ucu, ekleri koruyacak bir ek mahfazası içine sabitlenir ve lif uçları, koruyucu polimer kaplamalarından sıyrılır (ayrıca daha dayanıklı dış kılıf). , eğer varsa). Uçlar, onları dik yapmak için hassas bir yarma ile "kesilir" (kesilir) ve ekleyicideki özel tutuculara yerleştirilir. Eklenti, ekleyiciden önce ve sonraki yarılmaları kontrol etmek için genellikle büyütülmüş bir görüntüleme ekranı ile denetlenir. Ekleyici, uç yüzleri birlikte hizalamak için küçük motorlar kullanır ve toz ve nemi yakmak için boşluktaki elektrotlar arasında küçük bir kıvılcım yayar. Ardından, yapıştırıcı, camın erime noktasının üstündeki sıcaklığı yükselterek daha büyük bir kıvılcım oluşturur ve uçları kalıcı olarak birleştirir. Kıvılcımın yeri ve enerjisi dikkatlice kontrol edilir, böylece erimiş çekirdek ve kaplama karışmaz ve bu optik kaybı en aza indirir. Bir ekleme kaybı tahmini, ek tarafından, bir taraftaki kaplamadan ışığı yönlendirerek ve diğer taraftaki kaplamadan sızan ışığı ölçerek ölçülür. 0.1dB altındaki bir ekleme kaybı tipiktir. Bu işlemin karmaşıklığı, fiber eklemeyi bakır tel eklemekten daha zor hale getiren en büyük şeydir.

Mekanik elyaf ekleri daha hızlı ve daha kolay kurulacak şekilde tasarlanmıştır, ancak hala sıyırma, dikkatli temizlik ve hassas ayrılma ihtiyacı vardır. Fiber uçları, sıklıkla eklem boyunca ışığın iletimini artıran berrak bir jel (indeks eşleştirme jeli) kullanılarak hassas yapılmış bir manşet ile birlikte hizalanır. Bu tür eklemler tipik olarak daha yüksek optik kayıplara sahiptir ve özellikle jel kullanılıyorsa, füzyon eklerinden daha az dayanıklıdır. Bütün ekleme teknikleri, ek parçanın daha sonra koruma için içine yerleştirildiği bir mahfazanın kullanılmasını içerir.

Lifler, konektörlerde sonlandırılır, böylece fiber ucu, son yüzünde tam ve güvenli bir şekilde tutulur. Bir fiber optik konektör, temel olarak, namluyu birleşme soketinde tutan bir manşonla çevrili sert bir silindirik namludur. İtilebilir ve tıklanabilir, döndürülebilir ve sürülebilir veya geçirilebilir. Lif ucu hazırlanarak ve konektör gövdesinin arkasına sokularak tipik bir konektör monte edilir. Hızlı ayarlanan yapıştırıcı genellikle fiberin güvenli bir şekilde tutulması ve gerilme emniyetinin arkaya sabitlenmesi için kullanılır. Tutkal ayarlandıktan sonra, uç bir ayna kaplaması için cilalanır. Lifin türüne ve uygulamaya bağlı olarak çeşitli cila profili kullanılır. Tek modlu fiber için, fiber uçları tipik olarak hafif bir eğrilikle cilalanır, öyle ki konektörler eşleştirildiğinde, fiberler sadece çekirdeklerine temas eder. Bu "fiziksel temas" (PC) cilası olarak bilinir. Kavisli yüzey açılı bir fiziksel temas (APC) bağlantısı yapmak için bir açıyla parlatılabilir. Bu tür bağlantılar, PC bağlantılarından daha fazla kayba sahiptir, ancak açılı yüzeyden yansıyan ışık elyaf çekirdeğinden dışarı sızan ışık nedeniyle geri yansımayı büyük ölçüde azaltır; sinyal gücündeki sonuçta ortaya çıkan kayıp, boşluk kaybı olarak bilinir.

İki fiber ucunu birbirine veya bir fiberi optik bir aygıta (VCSEL, LED, dalga kılavuzu vb.) Hizalamak için çeşitli yöntemler bildirilmiştir. Hepsi bir aktif fiber hizalama yaklaşımını veya pasif bir fiber hizalama yaklaşımını takip eder.

1965 yılında, İngiliz Standart Telefon ve Kablo şirketlerinden Charles K. Kao ve George A. Hockham, çağdaş elyafların zayıflamasının saçılma gibi temel fiziksel etkilerden ziyade çıkarılabilecek kirliliklerden kaynaklandığını öne süren ilk kişidir. Zayıflama kilometrede (km) 20 dB'nin altına düşerse, optik fiberin iletişim için pratik bir araç olabileceğini belirtmişlerdir (Hecht, 1999, s. 114) .Bu zayıflama seviyesi ilk kez 1970 yılında araştırmacılar Robert D tarafından elde edilmiştir. Maurer, Donald Keck, Peter Schultz ve Frank Zimar, Amerikan cam üreticisi Corning Glass Works için çalışıyor, şimdi Corning Inc. Onlar, titanyum ile silis camı dopingleyerek km başına 17 dB optik zayıflama ile bir fiber gösterdiler. Birkaç yıl sonra, çekirdek katkı maddesi olarak germanyum oksit kullanarak yalnızca 4 db / km değerinde bir lif ürettiler. Bu kadar zayıflama optik fiber telekomünikasyona girdi ve interneti sağladı.

