Fiberoptik
FİBER OPTİK KABLO NEDİR?
Bilgi taşıyıcısı olarak ışığın kullanıldığı iletişim sistemleri,sonzamanlarda oldukça ilgi görmektedir. Bu bölümde daha ileridegöreceğimiz gibi,ışık dalgalarını yeryüzü atmosferinde yaymak zor veelverişsizdir. Dolayısıyla,günümüzün önde gelen çeşitli ve geliştirmelaboratuarlarında,bir ışık dalgasını “içermek” ve bu dalgayı birkaynaktan bir varış yerine göndermek üzere cam ya da plastik fiberkabloların kullanıldığı sistemlerle ilgili araştırmalar yapılmaktadır.Güdümlü bir fiber optik aracılığıyla bilgi taşıyan iletişimsistemlerine fiber optik sistemler denmektedir.
1.2. FİBER OPTİK KABLONUN AVANTAJLARI:
• geniş band aralığı
• elektromagnetik bağışıklık
• karışma olmaması
• çevre koşullarına karşı direnç
• tesis kolaylığı
• güvenilirlik
• maliyet
1.2.1. Geniş Band Aralığı
Yapıları gereği optik frekanslar daha geniş bant genişliklerisağladıkları için, fiber sistemler daha büyük bir kapasiteye sahiptir.Metalik kablolarda, iletkenler arasında kapasitans ve iletkenlerboyunca indüktans meydana gelir. Bu özellikler metalik kabloların, bantgenişliklerini sınırlayan alçak geçiren filtreler gibi hareketetmelerine neden olur.
1.2.2. Elektromagnetik Bağışıklık
Fiber sistemler, manyetik indüksiyonun neden olduğu kablolar arasıkarışmadan etkilenmezler. Cam ya da plastik fiberler elektriğiiletmeyen malzemelerdir; bu nedenle fiber optik kablolarda, akımakışının meydana getirdiği manyetik alan yoktur. Metalik kablolarda,karışmanın başlıca nedeni birbirine yakın yerleştirilmiş iletkenlerarasındaki manyetik indüksiyondur.
1.2.3. Karışma (Diyafoni) Olmaması
Fiber kablolar, yıldırımın, elektrik motorlarının, floresan ışığın vediğer elektriksel gürültü kaynaklarının neden olduğu statik karışmadanetkilenmezler; bunun bir nedeni de, fiber optiklerin elektrik iletmemeözelliğidir. Ayrıca, fiber kablolar enerji yaymazlar; dolayısıyla,diğer iletişim sistemleriyle girişime yol açmaları mümkün değildir. Buözellik, fiber sistemleri askeri uygulamalara çok uygun hale getirir;askeri uygulamalarda, nükleer silahların etkileri (EMP, elektromanyetikdarbe girişimi), klasik iletişim sistemleri üzerinde çok kötü sonuçlaryaratır.
1.2.4. Çevre Koşullarına Karşı Direnç
Fiber kablolar, çevre koşullarındaki büyük değişikliklere karşı dahadirençlidir. Metalik kablolara oranla daha geniş bir sıcaklıkaralığında çalışabilirler. Aynı şekilde fiber kablolar, aşındırıcısıvılardan ve gazlardan daha az etkilenirler.
1.2.5. Tesis Kolaylığı
Fiber kabloların monte edilmesi ve bakımı daha kolay ve dahagüvenlidir. Cam ve plastik fiberler iletken olmadıkları için, fiberlerkullanıldığında elektrik akımları ya da gerilimlerinin yarattığıtehlikeler yoktur. Fiberler, hiçbir patlama ya da yangın tehlikesioluşturmaksızın, uçucu sıvıların ya da gazların çevresindekullanılabilirler.
Fiberler, metalik kablolardan daha küçük ve çok daha hafiftir.Dolayısıyla, fiber kablolarla çalışmak daha kolaydır. Ayrıca, fiberkablolar daha az saklama alanı gerektirir ve daha ucuza nakledilebilir.
