FİBERLERİN FÜZYON EKİ

o*

Nihat Y ILMAZBİLEK

Bir kablo şebekesi tasarımlanırken eklerin ve konnektör lerin sebep olduğu kayıpların yanı sıra kilometrik zayıf lama sabiti de hesaba katılmalıdır. Konnektörler fiber op tik kablo şebekelerinde geçici bağlantı sağlarlar, füzyon ekleri ise kalıcı bağlantılardır.

İster tek modlu, ister çok modlu olsun fiber optik kablo larla kurulan bir iletim şebekesinde fiber ek yöntemlerinin arazide çalışmayı en aza getirecek verimlilikte olması gerekir. Uzak mesafe şebekede, füzyon eki fiber ek yöntemlerinin en verimlisi olarak görünmektedir. Mikro işlemci kontrollü ve LID1 sistemli ek cihazları çok düşük bir kayıpla füzyon eki garanti etmektedirler. Diğer taraf tan kısa mesafeli şebekelerde ortalama abone uzaklığı daha az olduğundan ek kaybıyla ilgili istekler o kadar zorlu değildir. Bununla beraber gelecekte yapılması muh temel eklerin çokluğu sebebiyle hızlı ve güvenilir bir yöntem aranmış ve tekrar sökülebilen bitiştirmen ek sis temi geliştirilmiştir. Konunun genişliği nedeniyle bu yazı da sadece kalıcı bir ek sistemi olan füzyon ekine değine ceğiz.

ŞEKİL 1. Basamak indeksli fiberlerin ekinde kullanılan ek cihazı

TEK MODLU FİBERLERİN FÜZY ON EKİ Tek modlu fiberlerin çekidek çapı 10um kadar olduğu için çok modlu fiber ekleyicilerin ulaştığı hassasiyet tek mod

BASAMAK İNDEKSLİ FİBERLERİNİ

FÜZY ON EKİ

Basamak indeksti fiberlerin eklenmesi için füzyon ek ci hazları bulunmaktadır (Şekil 1). Y üksek frekanslı AC gerilimi bir elektrik arkı yaratır. Ek için gerekli ısı elek trodlar arasındaki deşarj ile sağlanır. Ergimiş camın yüzey gerilimi eklenecek fiberleri eş merkezli hale getirir. Bu etki sayesinde 10 fim "ye kadar olan ayarsızlıklar faz la bir ek kaybı olmadan giderilir. Cihazın fiber kesme işle mini yapacak bir kesicisi vardır ve cihaz, kesme yüzeyi ile fiber ekseni arasında 90" olması gereken açıda en çok 3°1ik bir hata yapar. Kesilmiş fiberler, üzerinde ekle necekleri V oluklarına yatırılarak çok hassas kılavuz anahtarlanyla birbirlerine yaklaştırılırlar. Bu sırada kesil miş fiberlerin ucunda çok küçük boyutlu çapaklar olabi lir. Bu gibi küçük parçacıklar önfüzyon işlemiyle giderilir, önfüzyon, ekleme işleminden önce yapılan bir temiz leme işlemidir ve uygulanan akımın süresi bakımından füzyondan farklıdır, daha sonra fiber füzyona tutalarak eklenir ve eklenmiş fiber korunmak üzere ek kasetindeki oluklara yerieştfrilir. Piyasadaki ek cihazları dolu batar yalarla 150 kadar ek yapmaktadır. Ortalama ek kaybı 0.1 , 0.2 dB kadardır.

J . 2

,•3

T

1 UD (Local Injection and Detection System) konu so nunda anlatılacaktır.

ŞEKİL 2. İdeal Kesim ve en çok rastlanan kesim hataları

lu fiber eki için yeterli olmamaktadır. Zaten bu yüzden tek modlu fiber ekleyicileri iyice geliştirilinceye kadar bu fiberlerin kullanımı oldukça sınırlı kalmıştır ve fiber ek ci hazları özellikle tek modlu fiber için geliştirilmişlerdir. Bu cihazların oldukça düşük kayıplı ek yapabilmeleri 3 bo yutlu ayarlama yapabilmeleriyle olmaktadır. Fiber optik teknolojinin gelişme sürecinde entegre LID sistemi ve \ıP kontrollü bu cihazlar ileri bir kilometre taşıdır. Kablo dış kılıfı, kablo zırhı, buffer tüpleri ve fiberin üstün deki primer kılıf sıyrıldıktan sonra fiber özel kesicisiyle ek için istenen uzunlukta kesilir. Kesme işlemi füzyon öncesi yapılması gereken en önemli işlerden biridir. Sa dece özel fiber kesicileri fiberi kendi eksenine 90° dik ve çentiksiz kesebilir. Eğer kesme yüzeyinde dikeyle 0.5°' den daha büyük bir hata varsa kesme işlemi yinelenmeli dir. Şekil 2'de ideal kesim ve en çok rastlanan kesim hataları görülmektedir. Şekil 3'de ise tek modlu fiberler için geliştirilmiş fiber kesme aletiyle yapılan kesimlerin kesim açısına göre sıklık dağılımı verilmiştir.