22 Nisan 1977'de General Telephone and Electronics, ilk canlı telefon trafiğini, fiber optikler aracılığıyla 6 Mbit / s'de, Long Beach, California'da gönderdi.

Optik-elektriksel-optik tekrarlayıcılara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak uzun mesafeli fiber sistemlerinin maliyetini azaltan erbiyum katkılı fiber amplifikatör, Southampton Üniversitesi'nden David Payne ve Bell Laboratuarlarında 1986'da Emmanuel Desurvire tarafından icat edildi. 1998'de iki öncüye Mühendislik'ten Benjamin Franklin Madalyası verildi.

Optik fiber kullanan ilk transatlantik telefon kablosu, Desurvire optimize lazer amplifikasyon teknolojisine dayanan TAT-8 idi. 1988'de faaliyete geçti.

TAT-8, Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa arasında ilk transatlantik denizaltı fiber optik bağlantı olarak geliştirilmiştir. TAT-8, 3000 deniz mili uzunluğunda ve ilk okyanus fiber optik kablo oldu. Bir bilgi karışımını işlemek için tasarlanmıştır. Açıldığında 20 yıldan fazla tahmini bir ömre sahipti. TAT-8, uzun mesafe kara ve kısa mesafe denizaltı operasyonlarında kullanılmasına rağmen, yeni bir kablo sınıfının ilkidir. Tesisin kurulumundan önce, projenin uygulanabilirliğini göstermek için 1980'lerin başında yapılan derin su deneyleri ve denemeler yapıldı.

1991 yılında, ortaya çıkan fotonik kristaller alanı, toplam iç yansımadan ziyade, periyodik bir yapıdan kırınım yoluyla ışık yönlendiren fotonik kristal fiberin gelişmesine yol açtı. İlk fotonik kristal fiberler 1996 yılında ticari olarak temin edildi.5 Fotonik kristal fiberler, geleneksel fiberden daha yüksek güç taşımak için tasarlanabilir ve dalga boyuna bağlı özellikleri, belirli uygulamalarda performanslarını iyileştirmek için manipüle edilebilir.

Notlar

  1. İs Regis J. Bates, Optik Anahtarlama ve Ağ El Kitabı (New York: McGraw Hill, 2001, ISBN 007137356X).
  2. Ep Telepolis, Der Glasfaser. 26 Ekim 2017 tarihinde alındı.
  3. Let Optik Mektuplar, Bir Fiber Sigorta İzini. 26 Ekim 2017 tarihinde alındı.
  4. Ji Koji Seo, Naoya Nishimura, Masato Shiino, Ren'ichi Yuguchi ve Hirokazu Sasaki, Optik Fiber Bağlantılarında Yüksek Güçlü Dayanıklılığın Değerlendirilmesi. 26 Ekim 2017 tarihinde alındı.
  5. John D. Cressler, Silicon Earth: Mikroelektronik ve Nanoteknolojiye Giriş, İkinci Baskı (CRC Press, 2015, ISBN 978-1498708258).

Referanslar

  • Bates, Regis J. Optik Anahtarlama ve Ağ El Kitabı. New York: McGraw Tepesi, 2001. ISBN 007137356X
  • Cressler, John D. Silicon Earth: Mikroelektronik ve Nanoteknolojiye Giriş, İkinci Baskı. CRC Press, 2015. ISBN 978-1498708258
  • Gowar, John. Optik Haberleşme Sistemleri. 2 ed. Hempstead, İngiltere: Prentice Salonu, 1993. ISBN 0136387276
  • Hecht, Jeff. Işık Şehri, Fiber Optiklerin Öyküsü. New York, NY: Oxford Üniversitesi Yayınları, 1999. ISBN 0195108183
  • Hecht, Jeff. Fiber Optiği Anlamak. 4. baskı Üst Sele Nehri, NJ: Prentice Salonu, 2002. ISBN 0130278289
  • Mirabito, Michael M.A. ve Barbara L. Morgenstern. Yeni İletişim Teknolojileri: Uygulamalar, Politika ve Etki. 5th ed. Woburn, MA: Focal Press, 2004. ISBN 0240805860
  • Ramaswami, R. ve K.N. Sivarajan. Optik Ağlar: Pratik Bir Bakış Açısı. San Francisco: Morgan Kaufmann Yayınevi, 1998. ISBN 1558604456

Pin
Send
Share
Send