Fiber Optik Kabloların Çalışma Prensibi

Işık demetinden bilgi taşınması fikri lazerlerin doğumuna sebep oldu. Lazerler sayesinde şuan Dünya’da sayısız bilgi aktarımı yapılmaktadır. Lazerlerin faydası saymakla bitmez. Fiber optik kablolarının gelişimi ile ancak lazerlerde gelişme imkanı bulmuştur. Yani anlayacağınız lazerler fiber optik kablolara çok şey borçlu…

Su için boru tesisatı ne ise kabaca lazerler içinde fiber optik kablolar öyledir. Lazerler bilgi taşırken fiber optik kablo yollarını takip ederek yollarını bulurlar. Lazer bir eşevreli ( aynı frekansta hareket eden ışık demeti ) ışık demetidir. Işınlar gözle görülebilen her şeyden etkilenirler. Sis, böcek veya tozdan bile… Sağlıklı bilgi aktarımı  için lazerlerin bu koşullardan etkilenmemesi gerekir.  Fiber optik kablolar sayesinde çok uzak mesafeler ve hızlı, sorunsuz şekilde taşınması sağlanır. 

Peki nasıl olur bu ? Cevabı çok basit bir fizik ilkesi. Işığın tam yansıma özelliği sayesinde ( ışığın kırılma indisi yüksek bir ortamdan düşük bir ortama geçerken kritik bir açıya eşit veya daha büyük bir açıda kırılması ) gerçekleşir. Ayrıca kullanılan malzemenin saflığıda çok önemlidir.

Şimdi iki saydam malzemenin yan yana geldiğini varsayalım. Ayrıca bu malzemelerin farklı kıırılma indislerine sahip olduğunu düşünelim. Eğer bir ışık ışını, kırılma indisi yüksek olan bir malzemede ilerliyorsa bu durumda iki malzemeyi ayıran sınıra çarptığında çarpma açısı çok dik değilse kırılma indisi büyük olan malzeme içerisinde kalır.

Fiber optik kablolar iki malzemeden oluşur. Biri kılıf diğeri çekirdektir. Çekirdeğin kılıfa göre çok az indisi daha büyüktür. Bu küçük fark ve malzemelerin saflığı sayesinde ışık ( bilgi ) uzun mesafeler  hızlı şekilde taşınabilir.

Fiber Optik Sistemlerin Avantajları:

• Çok geniş bir bant genişliği ve taşıma kapasitesi sağlar.
• Optik taşıma frekansı birkaç yüz Terrahertz’i (THz) geçmektedir.
• Fiber kılın kalınlığı bir saç telinin kalınlığını geçmez. Bu yüzden ne kadar kalın bir koruyucu madde ile kaplanırsa kaplansın, bakır normal bir kablonun kalınlığını geçmez. Ayrıca fiber optik kablolar çok daha hafif ve verimlidir. Bu yüzden uçak, gemi ve uydu gibi araçlarda fiber kullanımı yaygın hale gelmiştir.
• Elektriksel yalıtkan bir malzeme olduğundan parazitlenme (EMI, RFI, EMP) ve etkileşim gibi problemleri yoktur.
• Yineleyici (repeater) kullanılmadan bilgi taşıma mesafesi bakır kablolardan çok daha fazladır.
• Uzun mesafelerde bile veri kayıpları çok azdır.
• Gizlilik ve güvenlik sağlar. Fiber optik kablolardan bilgi çalmak mümkün değildir.

Bu avantajların da katkısıyla kullanıma geçen fiber optik kabloların sayesinde İnternet ağları kurulmuş, elektronik bilgi iletimi kolaylaşmış, sayısal kütüphaneler oluşturulmuş; bilginin en verimli, en ekonomik ve en kısa zamanda ulaştırılması sağlanmıştır.

Fiberlerin Sınıflandırılması

Yapısına göre 3’e ayrılırlar:

1. Cam Fiberler: Nüvesi ve kılıfı camdan imal edilir. Veri iletimi açısından en iyi performansı gösterir. Yapımında kullanılan cam ultra saf silikon dioksit veya kuartz kristalidir. Malat aşamasında indisi azaltmak için flor veya bor; indisi artırmak için, germanyum veya fosfor ile katkılanır.
2. Plastik Kaplı Silisyum Fiber: Cam nüveye plastik kılıfa sahiptir. Fiyat olarak cam fiberlere göre daha ucuz ama performans açısından daha verimsizdir.
3. Plastik Fiberler: En ucuz fiber tipidir. Nüvesi de kılıfı da plastiktir. Performansı en zayıf fakat fiyatı en uygun fiberdir. Genelde kaplamaları yoktur. Kısa mesafe iletişimi için uygundur.

Kaynakça

http://bidb.itu.edu.tr/seyirdefteri/blog/2013/09/07/fiber-optik-sistemler

Lazerler Kitabı Yazarı :John Tabak -Charlene Billings