Kesim sayısı

Kesim açısı

ŞEKİL 3. Kesim sayısına göre kesim açısının sıklık dağılımı

Kesilen fiberler cihazın V oluklarına yerleştirilip üzerleri sıkıştırıcı mandallarla kapatılır. Cihaz üzerindeki mikros kop altında fiberler kendi eksenlerinde döndürülerek veya ileri geri, aşağı yukarı hareket ettirilerek birbirlerine iyice yaklaştırılır. Bu arada fiber uçları birbirlerine 90° olan iki ayrı açıdan gözlenerek kesim yüzeylerinin kalite leri ve birbirlerine göre konumları kontrol edilir. Cihaz ayrıca bir monKöre bağlanarak göüntü büyütülebilir ve daha rahat ayarlama sağlanabilir. Füzyon işlemi basa mak indeksli fiberlerin ekinde yapılanın aynısıdır. Fakat basamak indeksli fiberin tersine, ergimiş camın yüzey gerilim katsayısından dolayı kendi kendine eş merkez leme olayı tek modlu fiberlerde zayıflamayı artırıcıdır. Ek lenme noktasındaki ergimiş camın hareketi çekirdek eğilmesine ve dolayısıyla yüksek kayıba neden olmak tadır. Bu durumdan daha kısa füzyon süresi ve düşük füzyon akımıyla kurtulunur. Fiber öz çapının 9 u,m olduğu tek modlu fiberlerin eksen ayarlama işlemi, 50 u.m öz çaplı çok modlu fiberin eksen ayarlama işleminden çok daha zordur. Mikroskopta göz ayarı ile ayarlanan fiberler LID sistemi kullanılarak mak simum ışık gücünün geçtiği pozisyon bulunur. Şekil 4'de, laboratuvar koşullarında yapılan eklere ait ek kayıpları

ve kayıpların standart sapmaları verilmektedir. Burada ortalama ek kaybı 0.029 dB, kayıpların standart sapması ise T = 0.025 dB'dir. İşlem zamanı ise oldukça kısadır; fiberlerin V oluklarına yerleştirilmelerinden sonra uçların ayarlanması, önfüzyon ve kayıp ölçümü yapılarak sayı sal ekranda belirmesi 20 = 30 saniye almaktadır.

0.02 (UM 0.08 0,08

0.1

0.0

0.M ı » H«

Ek fcayıbı

ŞEKİL 4. LID (Local Injection aud Dedectioit System)

LID sistemi, hem tek modlu hem de çok modlu fiberlerin ek sırasında çabuk ve kolay ayarlanmalarını sağlayan bir sistemdir. Bilindiği gibi ışık, sadece düz çekilmiş bir optik fiberin öz tabakasına direk olarak yönlendirildiğinde op tik fiberin kenarından çıkmaz. Fakat bu kural fiber bükül düğünde geçerli değildir. Eğer fiberin kıvrılma yarıçapı yeteri kadar küçükse öz tabakasında ilerleyen ışığın bir kısmı kıvrılma noktasından .dışarı çıkar ve bir fotosel ile hissedilebilir. Bunun tersi de doğrudur. Yani, fiberi bir noktada uygun açıyla bükerek ışık bilgisi bu noktadan fiberin içine gönderilebilir. Burada ışık kaynağı olarak ışık yayan bir diyot kullanılır. Işık kaynağı (Bkz. Şekil 5)önce şekildeki 9 numaralı fibere ışık gönderir. 2 numaralı fiber yeteri kadar bükülmüş olduğundan ışık geçerek 6 numa ralı fiberin uzak ucuna kadar gelir. Bu giberin kıvrıldığı yere yerleştirilen fotosel ile alınan ışık şiddeti ile bir oran da foto akıma çevrilip yükseltilir ve filtre edilir. Bu değer bir metre ile kaydedilir. 1. fiberin 2. fibere göre her deği şikliği geçen ışığın şiddetini ve dolayısıyla ışığın şidde tiyle orantılı üretilen foto akımı değiştirir. Bu sayede her ekte fiber ayarlama için geçen zaman minimuma indirile rek optimal bir ışık geçişi sağlanır.

ŞEKİL S. LID Sistemin çalışma prensibi

1. Işık yayan diyot 2. Birinci optik fiber 3. Mil 4. Açık ek 5. Mil 6. İkinci optik fiber 7. Yükseltici 8. Metre 9. Işığın 2 numaralı fibere geçmesini sağlayacak kalın özlü fiber 10. Fotodiyot