1.2.6. Güvenilirlik
Fiber kablolar bakır kablolara oranla daha emniyetlidir. Kullanıcınınhaberi olmaksızın fiber kablonun içine kaçak veya gizli bir bağlantıyapmak imkansızdır. Bu da fiberi, askeri uygulamalar açısından cazipkılan bir başka niteliğidir.
Henüz kanıtlanmamış olmasına rağmen, fiber sistemlerin metalikmalzemede daha uzun süre dayanacağı varsayılmaktadır. Bu varsayımındayanak noktası, fiber kabloların çevre koşullarındaki değişiklikleredaha dayanıklı olmasıdır.
1.2.7. Maliyet
Fiber optik bir sistemin uzun vadeli maliyetinin, metalik bir sistemin uzun vadeli maliyetinden daha az olacağı düşünülmektedir.
1.3. FİBER OPTİK KABLONUN DEZAVANTAJLARI
• Mevcut şebekeye ayarlanmasında zorluklar çıkmaktadır. (bakır devre ve fiberin uyuşmaması)
• Digital ve analog sistemlerin uyuşmaması
• Fiber fiyatlarının yeteri kadar ucuz olmaması. Ancak kısa zamandaucuzlaması muhtemeldir. tlk fiber kablodan buyana (sistem + kablo) ısoucuzlamış durumdadır. Uzun mesafe irtibatlarında ise fiber optiksistemler konvansiyonel fiber ve bakır kabloların ekonomikkarşılaştırılmasında bant genişliği veya kanal maliyeti de dikkatealınmalıdır.
• Local şebekelerde fiber optik kabloya olan ihtiyaç fazla olmadığındanlocal şebekede kullanılacak teçhizat geliştirme çalışmaları yavaş yavaşyürütülmektedir. Mevcut teçhizatlar ise çok pahalıdır.
• Fiber optik kabloların pratikte 5 km den kısa mesafelere çekilmesi ekonomik değildir.
1.4. OPTİK FİBERLERİN KULLANIM ALANLARI
Optik iletişim sistemleri; büyük olanaklar sağlaması nedeniyle kısasürede çok geniş kullanım alanları bulmuştur. Bu sistemin kullanıldığıçeşitli alanlar aşağıda sıralanmıştır.
• Zayıflamanın az, bant genişliğinin büyük, kanal başına düşenmaliyetin düşük olması nedeni ile, uzun mesafeli büyük kapasitelihaberleşme sistemlerinde ve orta mesafeli küçük kapasiteli sistemlerde,
• Hem örneksel hem sayısal iletime olanak sağlaması ve geniş bantlıservis verebildiğinden özellikle santraller arası (jonksiyonlu)bağlantıda,
• Düşük kayıp, yüksek hız nedeni ile bina içlerindeki iletim sistemlerinde (plastik fiberlerle),
• Kapalı devre televizyon sistemlerinde,
• Veri (data) iletiminde,
• Elektronik aygıtların birbirleriyle bağlantısında,
• Havacılık alanında (radar), yüksek hız gerektiren aygıtlar arası ve uçak iç donanımlarında,
• Demiryolu elektrifikasyon ve sinyalizasyon uygulamalarında,
• Yüksek gerilim iletkenlerinin içine fiber damarlar yerleştirilerekiletkenlerin, enerji taşırken aynı anda haberleşmeyi de sağlamasında,
• Trafik kontrol sistemlerinde,
• Reklam panolarında,
• Tıp alanında kullanılan aygıtlarda,
• Nükleer enerji santrallerin ve radyo aktif ışınların iletişimi bozduğu yerlerde kullanılırlar.
