Fiber-optik kelimesini ülkemizde daha çok internetle birlikte duymaya başladık ancak esas itibariyle yazımızın sonunda bulabileceğiniz üzere Fiber Optik teknolojisi hayatın farklı alanlarında halen kullanılıyor.
Bizler ise Fiber Optik denince çoğunlukla teknoloji meraklısı olduğumuz için doğal olarak daha çok fiber interneti hatırlıyoruz. Dünyada fiber internetin durumuyla ilgili güncel durumu şu makalemizde bulabilirsiniz.
Bu yazımızda ise sizlere “Fiber Optik nedir? Fiber İnternet Nedir? Fiber Optik teknolojisinin detayları nelerdir?” gibi soruların cevaplarını vermeye çalıştık. Fiber-optik hatlar uzun mesafelerde dijital bilgi taşıyan insan saçı inceliğinde optik cam akımıdır.
Fiber optik ayrıca tıbbi görüntüleme ve makine mühendisliği alanlarında da sıklıkla kullanılıyor. Bu yazıda, sizlere camdan küçük ipliklerin/tellerin ışığı nasıl etkileyici bir şekilde ilettiğini aktarmaya çalışıyoruz.
Fiber Optik Nedir?
Fiber optik, bir insan saç teli çapında çok saf camdan ince, uzun tellerdir. Bunlar, optik kablolar denilen demetler halinde düzenlenmiştir ve uzun mesafelerde ışık sinyallerinin iletimi için kullanılır.
Tek bir fiber optiğe yakından bakarsanız, aşağıdaki parçalardan oluştuğunu görürsünüz:
Çekirdek – Işığın yol aldığı fiberin ince cam merkezi
Kaplama – Çekirdeği çevreleyerek ışığı çekirdeğe geri yansıtan dış optik malzeme
Tampon kaplama – Fiberi hasar ve nemden koruyan plastik kaplama
Yüzlerce, hatta binlerce optik tel (fiber), optik kablolar içinde demetlenmiş olarak yer alır. Demetler İngilizcede “jacket (ceket)” denilen dış kılıflar vasıtasıyla korunur. Optik fiberlerin iki türü vardır: Tek modlu ve Çok modlu fiberler
Tek Modlu fiberler küçük çekirdeklere sahiptir (yaklaşık 3.5 x 10-4 cm veya 9 mikron çapında) ve kızılötesi lazer ışığı (dalga boyu = 1,300 ile 1,550 nanometre) iletir.
Daha büyük çekirdeğe sahip olan Çok Modlu fiberler ise (yaklaşık 2,5 x 10-3 cm veya 62.5 mikron çapındadır) ve ışık yayan diyotlar üzerinden (LED) kızılötesi ışık (dalga boyu = 850 için 1,300 nm) iletir.
Bazı optik fiberler plastik malzemeden imal edilebilir. Bu fiberler (0.04 inç veya 1 mm çaplı) büyük bir çekirdeğe sahiptir ve LED’ler üzerinden görünür kırmızı ışık (dalga boyu = 650 nm) iletirler.
{pagebreak::Fiber optik nasıl çalışır?}
Fiber optik nasıl çalışır? Fiber optik ışığı nasıl iletir? Fiber internet nasıl çalışır?
Birden çok küçük LED ampullerin dizilmesiyle üretilmiş bir el feneriyle uzun, düz bir koridora ışık tutmak istediğinizi varsayalım. Feneri düz bir şekilde koridora doğru tuttuğunuzda ışık (demeti) düz bir şekilde ileriyi aydınlatır.
Bu senaryoda ışıklandırma konusunda hiçbir sorun yok. Peki ya koridorun ortasında bir veya birden çok köşe varsa? Işık demetini bu köşelere yansıtmak için aynalardan yararlanabilirsiniz. Böylece ışık demeti aynalardan uygun açılarda sekerek tüm koridordan ilerleyebilir. İşte bu basit anlamda “Fiber Optik nasıl çalışır?” sorusunun net cevaplarından biridir.
Toplam İç Yansıma adı verilen bir prensip üzere ışık, fiber optik kablo içerisinde çekirdek üzerinde (koridor) hiç durmaksızın kaplamadan (aynalardan) sekerek yol alıyor. Kaplama çekirdekten herhangi bir ışık absorbe etmediğinden, ışık dalgası çok büyük mesafeleri kat edebilir.
Ancak bununla beraber ışık sinyali çoğunlukla cam içindeki saf olmayan maddeler nedeniyle fiber içinde kayba uğrar. Sinyal kaybının boyutu bir ölçüde cam saflığı ile iletilen ışık dalga boyuna dayanıyor (örneğin 850 nm = %60-75/km; 1300 nm = %50-60/km; 1550 nm = %50 / km’den daha büyüktür). Bazı özel optik fiberler ise çok daha az sinyal bozulması oranını yakalayabiliyor (1,550 nm’de %10/km).
Fiber Optik Röle Sistemi
Fiber optik iletişim sistemlerinin nasıl kullanıldığını anlamak için, fırtınalı denizlerde telsiz sessizliğini koruyan bir filodaki iki donanma gemisinin birbirleri ile nasıl iletişim kurduğunu anlatan İkinci Dünya Savaşı film/belgeselinden bir örnek verelim.
Bir gemi, diğer geminin yanına yaklaşır. Gemi kaptanı güvertedeki denizciye ilgili mesajı gönderir. Denizci, verilen mesajı Mors koduna (nokta ve çizgiler) çevirerek, diğer gemiye üzerinde jaluzi gibi bir örtücü bulunan projektör tipi fenerle iletir. Diğer geminin güvertesindeki denizci ise Mors kodu iletisini kendi diline çevirerek kaptana iletir.
