Fiber optik teknolojisi, verileri ışık darbeleri şeklinde iletmek için cam veya plastikten esnek teller kullanır [S1, S3]. Akımı taşıyan metal iletkenlere dayanan geleneksel elektrik kablolarının aksine, bu fiberler fotonlar için dalga kılavuzları görevi görür [S1, S6].
Bu elektrik yerine ışığa geçiş, çok daha yüksek bant genişlikleri ve verilerin çok daha uzun mesafelere iletilebilmesini sağlar [S1, S3]. Elektrik kullanmadıkları için fiber optik kablolar elektromanyetik girişime karşı bağışıktır; bu da onları enerji iletim koridorları veya endüstriyel tesisler gibi yüksek gürültülü ortamlarda ideal kılar [S1, S6].
Işığın Yönlendirilmesinin Fiziği
Her optik fiberin merkezinde ultra saf silika camı veya plastikten yapılmış bir çekirdek bulunur [6]. Bu çekirdek, çekirdekten daha düşük kırılma indisine sahip şeffaf bir malzeme olan ve kaplama (cladding) adı verilen bir katmanla çevrilidir [S1, S3].
Işık, toplam iç yansıma adı verilen bir fenomen sayesinde çekirdek içinde hapsolur [1]. Işık, çekirdek ile kaplama arasındaki sınıra belirli bir açıyla çarptığında, kaplamadan geçmez; bunun yerine çekirdeğe geri yansır [S1, S2].
Bu sürekli yansıma, ışık sinyallerinin çok düşük zayıflama ile uzun mesafeler kat etmesini sağlar; yani sinyal gücünde çok az kayıp olur [S5, S6]. Hassas camı nem ve aşınmadan korumak için, kaplama genellikle akrilat polimeri veya silikon kauçuktan yapılmış bir birincil tampon kaplamasıyla örtülür [S3, S4].
Tek Modlu ve Çok Modlu Fiber
Doğru fiberin seçimi, gereken mesafe ve gönderilen veri tipine bağlıdır. Temel fark, çekirdek çapı ve ışığın kaç yol (mod) izleyebileceğiyle ilgilidir.
Tek modlu fiber (SMF), genellikle yaklaşık 9 mikron çapında çok ince bir çekirdeğe sahiptir [S3, S6]. Bu küçük çap, yalnızca tek bir yayılım moduna izin verir; yani ışık kenarlara çarpmadan doğrudan ortadan geçer [S2, S3]. Çok modlu dağılımdan kaynaklanan sinyal bozulması olmadığı için SMF, omurga ağları ve deniz altı kabloları gibi uzun mesafe iletişiminde kullanılır [S2, S6].
Çok modlu fiber (MMF), genellikle 40 ila 62,5 mikron arasında değişen çok daha büyük bir çekirdeğe sahiptir [S3, S6]. Bu, ışığın yolculuğu sırasında birden fazla yol izlemesine olanak tanır [2]. Ancak, bu farklı yollar mesafe arttıkça sinyal bozulmasına yol açar ve MMF’yi kısa menzilli uygulamalarla sınırlar [3]. Genellikle bir bina veya veri merkezi içinde ekipmanları bağlamak için yama kabloları veya “jumper” olarak kullanılır [S2, S6].
Özelleştirilmiş Fiber Çeşitleri
Temel mod ayrımının ötesinde, mühendisler belirli çevresel veya performans sorunlarını çözmek için farklı malzemeler ve yapılar kullanır.
Plastik optik fiberler (POF) genellikle çok kısa menzilli tüketici uygulamaları için ayrılmışken, cam fiberler (GOF) telekomünikasyonun büyük kısmını üstlenir [4]. Yüksek riskli ortamlar için, plenum sınıflı kablolar kullanılır; bu kablolar, bina hava kanallarına (plenum) kuruluma uygun katı yanma ve toksisite gereksinimlerini karşılayan özel dış kabuk malzemelerine sahiptir [2].
Son gelişmeler, ışığın katı cam yerine havada yol aldığı boş-çekirdek fiberleri tanıttı [4]. Işık havada daha hızlı yayıldığı için bu fiberler gecikmeyi azaltır ve belirli doğrusal olmayan etkileri bastırır [4]. Bazı saha denemelerinde, bu fiberler 20 kilometrenin üzerindeki yüksek hızlı bağlantılar elde etti [4].
Pratik Kurulum ve Bağlantı
Optik fiberleri bağlamak, mikroskobik çekirdeklerin hassas hizalanmasını gerektirdiği için elektrik tellerini eklemekten daha karmaşıktır [1].
Kalıcı bağlantılar için teknisyenler, fiber uçlarını birleştirmek amacıyla bir elektrik arkı kullanan füzyon eklemesini (fusion splicing) kullanır [1]. Mekanik ekleme, fiberlerin fiziksel bir kuvvetle temas halinde tutulduğu bir alternatiftir [1]. Geçici veya modüler kurulumlar için, cihazların takılıp çıkarılmasını sağlayan özel optik fiber konnektörleri kullanılır [S1, S4].
Fiberleri dağıtım sırasında korumak için kablolar genellikle farklı dış kılıf yapılarına sahiptir [4]. Gevşek tüp (loose-tube) yapısı, fiberi bir tüp içinde helisel olarak yerleştirir; bu sayede kablo, cam üzerinde gerilim oluşturmadan uzayabilir [4]. Sık tampon (tight buffer) yapısı ise fiberi doğrudan ağır bir polimer kılıfa gömer; bu, dağıtım ve çıkış (breakout) kabloları için yaygındır [4].
Bir ağ yükseltmesi planlıyorsanız, temel ihtiyacınızın uzun mesafe istikrarı mı yoksa kısa menzil esnekliği mi olduğunu değerlendirerek doğru fiber modunu belirleyin.
Kaynaklar
- Optical fiber - Wikipedia
- Fiber Optics and Types - GeeksforGeeks
- Fiber Optic Cable: Ultimate Guide to Types, Construction & Applications
- What Is Optical Fiber Technology, and How Does It Work?
- Fiber-optic cable - Wikipedia
- Fiber Optic Basics | Optical Fiber 101 | Corning
- Fibre Optic Cables, Uses, Types, Components and Working
- What Is Fiber Optic Technology? How It Works & Applications