1.5. FİBER TÜRLERİ
– Plastik çekirdekli, plastik koruyucu zarflı
– Cam çekirdekli, plastik koruyucu zarflı(çoğunlukla PCS fiber denirlastik 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 dahadayanıklıdır. Monte edilmeleri kolaydır, basıca daha dayanıklı ve dahaucuzdurlar; üstelik cama oranla %60 daha hafiftirler. Plastik fiberindezavantajı, yüksek zayıflama özelikleridir; ışığı cam kadar veriliyayamazlar. Dolayısıyla, plastik fiberlerin kullanımı nispeten kısamesafelerle (örneğin,tek bir bina ya da bir bina kompleksi dahili)sınırlıdır.
Cam çekirdekli fiberler düşük zayıflama özellikleri sergilerler. Ancak,PCS fiberler SCS fiberlerden biraz daha iyiyidir. Ayrıca, PCS fiberleryayılımdan daha az etkilenirler; dolayısıyla, askeri uygulamalaraçısından daha caziptirler. SCS fiberler en iyi yayılım özelliklerinesahiptir ve sonlandırılmaları. PCS fiberlere oranla daha kolaydır. Neyazık ki, SCS kablolar en dayanıksız kablolardır ve yayılıma maruzkaldıklarından en fazla zayıflama bu kablolarda meydana gelir.
Fiber optik kablolarla normal kabloları kıyasladığımızda işin teknikyönü ve sağladığı avantajlar dışında maliyet açısından fiberlerin çokdaha pahalı olduğunu görürüz ancak kısa mesafeler için (1-5 km) ya dabilgi taşıma kapasitesi bakımından fiberlerde kullanılan malzemeyleoynamak suretiyle hem fiyat uygunluğu hem de ihtiyaca cevap vermekmümkün olmuştur.
Fiberleri sınıflandırılırken ilk önce 2’ye ayrılırlar; kapasitesine göre ve yapısına göre; yapısına göre 3’e ayrılırlar:
1.5.1. Cam Fiberler
Nüvesi ve kılıfı camdan imal edilir. Veri iletimi açısından en iyiperformansı gösterir. Yapımında kullanılan cam ultra saf silikondioksit veya kuartz kristalidir. malat aşamasında indisi azaltmak için,flor veya bor, indisi artırmak için, germanyum veya fosfor ilekatkılanır.
1.5.2. Plastik Kaplı Silisyum Fiber
Cam nüveye plastik kılıfa sahiptirler. Fiyat olarak cam fiberlere göre daha ucuz ama performans açısından daha verimsizdir.
1.5.3. Plastik Fiberler
En ucuz fiber tipidir. Nüvesi de kılıfı da plastiktir. Performansı enzayıf fiyatı en uygun fiberdir genelde kaplamaları yoktur. Kısa mesafeiletişimi için uygundur.
Fiber optik kabloların nüve tipine göre sınıflandırılmasından ve fiberkarakteristiklerinden bahsedecek olursak önce yapılacak sınıflandırmakırılma indis profiline göre yapılacağı için kırılma indis profilinedeğinmek gerekir. Kırılma indis profili nüve kılıf indisleri arasındakiilişkiyi tanımlar. İki tip kırılma indisi vardır. Kademeli indis vedereceli indis. Bunu şöyle açıklayabiliriz; Bir kademeli indis fiberinuç kesitine baktığımızda düz bir kesit görürüz. Bunun yorumu fibernüvesinin her noktasında aynı indis değerinin olduğudur. Yani enjekteedilen ışık nüvenin her yerinde aynı dirençle karşılaşır. Dolayısıylabildiğimiz sıradan yansıma kurallarına göre nüve içerisinde yansıyarakilerler. Buna göre nüve tipine göre ikiye ayırabilir fiber optikkabloları:
1.5.4. Dereceli İndis Fiber
Aynı kesit dereceli indis fiberden alınacak olursa nüvenin dışa doğrutıpkı bir dış bükey mercek gibi yay çizdiği görülür. Bunun anlamı isenüvenin çok sayıda farklı yoğunluklarda cam tabakadan oluştuğudur. Budurumda ışık nüve içerisinde kabaca bir sinüs dalgası çizerek ilerler.