Şimdi bu iki geminin aralarında binlerce kilometre bulunan okyanusun ayrı yakalarında olduğunu ve fener yerine fiber optik iletişim sistemini kullandıklarını düşünün. Fiber optik röle sistemi şu bileşenlerden oluşur:
Verici – Işık sinyalleri üretir ve şifreler
Fiber optik – Bir mesafe üzerinden ışık sinyallerini iletir
Optik Rejeneratör – (uzun mesafeler için) ışık sinyali artırmak için gerekli olabilir
Optik Alıcı – Alır ve ışık sinyalleri deşifre eder
Verici
Verici, geminin güvertesindeki denizci gibidir. Optik cihazın ışığı doğru sırayla açıp kapatarak bir ışık sinyali üretmesini sağlar.
Verici fiziksel olarak optik fibere yakındır ve hatta ışığı fibere odaklamak için bir mercekte kullanabilir. Lazerler LED’lerden daha fazla güç sunar ancak sıcaklık değişikliklerinin yanı sıra fiyatlarıyla da daha pahalıdır. Işık sinyallerinin en yaygın dalga boyları 850 nm, 1,300 nm ve 1,550 nm’dir (kızılötesi spektrumun görünür olmayan kısımları).
Optik Rejeneratör
Yukarıda belirtildiği özellikle deniz altından geçen uzun mesafelerde (1 kilometre üzeri) ışık fiber üzerinden iletilirken sinyal kaybı yaşanabiliyor. Optik rejeneratörler sinyal kayıplarını gidermek için kablo boyunca bir veya birden fazla kez kullanılıyor.
Optik rejeneratör, özel bir kaplamaya (doping) sahip optik fiberlerden oluşuyor. Güçlendirilmiş kısmı bir lazerle pompalanır. Kayba uğrayan sinyal, kaplama içine gelince lazerden gelen enerji dopingi, moleküllerin lazerin kendisi haline gelmesini sağlıyor.
Dopingli moleküller, zayıf ışığı emerek sinyaliyle aynı özelliklere sahip yeni, güçlü bir ışık sinyaline dönüştürür ve yayarlar. Temel olarak, rejeneratör gelen sinyal için bir lazer amplifikatör diyebiliriz.
Optik Alıcı
Optik alıcı mesajı alan geminin güvertesindeki denizci gibidir. Gelen dijital ışık sinyallerini alır ve diğer kullanıcıların bilgisayar, TV ya da telefon gibi cihazlarında anlaşılacak şekilde elektrik sinyallerini deşifre eder. Yani gemi kaptanına mesajı anlaşılır biçimde ulaştırır. Alıcılar ışığı tespit etmek için bir fotosel veya fotodiyot kullanırlar.
{pagebreak::Fiber Optik’in Avantajları}
Fiber Optik’in Avantajları
Neden fiber-optik sistemleri telekomünikasyon için devrim niteliğinde diye düşünüyorsanız geleneksel bakır tel ile karşılaştırıldığında optik fiberin avantajları şöyle sıralayabiliriz:
Düşük Maliyet– Birkaç kilometrelik optik kablo, eşit uzunluktaki bakır tellere göre daha düşük maliyetlerle sağlanabilir. Bu internet sağlayıcısının ve dolayısıyla kullanıcının tasarruf etmesini sağlar.
Daha İnce– Teknik olarak optik fiber bakır tele göre daha küçük çaplarda çekilebilir.
Yüksek Taşıma Kapasitesi – Fiber optik bakır tellere göre daha ince ancak aynı çap içinde daha fazla veri taşıyabiliyor.
Daha Az Sinyal Kaybı – Fiber optikte sinyal kaybı bakır tele göre daha düşüktür.
Işık Sinyalleri – Bakır tellerde elektrik sinyallerinin aksine, tek bir fiberin içindeki ışık sinyalleri aynı kablonun diğer fiberlerindeki sinyallere karışmaz. Bu daha net telefon görüşmeleri veya daha net bir TV yayın alımı yani sonuçta daha temiz bir hat sunar.
Düşük Güç – Fiber optik daha düşük sinyal kaybı nedeniyle düşük güç vericileriyle çalışabilirken bakır telde yüksek voltajlı elektrik vericiler kullanılıyor. Bu enerji tasarrufu hem sağlayıcının ve yine dolayısıyla kullanıcının tasarruf etmesini sağlar.
Dijital Sinyaller – Optik fiberler özellikle bilgisayar ağları gibi dijital bilgi taşıma ortamları için idealdir.
Yanıcı Değil – Optik fiberden elektrik geçmediği için yangın tehlikesi oluşturmaz.
Hafif – Bir optik kablo bir bakır tel kabloya göre daha hafiftir. Fiber-optik kablolar toprakta daha az yer kaplar.
Esnek – Fiber optik çok esnek ve ışığı gönderip alabildiği için birçok amaçla esnek dijital kamerada kullanılır. Sağlık alanında görüntüleme (endoskopi, karın duvarından geçirilen ve iç organların görülmesini sağlayan laparaskop, vs), mekanik görüntüleme (uçak, uzay mekiği ve otomobil motorlarındaki kaynakları tespit etme) ve sıhhi tesisat alanlarında (boruların içerisinde) kullanılıyor.
Bu avantajlarından dolayı fiber optiği birçok sanayi alanında görebiliyoruz. Yine bu avantajlarından dolayı pratikte birçok faydasını görmekte mümkün. Örneğin Avrupa’dan Amerika’ya yapılan bir aramada (veya tersinde) uydu iletişiminden kaynaklanan yankılanmayı (eko), transatlantik fiber optik hattından yapılan aramalarda duyamazsınız.
{{user}} {{datetime}}
{{text}}