of 176/176
Fiber Optik Testler İçin Başvuru Kılavuzu İKİNCİ BASKI Cilt 1

Fiber Optik Testler İçin Başvuru Kılavuzu - SAMM

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Fiber Optik Testler İçin Başvuru Kılavuzu - SAMM

Fiber Optik Testler Için Basvuru Kilavuzu_YSO_24.07.2014_Düzeltilmis SONKNC BASKI
Cilt 1
Cilt 1
Hazrlayan J. Laferrière G. Lietaert R. Taws S. Wolszczak
Yazarlarla iletiim için JDSU 34 rue Necker 42000 Saint-Etienne Fransa Tel. +33 (0) 4 77 47 89 00 Faks +33 (0) 4 77 47 89 70
Bilgilendirilmek için Bu klavuzun yeni yaymlanan bölümlerinin e-posta yoluyla bildirilmesi için www.jdsu.com/fiberguide2 adresini ziyaret edin.
Copyright© 2011, JDS Uniphase Corporation
Tüm haklar sakldr. Bu belgede yer alan bilgiler, JDSU’ya aittir. Bu klavuzun hiçbir parças yayncnn yazl izni alnmadan yeniden baslamaz ya da, fotokopi, kayt, veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere elektronik ya da mekanik olarak herhangi bir biçim veya yolla kullanlamaz.
JDSU, i burada geçen hatalardan sorumlu deildir.
Bu klavuzda kullanlan ve ticari marka ya da hizmet markas olduu bilinen tüm terimler, uygun ekilde belirtilmitir.
iii
ÇNDEKLER
Bölüm 1 .............................................................................................................. 7
2.1 FBER OPTK TESTLER ........................................................................... 47
2.2 LETM TESTLER ....................................................................................... 48
Bölüm 3 ............................................................................................................ 80
3.2 FBER FENOMEN ..................................................................................... 82
3.3 OTDR TEKNOLOJ ................................................................................... 86
OPTK ZAMAN BÖLGES YANSIMA ÖLÇERNN (OTDR) KULLANILMASI ............................................................................................... 103
Bölüm 4 .......................................................................................................... 103
iii
4.5 ÇFT YÖNLÜ ANALZ .................................................................................... 133
4.6 OTDR’NZDEN EN Y EKLDE YARARLANMAK ................................ 137
4.7 OTDR KABUL RAPORLAMA ALET ...................................................... 147
SÖZLÜK .............................................................................................................. 153
Bölüm 1
1.1 Optik letiim
Optik iletiim sisteminin ilkesi, bir fiber kablo üzerinden uzaktaki bir alcya bir sinyal göndermektir. Elektrik sinyali, vericide optik sinyale dönütürülür ve alcda orjinal elektrik sinyaline geri dönütürülür. Fiber optik iletiimin, bakr ve telsiz iletiim sistemleri gibi dier iletim yöntemlerine göre pek çok avantaj vardr:
• Bir sinyal, ara yükseltici gereksinimi duyulmadan, uzun mesafelere (200km) gönderilebilir.
• letim, elektromanyetik düzensizliklere kar hassas deildir. Ayrca fiber, elektrii iletmez ve RF parazitlerinden neredeyse hiç etkilenmez.
• Fiber optik sistemler, bakr kablolardan daha yüksek bir kapasite salar.
• Fiber optik kablo, bakr kablodan çok daha hafif ve incedir. Dolaysyla, fiber optik kablolar kablo çapnda çok daha fazla fiber ihtiva edebilmektedir. Örnein, tek bir fiber kablo 144 fiber klndan oluabilir.
• Optik fiber kablo son derece güvenilir ve esnektir.
• Optik fiberin kablonun ömrü, (uydu iletiim sistemlerinin ömrü 10 yl olarak hesaplanmaktadr ) 25 yldan fazladr.
• Optik fiber kablonun çalma slar deiiklik gösterir ama tipik olarak bu deer -40C ila +80 C arasndadr.
4
1. Zayflama: Ik sinyali fiber üzerinde ilerlerken, emilme, dalma ve dier radyasyon kayplar nedeniyle optik gücünü kaybeder. Bir noktada, güç seviyesi, alcnn optik sinyal ile artalan gürültüsü arasnda ayrm yapmasn engelleyecek kadar zayflayabilir.
2. Bant genilii: Ik sinyali farkl frekanslardan olutuundan, fiber en yüksek ve en alçak frekanslar snrlandrr ve bilgi tama kapasitesini azaltr.
3. Dalma: Ik sinyali fiber üzerinde ilerlerken, k vurumlar (pulse) yaylr ya da geniler ve çok yüksek bit oranlarnda ya da çok uzun mesafeler üzerinden aktarmda bilgi tama kapasitesini azaltr.
5
1.2 Fiber Tasarm Bir optik fiber, etrafna plastik koruyucu zarf sarlm çok ince bir cam borudan oluur. Cam boruda iki parça vardr: borunun iç ksm (ya da çekirdei) ve etrafndaki tabaka (ya da zarf). Cam fiberin çekirdeine verilen k, çekirdek ile zarf arasndaki toplam iç k yansmas nedeniyle fiberin fiziki hattn takip eder..
Çekirdek
Zarf
6
1.3 letim lkeleri Bir k demeti, fibere küçük bir α açsyla girer. Fiber kablonun, çekirdei araclyla alma kabiliyeti (maksimum kabul edilir deer), saysal açkl ile belirlenir.
2 2
NA = sin α0 = n1 – n2
Burada α0 maksimum kabul açsdr (yani, n yansmas ile krlmas arasndaki snrdr), n1 çekirdek krlma indisi ve n2 de zarf krlma indisidir.
Çekirdek Zarf
1.3.1 In Yaylm Bir k demetinin optik fiberdeki yaylm, Snell-Descartes kanununa göre gerçekleir. Fiberin tam kabul konisine verildiinde n bir ksm, optik fiber üzerinden ilerler.
7
1.3.1.1 Krlma Krlma, birbirine benzemeyen iki iletim ortam arasndaki bir arayüzde k demetinin kvrlmas demektir. Eer α > α0 ise, k demeti tamamen krlr ve çekirdek tarafndan yakalanamaz.
n1 sin αi = n2 sin αr