1.5.5. Kademeli İndis Fiber
Çok modlu kademeli indis fiber en basit fiber tiplerinden biridir 100 –970µm arasında bir nüve çapına sahiptir. Nüve çapının daha fazla olmasıdaha fazla mod taşınması açısından faydalıdır. Ancak modal yayılma ençok bu tip fiberde olur. Yayılma km başına 15-30 nano saniye olur.Rakam saniyenin milyarda 15- 30 u gibi görünebilir ama bütün kodlamasistemlerinde hataya sebep olacak düzeydedir. Kabul edilebilir yayılmamiktarı km de 1 ns dir. Işık nüve içinde dereceli indis fiber gibisinüs dalgaları çizmek yerine tam yansıma kurallarına bağlı zig zaglarçizerek ilerler.
2. FİBER OPTİK KABLONUN ÇALIŞMASI
Fiberin çalışma prensibi temel optik kurallarına dayanır. Bir ışındemeti az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken gelişaçısına bağlı olarak yansıması ( tam yansıma) yada kırılarak ortamdışına çıkması (bu istenmeyen durumdur) mantığına dayanır.
Öncelikle fiber optik kablonun yapısına bir göz atalım. Kablo 3 kısımdan oluşur.
Nüve:
Işığın içerisinde ilerlediği ve kablonun merkezindeki kısımdır. Çok safcamdan yapılmıştır ve esnektir. Yani belirli sınırlar dahilindeeğilebilir cinsine göre çapı tek modlu veya çok modlu oluşuna göre 8mikrometre ile 100 mikrometre arasında değişir (not: insan saçı 100mikro metre civarındadır).
Kılıf:
Tipik olarak 125 mikrometre çapında nüveyi saran ve fibere enjekteedilen ışının nüveden çıkmasını engelleyen kısımdır aynı nüve gibicamdan yapılmıştır ancak indis farkı olarak yaklaşık %1 oranında dahaazdır bu indis farkından dolayı ışık ışını nüveye enjekte edildiktensonra kılıfa geçmez (aşırı bir katlanma ya da ezilme yoksa) ışın kılıfnüve sınırından tekrar nüveye döner ve böyle yansımalar dizisi halindenüve içerisinde ilerler.
Kaplama:
Optik bir özelliği olmayan kaplama polimer veya plastik olabilir birveya birden fazla katmanı olabilir. Optik bir özelliği yoktur sadecefiberi darbe ve şoklardan korur.
2.1. Işın Demetinin Fibere Enjekte Edilmesi
Gönderilecek ışın yada sinyal fiberin nüvesine enjekte edilir. Ancakfiber içerisinde kılıfa geçmemesi için belirli bir açı dahilinde nüveyegirmeli ki nüve kılıf sınırından tam yansıma yapabilsin bu açıya kritikaçı denir. Hesaplanması aşağıdaki gibidir.
Şekildeki kabul konisi olarak görülen bölüm kritik açının oluşturduğuve tamamen fiber kablonun parametrelerine göre değişebilen bir konidir.Bu açılardan küçük gelen her ışın demeti fibere girer. Formüldeki n1nüve n2 kılıf indisleridir.
2.2.IŞIĞIN DALGA BOYLARI VE SPEKTRAL GENİŞLİK
Her ışının bir dalga boyu vardır. Bu dalga boyu ışığın görünür-görünmez yada elektromagnetik spektrumda nerede ve ne özellikteolduğunu belirler. Örneğin infrared (kızıl ötesi) ışınlar insan gözününalgılayabileceği sınırın altındadır.
Bir ışın demetinin nüve içerisinde ilerleme hızı dalga boyuna bağlıdır.Örneğin mor olan yani mor renkli ışığın dalga boyu 455 nm, kırmızıışığın dalga boyu 620 nm. Bunun anlamı bu iki ışın fiber içinde aynıhızla ilerlemez. Kırmızı ışın aralarındaki dalga boyu farkı kadar dahahızlı ilerler (her saykılda). Işığın bu özelliği fiber optik iletimdebir dezavantaj olarak geri döner(modal yayılma olarak).
