Tek Modlu Fiber Optik Kablo

Tek Modlu Fiber Optik Kablo

TEK MODLU FİBER OPTİK KABLO 

1.1     Optik Kablo Özellikleri

1.1.1 Yapısı

Fiberin çalışma prensibi temel optik kurallarına dayanır. Bir ışın demeti az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken geliş açısına bağlı olarak yansıması (tam yansıma) yâda kırılarak ortam dışına çıkması (bu istenmeyen durumdur) mantığına dayanır. Fiber optik kablo Resim 1.1’de görüldüğü gibi merkezi cam bir çekirdek kablonun etrafına sarılı koruyucu katmanlardan oluşmaktadır. Kablo temel olarak Şekil 1.1’de ki gibi 3 kısımdan oluşur.

Resim 1.1: Fiber Optik Kablo.

Şekil 1.1: Fiber Optik Kablonun Temel Üç Kısmı

1 no ile belirtilen kısım Çekirdek Nüve (Core): Işığın içerisinde ilerlediği ve kablonun merkezindeki kısımdır. Çok saf camdan yapılmıştır ve esnektir. Yani belirli sınırlar dâhilinde eğilebilir, cinsine göre çapı; tek modlu veya çok modlu oluşuna göre 8 mikrometre ile 100 mikrometre arasında değişir  

 İnsan saçı 100 mikro metre civarındadır

2 no ile belirtilen kısım Kılıf (Cladding): Tipik olarak 125 mikrometre çapında nüveyi saran ve fibere enjekte edilen ışının nüveden çıkmasını engelleyen kısımdır. Aynı nüve gibi camdan yapılmıştır; ancak indis farkı olarak yaklaşık %1 oranında daha azdır bu indis farkından dolayı ışık ışını nüveye enjekte edildikten sonra kılıfa geçmez (aşırı bir katlanma ya da ezilme yoksa). Işın, kılıf-nüve sınırından tekrar nüveye döner ve böyle yansımalar dizisi halinde nüve içerisinde ilerler.

3 no ile belirtilen kısım Kaplama (Coating): Optik bir özelliği olmayan kaplama polimer veya plastik olabilir. Bir veya birden fazla katmanı olabilir. Optik özelliği bulunmayan kaplama sadece fiberi darbe ve şoklardan korur.

Günümüzde üretilen optik kabloların, nüve/kılıf (core/cladding) ebatları verilerek üretilmektedir. Şu anda en çok üretilen ebatlar 8/125, 50/125 ve 62.5/125 mikron olarak üretilmektedir. Bu durum; Şekil 1.2’de 8/125 örneği verilerek açıklanmıştır.

Şekil 1.2: Nüve/Kılıf Ölçüleri

 Bazen bu ölçülere kaplama ölçüsü de yazılır. Örneğin 8/125/250, bu ölçülere göre nüve kalınlığı 8 mikron, kılıf kalınlığı 125 mikron ve kaplama kalınlığı ise 250 mikrondur.

Fiber optik kablo, verileri elektrik sinyali yerine ışık olarak gönderir. Dolayısıyla manyetik alanlardan, radyo dalgalarından, elektriksel alanlardan etkilenme olasılığı yoktur. Fiziksel olarak neme ve diğer etkenlere karşı dayanıklıklılığından dolayı binalar arası ve LAN (Local Area Netwok)’lar arası kablolamada tercih edilir.

Fiber optik kablo veriyi twisted pair ve koaksiyel (coaxial) kablolardan çok daha uzağa çok daha hızlı biçimde taşıyabilir. Hızından dolayı görüntülü konuşma (video konferans), çoklu ortam (multimedya) uygulamaları, ses ve görüntü sunulması işlemlerinde tercih edilir. Fiyat olarak diğer kablolardan daha pahalıdır ve kurulumu oldukça zordur. Ethernet sinyalini taşıyan fiber optik kablo “10baseF” olarak adlandırılır.

Fiber optik kablonun karakteristikleri:

Ø      Dıştaki yalıtımı sağlayan kısım teflon ya da PVC’den oluşmaktadır.

Ø      “Kevlar fiber” adlı madde kabloyu güçlendirir ve az da olsa kırılmadan bükülmesine olanak tanır.

Ø      Merkezdeki fiberi plastik bir tabaka korur.

Ø     Merkezdeki kablo cam ya da plastik fiberden oluşur.

