Fiber Optik Kabloların Yapısı, Çalışma İlkesi ve Modları

Fiber Optik Nedir?

Fiber optik, cam, plastik gibi saydam maddelerden yapılmış, saç teli kadar ince, silindirik bir liftir. Fiber optik kablolar ise ses, veri, görüntü gibi bilgilerin ışık hızına yakın bir hızda ve güvenli bir şekilde aktarılmasında kullanılır. Tek bir fiber çekirdek içinden birden fazla ışın gönderilerek aynı anda farklı veriler taşınabilir.

Fiber Optik Kablonun Üç Kısmı

Fiber optik kablolar üç kısımdan oluşur:

• Çekirdek (Merkez): Işığın yansımalar yaparak içinde ilerlediği cam liftir.
• Cam Örtü: Işığın çekirdekten dışarı çıkmasını önleyen ve ışığı kırma indisi çekirdekten daha küçük olan cam kılıftır. Çekirdeğin dışını sarar ve sürekli yansımalarla ışığın çekirdekte iletilmesini sağlar.
• Kılıf: Fiber optik kabloların en dış kısmında bulunan plastik kaplamadır; içerideki çekirdeği ve cam tabakayı nem, darbe gibi dış etkenlerden korur.

Çalışma İlkesi: Tam Yansıma

Fiber optik malzemelerde ışının gelme açısı, çekirdek ile cam örtü arasındaki sınır açısından büyükse, ışın çekirdek içinde sürekli tam yansıma yaparak uzun mesafelere ulaşabilir. Işının gelme açısı sınır açısından küçükse, ışın cam örtünün içine girerek yok olur. Fiber optik malzemelerde temel amaç, ışının çekirdek dışına sızmasını engelleyip en az kayıpla ilerletilmesini sağlamaktır.

Tek Modlu ve Çok Modlu Fiber Optik Kablolar

Fiber optik kablolar tek modlu ve çok modlu olmak üzere iki çeşittir:

• Tek modlu fiber optik kablolarda ışık sadece bir yol (mod) izleyerek ilerler. Bu lifler çok ince yapıdadır; uzun mesafelerde bilgiyi daha az kayıpla iletir. Genellikle şehirler arası ve kıtalar arası genel ağ iletiminde kullanılır.
• Çok modlu fiber optik kablolarda ışık birden fazla yol (mod) izleyerek ilerler. Bu kabloların çekirdek çapı daha geniştir; ışık farklı açılarla ilerlediğinden yansıma sayısı tek modluya göre daha fazladır. Kısa mesafeli bilgi iletiminde tercih edilir; genellikle binalar arası ağlarda, kampüs içi iletişimde kullanılır.

Okyanus Tabanındaki Fiber Optik Altyapı

Genel ağın yaklaşık %95'i, okyanus tabanındaki fiber optik kablolar aracılığıyla taşınmaktadır. Özel fiber optik kablo döşeme gemileri, bir ucu karadaki istasyonda bulunan kabloyu okyanusa doğru uzatır; şamandıralar sayesinde kablo suyun dibine yavaş ve kontrollü bir şekilde indirilir. Gemi uzun mesafeler giderek ikinci istasyondaki kabloya ulaşır ve kablolar uygun yöntemlerle bir araya getirilir. Herhangi bir hasar durumunda kablo tamir gemileri ile hasar giderilir; özellikle karaya yakın bölgelerdeki kablolar ağ, çapa, köpek balığı gibi sebeplerle daha çok zarar görebilmektedir.

Fiber Optik Sistemlerde Bilgi İletim Süreci

Fiber optik sistemlerde bilgi iletimi şu sırayla gerçekleşir:

1. Vericide bilgi (ses, veri veya görüntü) elektrik sinyallerine dönüştürülür.
2. Elektrik sinyalleri, gigabit arayüz çevirici ile ışığa (optik sinyale) çevrilir.
3. Işık, alıcı foto detektöre ulaşıncaya kadar fiber optik kablo içinde ilerler.
4. Işık foto detektöre ulaşınca tekrar elektriksel sinyallere çevrilir ve şifre çözülerek bilgiye (ses, veri veya görüntü) dönüştürülür.

Özet

• Fiber optik, cam/plastik saydam maddeden yapılmış ince silindirik bir lif olup ışığı ses, veri, görüntü taşımak için kullanır.
• Kablo çekirdek, cam örtü ve kılıf olmak üzere üç kısımdan oluşur; cam örtünün kırma indisi çekirdekten küçüktür.
• Çalışma ilkesi tam yansımadır: gelme açısı sınır açısından büyükse ışık çekirdekte kalarak ilerler, küçükse cam örtüye sızıp kaybolur.
• Tek modlu kablolar uzun mesafeler (şehirler/kıtalar arası) için, çok modlu kablolar kısa mesafeler (bina/kampüs içi) için kullanılır.
• Genel ağ trafiğinin yaklaşık %95'i okyanus tabanındaki fiber optik kablolarla taşınır; bilgi iletimi elektrik-ışık-elektrik dönüşüm zinciriyle gerçekleşir.