FiberOptik Kablo Nedir?Nasıl Kullanılır?

Giriş:
Fiberoptik kablolar en basit anlatımla, kırılma indisi birbirinden çok az bir miktarda
farklı iki saydam maddenin aynı eksen etrafında birinin diğerinin etrafına kaplanmasıyla
yapılır. İçeriye, doğru açıyla giren ışık kablo boyunca kılavuzlanarak kablonun öteki ucuna
kadar iletilir. Şekiller kablonun dikine DEĞİL, boyuna kesitleridir.
Yapı:

 
Sağdaki şekil tipik bir tek modlu fiberdir.
NÜVE: Işığın içerisinde ilerlediği ve kablonun merkezindeki kısımdır çok saf camdan
yapılmıştır ve esnektir. Yani belirli sınırlar dahilinde eğilebilir cinsine göre çapı tek modlu
veya çok modlu oluşuna göre 8 mikrometre ile 100 mikrometre arasında değişir (not insan
saçı 100 mikro metre civarındadır.).
KILIF: 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.
KAPLAMA: Optik bir özelliği olmayan kaplama polimer veya plastik olabilir bir
veya birden fazla katmanı olabilir. Optik bir özelliği yoktur sadece fiberi darbe ve şoklardan
korur.

    
Gönderilecek ışın yada sinyal fiberin nüvesine enjekte edilir, ancak fiber içerisinde
kılıfa geçmemesi için belirli bir açı dahilinde nüveye girmelidir ki nüve kılıf sınırından tam
yansıma yapabilsin, bu açıya kritik açı denir. Hesaplanması aşağıdaki gibidir.

Şekildeki kabul konisi olarak gösterilen bölüm kritik açının oluşturduğu ve tamamen
fiber kablonun parametrelerine göre değişebilen bir konidir 3 boyutlu düşünülürse daha kolay
anlaşılabilir. Qc'yi göstermek için çizilen ışınlar gelebilecek en büyük ışın açısını gösterir ki
bu açılardan küçük gelen her ışın demeti fibere girer. Formüldeki n1 nüve, n2 kılıf
indisleridir.
Fiberoptik kablolarda çok modlu ve tek modlu olma durumu vardır. Genel sanının
aksine tek modlu kablolar daha iyidir. İlk yapılan kablolar ışığın birden çok modunun kablo
içinde yayılmasına izin veriyordu. Kabloya giren ışığın kablo içinde yayılan modları farklı
yollar kat ettiklerinden farklı zamanlarda öteki uca ulaşmaktadır. Bunu çok basit bir şekilde
şöyle modelleyebiliriz: Bir taraftan “sert” kelimesini giriyorsunuz ama bu kablo içinde
harflerine ayrılıyor ve her harf öteki tarafa farklı hızlarda ve şekillerde giderek öteki tarafta
“ters” ve ya “rest” olarak anlaşılabiliyor ve ya hiçbirşey ifade etmiyor. Bu da iletim hızının
düşmesi ve verinin bozulabilmesi anlamına gelmektedir ki bu sorunla beraber bile diğer
kablolardan çok daha iyi bir iletim hızı ve kalitesi vardır. Bu durum gönderilen bir işaretin
frekans bileşenlerinin kablonun öteki ucuna farklı zamanlarda ulaşmasına da benzetilebilir.
Sadece tek modun yayılmasına izin veren tek modlu fiberler ile bu sorun ortadan kaldırılmış
ve iletim hızı ve kalitesi arttırılmıştır. Ama tek modlu kablolar daha pahalı ve kurması daha
zordur.
Yapısına göre üç çeşit fiber vardır: plastik çekirdekli plastik koruyucu zarflı, cam
çekirdekli plastik koruyucu zarflı (çoğunlukla PCS fiber denir:plastik koruyucu zarflı silika.),
cam çekirdekli cam koruyucu zarflı(çoğunlukla SCS denir:silika koruyucu zarflı silika.).
Plastik fiberlerin cam fiberlere oranla çeşitli avantajları vardır. Birincisi, plastik fiber daha
esnektir ve bu nedenle camdan daha dayanıklıdır. Monte edilmeleri kolaydır, basınca daha
dayanıklı ve daha ucuzdurlar; üstelik cama oranla %60 daha hafiftirler. Plastik fiberin
dezavantajı, yüksek zayıflama özelikleridir; ışığı cam kadar verimli yayamazlar. Dolayısıyla,
plastik fiberlerin kullanımı nispeten kısa mesafelerle (örneğin,tek bir bina ya da bir bina
kompleksi ile) sınırlıdır. Cam çekirdekli fiberler düşük zayıflama özellikleri sergilerler. Bu
yüzden daha uzun mesafelerde kullanılırlar.