2.3. MOD
Mod genel olarak bir fibere enjekte edilen her ışın şeklindetanımlanabilir ve kısmen fiberin bilgi taşıma kapasitesini ifade eder.Her fiberin taşıyabileceği mod sayısı nüvenin çapına ve yapısınabağlıdır. Fiberin iletebileceği mod sayısı için ilk önce normalizeolmuş nümerik açıklık frekansı (V) bulunur. Daha sonra iletilebilecekmod sayısı (N) bulunur.
2.4. MODAL YAYILMA
Aynı anda fibere enjekte edilen ışınlar fiber sonuna farklı zamanlardaulaşırlar buna modal yayılma denir ve sadece çok modlu fiberlerdemeydana gelir. 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 kullanıldığındabütün ışınlar dalga boyu ne olursa olsun nüvenin yapısından dolayı aynıyolu izleyeceklerdir. Bu en etkili yöntemdir. Bant genişliği açısındanda kısıtlama getirmez.
• Tek modlu fiber kullanmak bu tip fiberde yalnız tek mod bulunduğundan bir gecikme söz konusu olmaz.
2.5. MALZEME YAYILMASI
Farklı dalga boyları (renkler) fiber nüvesi içerisinde farklı hızlardahareket eder. Ancak farklı ortamlarda da ortama göre de farklı hızlardahareket eder. Işık hızının malzeme (nüve) içerisindeki hızı hem nüvemalzemesine hem de ışığın dalga boyuna bağlıdır. Malzeme özelliğindenkaynaklanan yayılmaya bu nedenle malzeme yayılması denir. Bir kaynaknormalde tek bir dalga boyunda ışık yaymaz. Bir çok dalga boyundan ışıkyayabilir. Bu dalga boyları aralığı spektral genişlik olaraktanımlanabilir. Spektral genişlik ledler için 35nm lazer için 2-3 nmdir. Örnekten de anlaşılacağı gibi kullanılan kaynak lazer ise malzemeyayılması çok daha az olur. Örneğin lazer kaynağımızın 850nm deçalışmasını istiyoruz. Kaynak 848 nm ile 851 nm arasında bir spektralçerçevede çalısır. 848nm deki sinyaller (kırmızımsı) 851 nm dekisinyallerden daha hızlı hareket edecektir. Ancak lede göre çok daha azbir yayılma ortaya çıkar.
2.6. ZAYIFLAMA, SAÇILMA VE ABSORBLAMA
Zayıflama ışık fiber içerisinde yol alırken meydana gelen güç kaybıdırdB/km olarak ölçülür. Plastik fiberler için 300dB/km tek modlu camfiberler için 0,21dB/km civarındadır. Ancak ışının dalga boyu ile deilgilidir aşağıdaki grafik bu durumu gösterir.
Zayıflamanın en fazla olduğu bölgeler 730-950 nm ve 1250-1380nmbölgeleridir. Bu bölgelerde çalışmamak daha avantajlı olur. Zayıflamaiki sebepten dolayı olur; saçılma ve absorblama.
2.6.1. Saçılma
Gelen ışının yabancı bir maddeye çapmasıyla oluşan dağılma ve ışıkkaybıdır Saçılma uzun dalga boyundaki ışınlarda çok daha küçük biretkiye sahiptir. Matematiksel olarak saçılma dalga boyunun 4.kuvvetinintersi ile orantılı olduğundan kısa dalga boyundan uzun dalga boylarınageçildikçe hızla azalır, ama asla sıfır olmaz.
Saçılma;
820nm de :2,5db
1300nm de :0,24db
1550nm de :0,012db gibi değerlerde seyreder.
