Optik Fiber İletişiminin Prensipleri
Şimdiye kadar tartışılan dijital iletişim teknikleri, hem Optik hem de Uydu iletişimi çalışmalarında ilerlemeye yol açmıştır. Onlara bir göz atalım.
Fiber optik
Bir optik fiber, optik frekanslarda çalışan bir dielektrik dalga kılavuzu olarak anlaşılabilir. Cihaz veya bir tüp, eğer bükülürse veya enerji yaymak üzere sonlandırılırsa,waveguide, Genel olarak. Aşağıdaki resim bir grup fiber optik kabloyu göstermektedir.
Elektromanyetik enerji, ışık şeklinde onun içinden geçer. Bir dalga kılavuzu boyunca ışığın yayılması, bir dizi kılavuzlu elektromanyetik dalga olarak tanımlanabilir.modes dalga kılavuzunun.
Çalışma prensibi
Fiber optiği incelerken birinin hakkında fikir sahibi olması gereken temel bir optik parametre Refractive index. Tanım gereği, "Bir boşluktaki ışık hızının maddenin hızına oranı kırılma indisidirnmalzemenin. " Şu şekilde temsil edilir -
$$ n = \ frac {c} {v} $$
Nerede,
c= boş alandaki ışık hızı = 3 × 10 8 m / s
v = di-elektrik veya iletken olmayan malzemede ışık hızı
Genel olarak, hareketli bir ışık ışını için, reflectionn 2 <n 1 olduğunda gerçekleşir . Arayüzdeki ışık ışınının bükülmesi, farklı kırılma indislerine sahip iki malzemedeki ışık hızındaki farkın sonucudur. Arayüzdeki bu açılar arasındaki ilişki şu şekilde adlandırılabilir:Snell’s law. Şu şekilde temsil edilir -
$$ n_1sin \ phi _1 = n_2sin \ phi _2 $$
Nerede,
$ \ phi _1 $ geliş açısıdır
$ \ phi _2 $ kırılan açıdır
n 1 ve n 2 iki malzemenin kırılma indisleridir
Optik olarak yoğun bir malzeme için, eğer yansıma aynı malzeme içinde gerçekleşirse, böyle bir fenomen olarak adlandırılır. internal reflection. Olay açısı ve kırılan açı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
$ \ Phi _1 $ geliş açısı çok daha büyükse, bir noktadaki $ \ phi _2 $ kırılan açısı Π / 2 olur. Bu noktanın ötesinde daha fazla kırılma mümkün değildir. Dolayısıyla böyle bir noktayaCritical angle $\phi _c$. $ \ Phi _1 $ olay açısı kritik açıdan daha büyük olduğunda, koşultotal internal reflection memnun.
Aşağıdaki şekil bu terimleri açıkça göstermektedir.
Bir ışık ışını, bu durumda bir cama geçirilirse, cam yüzeyinden hiç ışık kaçmadan tamamen cama geri yansıtılır.
Bir Fiberin Parçaları
En yaygın olarak kullanılan optik fiber, single solid di-electric cylinder yarıçap ave kırılma indisi n 1 . Aşağıdaki şekil bir optik fiberin parçalarını açıklamaktadır.
Bu silindir olarak bilinir Corelif. Çekirdeği çevreleyen katı bir di-elektrik malzemeCladding. Kaplama bir kırılma indisi n'ye sahip 2 daha az n 1 .
Kaplama yardımcı olur -
- Saçılma kayıplarını azaltmak.
- Fibere mekanik mukavemet katar.
- Çekirdeği istenmeyen yüzey kirleticilerinden korur.
Optik Elyaf Türleri
Çekirdeğin malzeme bileşimine bağlı olarak, yaygın olarak kullanılan iki tür lif vardır. Onlar -
Step-index fiber - Çekirdeğin kırılma indisi baştan sona tekdüzedir ve kaplama sınırında ani bir değişikliğe (veya adım) uğrar.
Graded-index fiber - Çekirdek kırılma indisi, fiberin merkezinden radyal mesafenin bir fonksiyonu olarak değişecek şekilde yapılmıştır.
Bunların her ikisi de aşağıdakilere ayrılmıştır:
Single-mode fiber - Bunlar lazerle heyecanlandırılır.
Multi-mode fiber - Bunlar LED ile heyecanlandırıldı.
Optik Fiber İletişimi
Fiber optiğin iletişim sistemi, parçaları ve bölümleri incelenerek iyi anlaşılır. Bir fiber optik iletişim sisteminin ana unsurları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Temel bileşenler ışık sinyali vericisi, optik fiber ve fotoğraf algılama alıcısıdır. İletişim sisteminin performansını artırmak için fiber ve kablo ekleyiciler ve konektörler, rejeneratörler, ışın ayırıcılar ve optik amplifikatörler gibi ek öğeler kullanılır.
Fonksiyonel Avantajlar
Optik fiberlerin işlevsel avantajları şunlardır:
Fiber optik kabloların iletim bant genişliği metal kablolara göre daha yüksektir.
Fiber optik kablolarda veri iletim miktarı daha fazladır.
Güç kaybı çok düşüktür ve bu nedenle uzun mesafeli iletimlerde yardımcı olur.
Fiber optik kablolar yüksek güvenlik sağlar ve bağlanamaz.
Fiber optik kablolar, veri aktarımının en güvenli yoludur.
Fiber optik kablolar elektromanyetik girişime karşı bağışıktır.
Bunlar elektriksel gürültüden etkilenmez.
Fiziksel Avantajlar
Fiber optik kabloların fiziksel avantajları şunlardır:
Bu kabloların kapasitesi bakır telli kablolara göre çok daha yüksektir.
Kapasite daha yüksek olmasına rağmen kablo boyutu bakır tel kablolama sisteminde olduğu gibi artmaz.
Bu kabloların kapladığı alan çok daha azdır.
Bu FOC kabloların ağırlığı, bakır olanlardan çok daha hafiftir.
Bu kablolar di-elektrik olduğundan kıvılcım tehlikesi yoktur.
Bu kablolar kolay büküldükleri ve esnek oldukları için bakır kablolara göre korozyona daha dayanıklıdır.
Fiber optik kabloların üretimi için hammadde, bakırdan daha ucuz olan camdır.
Fiber optik kablolar, bakır kablolardan daha uzun ömürlüdür.
Dezavantajları
Fiber optikler birçok avantaj sunsa da, aşağıdaki dezavantajlara sahiptirler:
Fiber optik kablolar daha uzun süre dayanmasına rağmen kurulum maliyeti yüksektir.
Tekrarlayıcıların sayısı mesafe arttıkça artırılacaktır.
Plastik bir kılıf içine alınmazlarsa kırılgandırlar. Dolayısıyla bakırdan daha fazla korumaya ihtiyaç vardır.
Fiber Optik Uygulamaları
Optik fiberlerin birçok uygulaması vardır. Bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir -
Telefon sistemlerinde kullanılır
Deniz altı kablo ağlarında kullanılır
Bilgisayar ağları için veri bağlantısında kullanılır, CATV Sistemleri
CCTV gözetim kameralarında kullanılır
Yangın, polis ve diğer acil durum hizmetlerini bağlamak için kullanılır.
Hastanelerde, okullarda ve trafik yönetim sistemlerinde kullanılır.
Birçok endüstriyel kullanıma sahiptirler ve ayrıca ağır hizmet yapılarında kullanılırlar.