Fiber optik kablolarla en yaygın kullanılan konektör tipi ST konektördür. Biconic konektör, fiber kablonun nüve kısmı geçirilerek yerleştirilen konektördür (bkz. Şekil 1.3). Şekil olarak BNC’ye benzer bir konektördür. Son zamanlarda SC adı verilen konektörde popüler olmaya başlamıştır. SC konektörlerin ST’lerden farkı, şeklinin kare olması ve dar alanlarda kabloya bağlantı yapılmasının daha kolay olmasıdır.(bkz. Resim 1.2)

 Şekil 1.3: Biconic Konektör 

1.1.2 Kullanılan Dalga Boyları ve Zayıflama

Optik fiberlerde uygun iletim için üç değişik dalga boyu kullanılmaktadır. Optik fiberler ilk kullanıldığında (1966 yılında), ışık dalga boyu 850 nm. (1. optik pencere) kullanılmıştır. 1975 yılında ışık dalga boyu 1310 nm (2.optik pencere) olarak kullanılmaya başlanmıştır. 1987 yılından başlayarak dalga boyu 1550 nm olan (3. optik pencere) ışık kullanılmaya başlanmıştır. Şu anda optik iletim ve araştırmalarda ağırlıklı olarak 3. optik pencere temel alınmaktadır.

Fiber optik damarlarda; birinci optik pencerede önceleri 20dB/Km daha sonraları 4dB/Km, 2. optik pencerede 0.40-0.36dB/Km ve 3. optik pencerede 0.22-0.15dB/Km zayıflama elde edilmiştir. Kilometredeki zayıflama ve dalga boyu diyagramı şekil 1.4’de verilmiştir.

Bu anlamda fiber optik kablonun avantajlarını şöyle sıralayabiliriz:

Ø      Geniş band aralığına sahiptir

Ø      Elektromagnetik bağışıklık nedeniyle manyetik indüksiyonun neden olduğu kablolar

arası karışmadan etkilenmezler.

Ø      Karışma olmaması

Ø      Çevre koşullarına karşı direnç

Ø      Tesis kolaylığı

Ø      Güvenilirlik

Ø        Maliyet (aslında fiber optik kablo pahalıdır, ama fiber optik bir sistemin uzun vadeli maliyetinin, metalik bir sistemin uzun vadeli maliyetinden daha az olacağı düşünülmektedir).

Resim 1.2: Fiber Optik Kablolarda Kullanılan Konektör Tipleri

Şekil 1.4: Kilometredeki Zayıflama ve Dalga Boyu Bağıntısı

1.2  Tek Modlu Fiber Optik Kablo

Işığın fiberin içerisinde hareket ettiği kısıma çekirdek (nüve) adı verilir. Işık ışınlarının açısı sayısal aralık içerisindeyse ışınlar çekirdek içerisine girebilirler Işık nüve (core-çekirdek) içerisinde hareket eder. Işınların açısı sayısal aralık içerisindeyse sınırlı sayıda yolda hareket edebilir. Bu optik yollara “mod” adı verilir. Eğer fiberin çapı yeteri kadar büyükse, ışık çok sayıda yolda hareket edebilir, bu tür fiberlere “çok modlu (multimode) fiber” denir. Tek modlu (singlemode) fiberin çekirdeği sadece tek mod da ışığın hareket etmesine müsaade eder.

1.2.1        Yapısı

Tek modlu fiber kablo çok modlu fiber kablo ile aynı parçalardan meydana gelir. Tek modlu fiberin dış ceket rengi genellikle sarı olur. Çok modlu fiber kablo ile tek modlu fiber kablonun arasındaki en temel farklılık, tek mod fiber kablonun adından da anlaşılacağı gibi tek modda iletim yapmasıdır (şekil 1.5). Tek modlu fiberin çekirdek yarıçapı 8-10 mikron seviyesindedir. 9 mikronluk çekirdek çok yaygındır. Kablo ceketinde yazan 9/125 olarak tanımlanan tek modlu fiber kablonun çekirdek yarıçapı 9 ve dış kılıf yarıçapının 125 mikron olduğu anlaşılır.

Tek modlu fiberde ışık kaynağı olarak lazer kullanılır. Işık ışını çekirdeğe 90 derecelik açı yaparak girer. Sonuç olarak veri ışın dalgalarında ve çekirdeğin tam ortasında düz bir hat üzerinde taşınır. Böylece hem iletim hızını hem de iletim mesafesini artırmış oluruz. Bu yüzden tek modlu fiberler genellikle WAN’larda kullanılırken, çok modlu fiberler LAN’larda kullanılır.

Şekil 1.5: Tek Modlu Işığın Yayılması (Yansıma ve Kırılma yok denecek kadar az)

1.2.1 Tek Modlu Ağ Kablo Yapımı

Tek ve çok modlu fiber aynı yapıda oldukları için kurulumları da hemen hemen aynıdır. Onun için modülümüzün fiber optik kabloların yapımında kablolamanın aşamalarını anlatacağız. Öncelikle konektör bağlantısından bahsedeceğiz.