2.6.2. Absorblama
Saçılmayla aynı nedenden oluşur. Temel farklılık saçılma, ışığındağılması şeklinde bir bozuklukken, bu olayda ışığın sönümlenmesi sözkonusudur. Fiber içindeki yabancı maddeler (örn: kobalt,bakır krom)absorblamaya neden olur. Kayıpların düşük olması için bu maddelerinfiberde milyarda bir düzeyinde olmalıdır.
2.7. MİKROBENT KAYIPLARI
Mikrobent kayıpları kablonun çeşitli sebeplerden bükülmesinden dolayıoluşur. Eğer ciddi boyutlarda bir bükülme varsa ışının tamamen yokolması söz konusu olabilir. Bu nedenle fiber kablolar genelde çokkatmanlı korumalı imal edilir.
3. FİBER OPTİK İLETİŞİM SİSTEMİ
Şekil 12’de optik bir iletişim hattının basitleştirilmiş blok diyagramıgösterilmektedir. Hattın üç asal öğesi, verici,alıcı ve kılavuzdur.
Verici şunlardan oluşur: analog ya da sayısal bir arabirim, birgerilim- akım dönüştürücüsü, bir ışık kaynağı ve bir kaynaktan- fibereışık bağlayıcı.
Fiber kılavuz, ya aşırı saf cam ya da plastik bir kablodur.
Alıcı ise şunları içerir: bir fiberden ışık dedektörüne bağlaşımaygıtı, bir fotodedektör, bir akım- gerilim dönüştürücüsü, biryükselteç ve analog ya da sayısal bir arabirim.
Fiber optik bir vericide, ışık kaynağı sayısal ya da analog bir sinyaltarafından modüle edilebilir. Analog modülasyonda, giriş arabirimiempedansları eşler ve giriş sinyal genliğini sınırlar. Sayısalmodülasyonda, başlangıçtaki kaynak zaten sayısal biçimde olabilir; eğerkaynak bilgi sayısal değil de analog biçimde ise, sayısal darbe akışınadönüştürülmesi gerekir. Kaynak bilgi analog olduğunda, arabirimde ekolarak bir analog/sayısal dönüştürücü bulunmalıdır.
Gerilim- akım dönüştürücüsü, giriş devreleriyle ışık kaynağı arasındaelektriksel bir arabirim vazifesi görür. Işık kaynağı, ya ışık yayanbir diyod (LED) ya da enjeksiyon lazer diyodudur (ILD). Bir LED ya dabir ILD tarafından yayılan ışık miktarı, sürme akımının miktarınaeşittir. Gerilim- akım dönüştürücüsü, bir giriş sinyal gerilimini, ışıkkaynağını sürmede kullanılan bir akıma dönüştürür.
Kaynaktan fibere bağlayıcı, mekanik bir arabirimdir. İşlevi, kaynaktan yayılan ışığı fiber optik kabloya bağlamaktır.
Fiber optik, cam ya da plastik fiber çekirdekten, bir koruyucu zarftanve bir koruyucu kılıftan oluşmaktadır. Fiberden ışık dedektörünebağlaşım aygıtı da mekanik bir bağlayıcıdır. Bu aygıtın işlevi, fiberkablodan mümkün olduğunca çok ışığı ışık dedektörüne bağlamaktır.
Işık dedektörü çoğunlukla ya bir PIN (pozitif – saf – negatif ) diyodya da bir APD’dir (çığ fotodiyodu). Gerek APD gerekse PIN diyod, ışıkenerjisini akıma dönüştürür. Dolayısıyla, bir akım- gerilimdönüştürücüsü gereklidir.
Akım-gerilim dönüştürücüsü, dedektör akımındaki değişiklikleri çıkış sinyal gerilimindeki değişikliklere dönüştürür.
Alıcı çıkışındaki analog ya da sayısal arabirim de elektriksel birarabirimdir. Eğer analog modülasyon kullanılıyorsa, arabirimempedansları ve sinyal düzeylerini çıkış devreleriyle eşler. Eğersayısal modülasyon kullanılıyorsa, arabirimde bir de sayısal- analogdönüştürücü bulunmalıdır.
