Fiber Optik Kablolar

[Klavyeah]

Fiberoptik Kablo bir Telefon Kablosu olup daha çok uzak mesafelerde haberleşme amacı ile kullanılır. Bu kablolar genelde uluslararası iletişimi sağlarlar ve ana santralları birbirlerine bağlarlar yani haberleşme sistemlerinde Iletim Ortamı olarak görev yaparlar. Telefon makinesi aracılığı ile abonenin değişik ses titreşimlerinden meydana gelen sesi, aradaki kablo üzerinden aynı titreşimlerle orantılı elektrik akımı şeklinde bir vericiye (Verici Santralı) gönderilir. Burada bu elektrik sinyali optoelektronik dönüştürücü olarak çalışan yarıiletken devre elemanları ile ışık sinyallerine çevrilir ve ışıksal iletim ortamı olan fiberoptik kabloya sevkedilir. Bir elektromagnetik dalga olan ışık boşlukta 300000 km/s 'lik bir hızla yayılırken, kırılma indisi yaklaşık 1.5 olan bu daha yoğun cam ortamda yaklaşık 200000 km/s 'lik bir hızla yayılır. Işık sinyali alıcıya (Alıcı Santralı) ulaştığında yine bir optoelektronik dönüştürücü (fotodiıot) üzerinden elektrik sinyaline dönüşür. Bu şekilde alınan elektriksel sinyaller daha sonra işlenerek hat sonundaki abone telefonunun kulaklığından ses olarak algılanırlar. Iletim analog veya digital sinyallerle sağlanabilmekle beraber uzak mesafelere özellikle büyük kapasitede ve yüksek kalitede iletim amacıyla daha çok digital sistem tercih edilmektedir. Bu sinyaller belirli mesafelerde analog sistemde yükselticiler, digital sistemde ise repetörler (yineleyiciler) kullanılarak kuvvetlendirilirler. Gerek yükseltici gerekse repetörlerin giriş ve çıkışlarında alıcı ve vericilerde olduşu gibi optoelektronik çeviriciler bulunur. Günümüzde fiberoptik iletim ortamında repetörsüz olarak ulaşılan mesafe (SM Fiber)
200 km. cıvarındadır. 2 Gigabit/s iletim hızında bir tek fiberden bir anda yaklaşık 31000 konuşma yapılabilmektedir. (1 konuşma sinyali = 64 kbit/s)

Belli Başlı Tipleri

- Loose Tube : Fiberlerin tüpler içerisinde tiksotropik jel ile birlikte konumlandırılması ile gerçekleştirilir.

- Tight Buffer : Fiberin üzerine doğrudan izolasyon malzemesi uygulanarak elde edilir.

- Ribbon : Dört veya daha fazla sayıda fiberi simetrik olarak merkezlerinden geçen bir eksen doğrultusunda bir araya getirilmesidir. Fiberler özel bir reçine ile kaplanarak konumlarını korurlar.

- Slotted Core : Fiberlerin plastik malzemeden meydana gelen bir öz üzerinde açılmış yarıklara yerleştirilmesidir. Bu yarıklara Ribbon, Loose Tube veya doğrudan fiberlerin kendisi yerleştirilebilir.

Tanım

Fiberoptik kablolar genelde içerdikleri fiber sayısına ve kullanıldıklara yerlere göre sınıflandırılırlar. Türk Telekom şartnamesinde fiberoptik kabloları şu şekilde tanımlamaktadır. öRNEK : 10 fiberli havai veya 20 fiberli yeraltı tipi fiberoptik kablo tanımları

10-FO-H } 10 (Fiber Sayısı), FO (Fiberoptik), H (Havai Kablo)

20-FO-I } 20 (Fiber Sayısı), FO (Fiberoptik), I (Yeraltı Kablosu)

Kablo Yapısı (Türk Telekom)

Havai kablo askı teli ile diğerinden ayrılır. Ekstrüzyon (Püskürtme) yöntemi ile fiberler PBTP malzemesinden oluşturulan tüplerin içerisinde tiksotropik jel ile birlikte gevşek bir durumda konumlandırılırlar. Belirli fiber saıısına sahip tüpler SZ büküm sisteminde merkez destekleme elemanı üzerine bükülerek kablo özünü oluştururlar. Bu şekilde oluşmuş öze yeraltı kablolarında öz dolgusu tatbik edilir. Daha sonra polyester bant sarılır ve üzerine aramid iplikler uygulanır. Gerek merkez destekleme elemanı gerekse aramid iplerin görevi kabloyu geçici ve kalıcı gerilme kuvvetleri karşısında korumaktır. Bu yüzden kablo dizayn ederken kablonun dayanması gereken gerilme kuvveti değerinin bilinmesi gerekir. Aramid iplerin üzerine tatbik edilen sıcak zamk ile alüminyum ekrana daha iyi yapışmaları sağlanır. Alüminyum üzerine çekilen iç kılıftan sonra zırhlama işlemine geçilir. Zırhlama çift kat çelik bant ile yapıldığından çelik bantın iç ve dış kılıfa zarar vermemesi için iç kılıf üzerine önce yastık görevi gören bitüminli krep kağıt uygulanır. çift kat çelik banttan sonra yine yastık görevi görecek olan bitüminli krep kağıdın ardından dış kılıf çekilir. Havai kabloda dış kılıf askı teli ile beraber belirli köprü boyutlarında uygulanır.