Fiber optikler bağlantı noktalarına bağlanabilmesi için öncelikle konektörler takılmalıdır. Değişik fiber optik kablolar optiksel portlara bağlanabilmesi için çeşitli konektörler üretilmiştir (bkz şekil 1.3 ve resim 1.2). Sinyal kaybını en aza indirgemek için konektörler sağlam bir şekilde bağlanmalıdır. Bunun için konektörlere, fiber-optik kablolar genelde yapıştırılır. Genelde yapıştırma işlemi için Epoxy (resim 1.3) adı verilen yapıştırıcı kullanılmasının yanı sıra değişik yapıştırıcılarda kullanılabilir. Epoxy olmadan kullanılan değişik tekniklerde vardır. Bu teknikler sürtünme ile özel olarak üretilmiş konektör ve konektörün içine 3M (resim 1.2) yapıştırıcısı kaplanarak üretilir. Daha sonra ısıcı içerisinde yapıştırıcı aktif edilir. Kullanılan malzemeler farklı olmasına karşın temelde aynı yollar izlenir. Onun aşağıda epoxyli fiber yapma anlatılmıştır.

Resim 1.3: Epoxy’li İletken Yapıştırıcı

Resim 1.4:  3M’li Yapıştırıcı

1.2.1.1  Tek Modlu Fiberi Yapma Prosedürleri

Öncelikle kullanacağımız fiber kablo ve bağlanacak cihazın giriş yâda çıkış portuna göre konektörler belirlenir

Fiber kaplama soyucu kullanılarak kaplama kesilir (şekil 1.6). Kesilen kaplama çekilerek çıkarılır (şekil 1.7). Kesme işlemi yapmadan önce konektör içinde ne kadarlık kısmının kalacağını dikkatli bir şekilde hesaplanarak yapılmalıdır. Fiber-optik kablonun kaplamasının altındaki iplikler makas ile kesilir.

Miller kesici (resim 1.5) ile optik kablonun kılıfı kesilir ( şekil 1.8). Kesildikten sonra çekilerek kılıf çıkarılır

Yapıştırıcı olarak kullanılan epoxy iki tüplüdür (bkz resim 1.3). Karışım oranını yapıştırıcı ile birlikte gelen kullanma kılavuzuna bakarak iki tüpün içerisindeki kimyasallar karıştırılır. Hazırlanan epoxy şırıngaya çekilerek havası alınır (şekil 1.10). Havası alınan şırınga içerisindeki epoxy konektör içerisine sıkılır (şekil 1.11)

Fiber-optik kablonun ucu temizlenerek konektör içerisine yerleştirilir. Konektör altındaki somon vida sıkılır (şekil 1.12). Sağlam bir bağlantının olabilmesi için manşon anahtarı ile iyice sıkılır (şekil 1.13). Sıkma işlemi esnasında fiberin zarar görmemesine dikkat edilir. Oluşturulacak bir çatlak sinyal zayıflamasına neden olur.

Şekil 1.12: Somunun Sıkılması

Şekil 1.13: Manşon Anahtar ile Sıkılarak Sağlamlaştırılması

Hazırlanan konektör içerisindeki epoxy ısıtıcı kullanılarak kurutulur (şekil 1.14). Kurutma işlemi çok damarlı fiberlerde hızlı bir şekilde olması gerekir.

Şekil 1.14: Konektörlerin Özel Fırında Kurutulması

Hazırlanan konektörleri fiber ucu şekil 1.15’da görüldüğü gibi düzeltilmesi gerekir. Bunun için fiber ucu scribe adı verilen özel bir kalemle çizilir (şekil 1.16). Daha sonra konektör ucundaki fazlalık konektör boyuna sıfırlanması için zımpara pedine yerleştirilerek fazlalık dikkatli bir şekilde alınır (bkz şekil 1.17 ve resim 1.6, 1.7).

Konektör ucu mikroskop altına konularak (şekil 1.18) düzleştirme ve sıfırlama işleminin olup olmadığına bakılır (şekil 1.19).

Bağlantı yapılarak OTDR (Optical Time Domain Reflectometre-Optiksel Zaman Domainli Yansıma metre) kullanılarak test edilir.(bkz bu modülün öğrenme faaliyeti-3)

İki fiberi uç uca eklemek için şekil 1.20’deki ekleme (splice) aleti kullanılır. Eklenecek fiberler temizlendikten sonra uçlarına epoxy yapıştırıcısı sürülerek bu cihaz içerisinde sıcaklık uygulanarak ekleme işi yapılır (bkz. Resim 1.8). Diğer yöntem fiziksel iyonlaştırma tekniğine dayanarak gerçekleştirilen yöntemdir (resim 1.9)

Döküman Arama

Başlık :

Kapat