 
Telekomünikasyonda kullanım alanları ve klasik kablolara olan üstünlükleri:
Yapıları gereği optik frekanslar daha geniş bant genişlikleri sağladıkları için, fiber
sistemler daha büyük bir kapasiteye sahiptir. Metalik kablolarda, iletkenler arasında
kapasitans ve iletkenler boyunca indüktans meydana gelir. Bu özellikler metalik kabloların,
bant genişliklerini sınırlayan alçak geçiren filtreler gibi hareket etmelerine neden olur.
Fiber sistemler, manyetik indüksiyonun neden olduğu kablolar arası karışmadan (Bir nevi
“Alo Adana hattan çık” durumu ☺ ) etkilenmezler. Cam ya da plastik fiberler elektriği
iletmeyen malzemelerdir; bu nedenle fiber optik kablolarda, akım akışının meydana getirdiği
manyetik alan yoktur. Metalik kablolarda, karışmanın başlıca nedeni birbirine yakın
yerleştirilmiş iletkenler arasındaki manyetik indüksiyondur. Fiber kablolar, yıldırımın,
elektrik motorlarının, floresan ışığın ve diğer elektriksel gürültü kaynaklarının neden olduğu
statik karışmadan etkilenmezler; bunun nedeni de fiber optiklerin elektrik iletmeme
özelliğidir. Ayrıca, fiber kablolar dışarıya enerji yaymazlar; dolayısıyla, diğer iletişim
sistemleriyle girişime yol açmaları mümkün değildir. Bu özellik, fiber sistemleri askeri
uygulamalara çok uygun hale getirir, çünkü hat fiziksel bir müdahele olmaksızın dışardan
dinlenemez. Fiziksel bir müdahale de tespit edilip önlemi rahatlıkla alınabilir.Ayrıca askeri
uygulamalarda, nükleer silahların yan etkileri (EMP, elektromanyetik darbe girişimi), klasik
iletişim sistemleri üzerinde çok kötü sonuçlar yaratır, fiberler bu olaydan etkilenmez. Fiber
kablolar, çevre koşullarındaki büyük değişikliklere karşı daha dirençlidir. Metalik kablolara
oranla daha geniş bir sıcaklık aralığında çalışabilirler. Aynı şekilde fiber kablolar, aşındırıcı
sıvılardan ve gazlardan daha az etkilenirler. Fiber kabloların monte edilmesi ve bakımı şu
açıdan daha güvenlidir: elektrik akımları ya da gerilimlerinin yarattığı tehlikeler yoktur.
Fiberler, hiçbir patlama ya da yangın tehlikesi oluşturmaksızın, uçucu sıvıların ya da gazların
çevresinde kullanılabilirler. Fiberler, metalik kablolardan daha küçük ve çok daha hafiftir.
Böylece fiber kablolar daha az saklama alanı gerektirir ve daha ucuza nakledilebilir. Henüz
kanıtlanmamış olmasına rağmen, fiber sistemlerin metalik malzemeden daha uzun süre
dayanacağı varsayılmaktadır. Bu varsayımın dayanak noktası, fiber kabloların çevre
koşullarındaki değişikliklere daha dayanıklı olmasıdır.Bu bağlamda, fiber optik bir sistemin
uzun vadeli maliyetinin, metalik bir sistemin uzun vadeli maliyetinden daha az olacağı
düşünülmektedir.
Fiberoptiklerin en büyük eksisi kısa vadede bu sistemlere yatırımın pahalı olmasıdır.
Aynı zamanda teknik destek ve kurulum diğer sistemlere göre daha maliyetli, zahmetli ve
zordur. Birçok etkene daha dayanıklı olmakla beraber ani fiziksel darbelere daha
dayanıksızdırlar ancak bu fark çok fazla değildir.
Günümüzde fiber sistemler daha çok büyük bütçeli kuruluşlar tarafından kısmen
kullanılmaktadır. Ayrıca çok uzun mesafeli ve band genişliği yüksek sistemlerde
kullanılmaktadır. Kıtalar arası ve ülkeler arası haberleşmede çok önemli bir rol oynamaktadır.
Ancak son kullanıcıya kadar ulaştırılmak için hem pahalı görülmektedir hem de ilgili
kuruluşlar tarafından özellikle Türkiye’de gerekli görülmemekte, var olan altyapının ihtiyacı
karşıladığı düşünülmektedir. Ancak geleceğe yatırım yapmak açısından fiber sistemlerin
yaygınlaştırılmasının önemi özellikle hızla artan internet kullanımı düşünüldüğünde açıktır.
Bugün İsveç, Japonya, ABD gibi bazı ülkeler fiberoptik ağlarını hızla yaygınlaştırmaktadır.
Fiberoptik sistemler bugün görebildiğimiz geleceğin karadan kablolu haberleşme sistemidir.
Sonraki sayfalarda kıtalar arası kabloların tarihle gelişimini ve günümüzdeki
fiberoptiklerle geliştirilmiş en son halini görebiliriz.
1865

1901

Bugün

Orta Asya, Avrupa, Kuzey Afrika

Diğer kullanım alanları:
*Optik teleskoplar (bildiğimiz teleskop) arası interferometriyi mümkün kılmıştır.
Astronomide interferometri, birden çok radyo teleskoptan (çok büyük çaplı radyo antenleri
kullanılarak yapılan teleskoplar) alınan elektrik sinyallerinin birleştirilerek sanki çok daha
büyük bir teleskoptan veri alınıyormuş gibi daha ayrıntılı ve net resimler elde edilmesidir.
Fiberoptikler ışığın da taşınıp bu şekilde birleştirilmesine imkan tanımıştır.
*Fiziksel gerilim, basınç, sıcaklık gibi parametreleri ölçmek üzere sensör olarak kullanılırlar.
*Hemen hemen her türlü aydınlatma uygulamasında yerini almıştır. Özellikle tıpta ışığı
doğrudan görüş açısının olmadığı yerlere bakmak için kılavuzlayarak doktorlara yeni kapılar
açmıştır (endoskopi). Çatıdan gelen ışığı yapının uygun yerlerine iletmek için kullanılır. Aynı
zamanda dekoratif ve artistik amaçlarla da kullanılır.