Karşılaştırma ve Sonuç

Fiberoptik kablo hızla artan kanal ihtiyaçlarına cevap verebilecek yüksek kapasiteli, geniş bandlı ve yüksek hızlı iletim ortamları için ideal bir çözüm oluşturmaktadır. Fiberin bakır yerine daha ucuz bir malzemeden üretilebilmesi, diyafoni olayının olmaması, dinlenemez ve dolayısıyla haber çalınamaz bir ortam olması bunların yanısıra elektromagnetik alanlardan etkilenmemesi, kablo döşemede küçük çaplı ve hafif olması, kayıp değerlerinin çok düşük olması ve bunun sonucunda az sayıda yükseltici ile uzak mesafelere erişilebilmesi fiberoptik kabloyu üstün kılan etkenlerdir. Buna karşın günümüz şartlarında mahalli dağıtım şebekesinde kullanılması abone başına maliyeti yükseltmektedir bu yüzden ağırlıklı olarak santrallar arası uzak mesafe haberleşmelerinde kullanılmaktadır. Bunun yanısıra kablolu TV sistemleri, yüksek hızda bilgi iletişimi, ses ve görüntü işaretlerinin iletimi fiberoptik kablonun kullanım alanlarıdır.
Gelecekte optimize edilecek maliyetler ve yeni tekniklerle fiberoptik kabloların aboneye kadar ulaştırılma projeleri (FTTH projesi) üzerinde ciddi çalışmalar yapılmaktadır (FTTH = Fibre To The Home). Fiberoptik iletişim konusu sağladığı büyük avantajlar ve getirdiği yeni teknoloji ile gün geçtikçe artan bir pazara sahip olmakta ve ilerisi için parlak bir gelecek vaadetmektedir.

 

[Klavyeah]

FİBER OPTİK NEDİR?

Fiber Optiğin Tarihçesi ve Üretimi:
Bilginin elektriksel bir sinyal halinde, mikro dalgalara dönüştürülerek uzun mesafelere iletilmesiyle başlamıştır bu sektördeki çalışmalar.Bilim adamları bu şekilde taşınan sinyallerin yüksek frekanslı bir elektro manyatik alandan geçerken karıştıklarını gözlemlemişlerdir.
Gelişmeler elektriksel dürtü veya Mikrodalga ile taşıma metodunu bir kenara bırakıp elektro manyetik spektrometrenin sağ bölümünde yer alan Infra red (Kızıl ötesi) ve frekansı micro dalga'dan 10 milyon kez daha geniş olan Ultraviolet (Mor ötesi) ışınların olduğu bölgede yoğunlaşmıştır.
Sürat ve aynı anda çok daha fazla bilgiyi kayıpsız mümkün olduğunca uzağa taşımak gereksinimi bu bölgelerin önemini 20 yy ın ikinci yarısında iyice belirginleştirmiştir. Nispeten pahalı olmasına karşın, ışığın dalga modeli üzerindeki çalışmalar günümüzde, fiber optikteki gelişmeleri satelite teknolojisindeki gelişmelerin bile önüne geçirmeyi başarmıştır.
Işığın wave-guide özelliği ve farklı ortamlarda farklı hızlarda hareket etmesi, fiber optik kavramını ortaya çıkarmıştır.Bilindiği gibi ışığın havadaki hızı ile bir başka bir cisimdeki hızının oranı kırılma açısını oluşturmaktadır ki buda fiber optik kablolarının çalışma prensibini oluşturmaktadır.
Işık farklı bir ortama, düz değil de açısal olarak girecek, hız kaybedecek ve kırılacaktır. Daha sonra burdaki eğim belli bir açıya geldiğinde (bu açıya dönüm noktası açısı da denir) tam olarak kırılıp içe dönecektir. Böylece ışık içerde devamlı olarak kırılarak yol alacak ve sonunda aynı açı ile dışarı çıkacaktır. Ama işin bu kadar basit olmadığı yapılan ilk deneyde ortaya çıkmıştır.
Fiberi biraz büktüğünüzde, bu bükülme noktasından ışığın ulaştığı açı tam kırılma açısına yada diğer bir deyişle dönüm noktası açısına ulaşamadığından ışığın bir kısmının dışarı kaçtığını görürsünüz.
Dolayısıyla bu sebebten 50 li yılların sonunda ; Verici olarak kulanılabilecek yarı iletken malzemeden elde edilen uygun ışık kaynağı : - -LASER- Buna paralel olarak alıcı görevi yapacak yarı iletken fotodiyotlar geliştirildi.
70 lerde zayıflama değeri iletim olarak kullanılmaya elverişli cam elyaflarından oluşmuş iki kat fiber kullanımı diye bir terim ortaya çıkmıştır.
Işığı taşıyan core glass denilen cam bir bölme ile bunun üzerine giydirilmiş cladding denilen cam bir kılıf fiberin ana yapısını oluşturmuştur.
Cladding core'a göre daha küçük bir kırılma oranına sahiptir. Böylece kırılmadan dolayı dışarı kaçan ışınların büyük bir kısmının tekrar ortadaki bölüme geri dönmesi sağlanmaktadır.
74 yılında Corning Glass Work firmasında titania dopajlı 2-3 micron cam çekirdek ve %1 i kadar küçük kırılma indisli cladingli bir fiberle waveguide ın toplam çapını 300-400 micron civarında tutarak 633 nanometre de km ye 16 db in altında kayıba inilmiştir.
Daha sonraları Bell laboratuarlarında geliştirilen vapour( yada gaz) phase deposition metodu ile ışığın hiç bir pürüz ve engelle karşılaşmaması için yüksek ergime noktalı, düşük kırılma indisli saf cam silisini germaniadope ile
güçlendirerek km de 4 db kayıp değerine ulaşılmıştır.
Bu arada 80 li yılların başında yine Bell laboratuarlarında diyod lazer ömrü 1 milyon saate ulaşmıştı.
Japonyada ise bu gelişmelere ek olarak ilk uzun dalga boyunda 1.2 micrometre de 0.47 db/km gibi çok düşük kayıplı bir fiber anons edildi.

