Fiber Kayıpları – 2
2. Malzeme ve Rayleigh Saçınım Kayıpları
Işığın ilerlediği ortam içinde bulunan partiküller veya kusurlar ışığın doğrultusundan sapmasına ya da tüm yönlere saçılmasına sebep olmaktadır. Işık, toz ya da hava içinde bulunan moleküllere çarptığı zaman ışığın küçük bir bölümü tüm yönlere saçılır.
- Rayleigh Saçınım Kayıpları
Kırınım yapan ışığın bir kısmı fiberde yoluna devam eder. Bir kısmı da koruyucu zarf üzerinden dışarı kaçar. Kaçan ışık ışınları, ışık gücünde bir kayba karşılık gelirler. Bu kayıplara Rayleigh saçınım kayıpları denmektedir.
- Rayleigh zayıflama eğrisi
Rayleigh saçınımları genellikle fiber çekirdeğindeki kusurlardan, kalıntılardan, cam atomlarından ve fiber çekirdek duvarlarının pürüzsüz olmayışından kaynaklanmaktadır.
3. Yayılma(dispersiyon) Kayıpları
Dispersiyon, optik fiberler boyunca hem dijital hem de analog transmisyon için bozulmaya sebep olur. Bir tür dijital modülasyon ihtiva eden optik fiber transmisyonu göz önüne alındığı zaman, fiber içindeki dispersiyon mekanizmaları, ışık palsleri kanal boyunca ilerlerken, palslerin genişlemesine sebep olur. Bu olay sonucunda her pals genişler, komşuyla üst üste biner ve maksimum genlik seviyeleri giriş sinyaline oranla çok fazla azalır. Sonuçta, alıcı uçta, palsler ayırt edilemez bir duruma gelir.
- Dispersiyon (Yayılma) kayıpları
3.a. Modal Yayılma
Modal yayılmanın ya da darbe yayılmasının nedeni, bir fiberde farklı yollar izleyen ışık ısınlarının yayınım sürelerindeki farktır. Modal yayılmanın yalnızca çok modlu fiberlerde meydana gelebileceği açıktır. Dereceli indeksli fiberler kullanılmak suretiyle modal yayılma önemli ölçüde azaltılabilir; tek modlu kademe indeksli fiberler kullanıldığında ise hemen hemen bütünüyle bertaraf edilebilir. Modal yayılma, bir fiberde yayınım yapmakta olan bir ışık enerjisi darbesinin yayılarak dağılmasına neden olabilir. Eğer darbe yayılması yeterince ciddiyse, bir darbe bir sonraki darbenin tepesine düşebilir (bu, semboller arası girişime bir örnek oluşturmaktadır).
Çok modlu kademe indeksli bir fiberde, doğrudan fiber ekseni üzerinden yayınım yapan bir ışık ışını,fiberi bir ucundan diğer ucuna en kısa sürede kat eder. Kritik açıyla çekirdek/koruyucu zarf sınırına çarpan bir ışık ışını, en çok sayıda dahili yansımaya maruz kalacak. Dolayısıyla fiberi bir ucundan diğer ucuna en uzun sürede kat edecektir.
Modal yayılmayı azaltmanın 3 yolu vardır:
- Kullanılacak fiberi daha az moda izin verecek şekilde seçmek, dolayısıyla daha dar bant genişliğine katlanmak.
- Dereceli indis fiber kullanmak: dereceli indis fiber kullanıldığında bütün ısınlar dalga boyu ne olursa olsun nüvenin yapısından dolayı aynı yolu izleyeceklerdir. Bu en etkili yöntemdir. Bant genişliği açısından da kısıtlama getirmez.
- Tek modlu fiber kullanmak bu tip fiberde yalnız tek mod bulunduğundan bir gecikme söz konusu olmaz.
3.b. Malzeme Yayılması
Farklı dalga boyları (renkler) fiber nüvesi içerisinde farklı hızlarda hareket eder. Ancak farklı ortamlarda da ortama göre de farklı hızlarda hareket eder. Işık hızının malzeme (nüve) içerisindeki hızı hem nüve malzemesine hem de ışığın dalga boyuna bağlıdır. Malzeme özelliğinden kaynaklanan yayılmaya bu nedenle malzeme yayılması denir. Bir kaynak normalde tek bir dalga boyunda ışık yaymaz. Birçok dalga boyundan ışık yayabilir. Bu dalga boyları aralığı spektral genişlik olarak tanımlanabilir.
Spektral genişlik Ledler için 35nm lazer için 2-3 nm’dir. Örnekten de anlaşılacağı gibi kullanılan kaynak lazer ise malzeme yayılması çok daha az olur.
Örneğin lazer kaynağımızın 850nm de çalışmasını istiyoruz. Kaynak 848 nm ile 851 nm arasında bir spektral çerçevede çalışır. 848nm deki sinyaller (kırmızımsı) 851 nm deki sinyallerden daha hızlı hareket edecektir. Ancak Led göre çok daha az bir yayılma ortaya çıkar.
- Renklere göre dalga boyu
- Fiberdeki malzeme yayılması