3.1 IŞIK KAYNAKLARI
Temel olarak, fiber optik iletişim sistemlerinde ışık üretmede yaygınolarak kullanılan iki aygıt vardır : ışık yayan diyodlar (LED’ler) veenjeksiyon lazerli diyodlar (ILD’ler). Her iki aygıtın da avantajlarıve dezavantajları vardır ve birine oranla öteki aygıtın seçilmesi,sistem gerekliliklerini bağlı olarak yapılır.
3.1.1. Işık Yayan Diyodlar
Temel olarak, ışık yayan diyod (LED) yalnızca bir P-N eklem diyodudur.Çoğunlukla, alüminyum galyum arsenit (AlGaAs) veya galyum arsenitfosfit (GaAsP) gibi yarı iletken bir malzemeden yapılır. Ledler ışığındoğal emisyonla yayarlar; ışık, elektronlar ile deliklerin yenidenbirleşiminin bir sonucu olarak yayılır. Diyod ileri ön gerilimliolduğunda, P-N eklemi üzerinde azınlık taşıyıcıları meydana gelir.Azınlık taşıyıcıları eklemde, çoğunluk taşıyıcıları ile yenidenbirleşip, enerjiyi ışık şeklinde verirler. Bu süreç, temel olarakklasik bir diyottaki süreç ile aynıdır; aradaki fark şudur: LED’lerdebelli yarı iletken malzemeler ve katkılama maddeleri, süreç ışımayapacak (foton üretecek) şekilde seçilir. Foton, elektromanyetik dalgaenerjisinin bir nicesidir. Fotonlar ışık hızında ilerleyen parçalardır,ancak durağan halde iken kütleleri yoktur. Klasik yarı iletkendiyotlarda (sözgelimi, germanyum ve silisyum), süreç temel olarak ışımayapmaz ve foton üretimi olmaz. Bir LED imal etmek için kullanılanmalzemenin enerji aralığı, LED’den yayılan ışığın görünür ışık olupolmadığını ve ışığın rengini belirler.
En basit LED yapıları, sade eklemli, epitaksiyel olarak büyütülmüş veyatek dağılmış aygıtlardır. Epitaksiyel olarak büyütülmüş LED’ler,genellikle silisyum katkılı galyum arsenitle yapılırlar. Bu tür LED’denyayılan tipik bir dalga boyu 940 nm’dir; 100 mA’lik ileri yönde akımdatipik çıkış gücü ise 3 mW’tır. Düzlemsel dağılmış (sade eklemli)LED’ler 900 nm’lik bir dalga boyunda yaklaşık 500 mW çıkış yaparlar.Sade eklemli LED’lerin önde gelen dezavantajı, ışık emisyonlarınınyönlü olmayışıdır; bu da bu tür diyotları fiber optik sistemleraçısından kötü bir seçenek haline getirir.
Düzlemsel karışık eklemli LED, epitaksiyel olarak büyütülmüş LED’eoldukça benzer; aradaki fark, düzlemsel karışık eklemli LED’degeometrik tasarımın, ileri yönde akımı aktif katmanın çok küçük biralanına yoğunlaştıracak şekilde yapılmış olmasıdır. Bu yüzden,düzlemsel karışık eklemli LED’lere oranla çeşitli avantajları vardır.
Bu avantajlar şunlardır:
• Akım yoğunluğundaki artış, daha parlak bir ışık spotu oluşturur.
• Emisyon yapan alanın daha küçük, yayılan ışığı bir fibere bağlamayı kolaylaştırır
• Etkili küçük alanın kapasitansı daha düşüktür; bu da düzlemselkarışık eklemli LED’lerin daha yüksek hızlarda kullanılmasını sağlar.
Fiber Ek | Koza Enerji Kuruluşu