 

[Klavyeah]

Fiberler kullanış amacına uygun olarak,mekanik, geometrik ve optik özelliklerini sağlamak amacıyla birçok değişik yöntemle imal edilmektedir.

Hemen hemen kullanılan yöntemlerin hepsinde önce bir Preform elde edilir.Bu aşağıdaki kimyasal reaksiyonla elde edilen çok yüksek saflıkta SiO2 core glass ve cladding glassdan oluşan bir kütüktür.

(Silikon tetra kloride)
SiCl4+O2 ---------> SiO2+ 2 Cl2
1700 C

(Germanyum dioxide,fosfor pentoxide)
Bu reaksiyona SiCl4 'e ( GeO2, B2O3, TiO4) gibi bileşikler eklenerek arzu edilen kırılma indisi değerine ulaşılır.Mesela %15 lik germanyum dioksit dopajı kırılma indisini %1 arttırmaktadır.Oluşan önform ilk zamanlarda fırında yüksek ısıda yumuşatılıp elle çalışılarak bir monitörde kalınlık ölçümü yapılıp fiber olarak başka bir makaraya aktarılmaktaydı. Bu işlem sırasında fiber üzerine akrilat malzemesinden plastik bir kılıf (Primary coating) geçirilir.

Buhar fazında oksitlenme günümüzde gelişerek iki ana gruba ayrıldı.

Inside vapour Oxidation Outside vapour Oxidation

Bu iki teknikte Silikon tetra kloride , Titanium tetra kloride, Germanium tetra cloride gibi yarı iletken ana reaktif maddelerin bir OH gaz yakıcısıyla raksiyona girmesinden doğacak kirliliği buhar basıncı ile azaltarak saf silika parçacıklarını (tortularını) preform denilen bir cam kurum çubuğu yada kütüğü halinde biriktirilir.
Bu metodun avantajı reaksiyon bir tüpün içinde oluşuyor ve vitrification denilen camlaşma yani silica parçacıklarının oluşması deposition ile aynı anda olmasıdır.

önemli olan zayıflamada baskın rol oynayan, malzemenin saflığı olduğundan alev sıcaklığı, alev yüzey uzaklığı ve reaktif madde akışı gibi parametreler önem kazanmaktadır. Isıtıcı hızı,reaktif madde akışı yönünde kontrol edilir. Reaksiyon tüpünün ısıtılan bölgesinin sıcaklığı aynı ısıtıcı taşıyıcısına yerleştirilmiş olan pirometre ile ölçülür. Tipik sıcaklık bölgesi 1200-1600 C civarındadır.Isıtılan bölgede tüpün iç duvarı ile gazlar arasında heterojen bir reaksiyon meydana gelir.

Bunun sonucunda çok ince ve hemen hemen ihmal edilebilir camsı bir film oluşur. Buna ek olarak gazlar arasında homojen bir reaksiyon meydana gelir;
bu reaksiyonla silika parçacıkları oluşur. Bu parçacıklar, sıcak bölgenin ilerlediği yönde tüp duvarları üzerinde bir kurum oluşturur.

Bir sıcaklık değişimi gradyantı olan bir bölgede bulunan bir parçacık yüksek sıcaklıktaki parçacıklarla çarpışmanın bir sonucu olarak soğuk bölgelere doğru hareket eder yani termoforetik etki ile biriktirme verimi elde edilir.

 

[mustafa_alper]

Hocam merhaba .türk telekomda yapılan fiberoptik uygulamarı hakkında bitirme ödevim var. türk telekomda bu konuya ile kaynak yok.türk telekomdaki fiber optik uygulamaları hakkında bilgi verirseniz çok memnun olurum