In krlmas
1.3.1.2 Yansma Yansma, birbirine benzemeyen iki iletim ortam arasndaki arayüzde k demeti yönünde ani bir deiim olmasdr. Bu durumda, k demeti ilk çkt ortama geri döner.
Eer α < α0 ise, k demeti yanstlarak çekirdekte tutulmaya devam
eder.
8
1.3.1.3 Yaylm lkesi Ik demeti, fibere farkl açlardan girer ve ayn yolu izlemez. Fiber damarnn merkezine düük bir açdan giren k demetleri, fiberin merkezinde ksmen daha dolaysz bir yol seçecektir. Fiber çekirdeine yüksek bir açyla ya da fiber çekirdeinin d kenarna daha yakn bir noktadan giren k demetleri ise fiber üzerinde daha dolayl ve uzun bir yol seçecek ve fiberi çok daha yava geçecektir. Belirli bir giri açs ve giri noktas nedeniyle oluan her yol, bir mod yaratacaktr. Fiber üzerinde ilerledikçe bu modlardan her biri bir parça zayflayacaktr.
1.3.2 Hz In bir iletim ortamndaki hareket hz, o iletim ortamnn krlma indisi tarafndan belirlenir. Krlma indisi (n), boluktaki k hznn bir iletim ortamndaki k hzna orann temsil eden ve birimlerden olumayan (unitless) bir saydr.
n = c/v
Burada n, iletim ortamnn krlma indisidir, c boluktaki k hzdr (2.99792458 × 108 m/s), ve v iletim ortamndaki k hzdr.
Cam için, mesela fiber optik için, tipik n deerleri 1.45 i l e 1.55 arasndadr. Kural olarak, krlma indisi ne kadar yüksekse, iletim ortamndaki hz da o kadar azdr.
Cam
Boluk
100,000
9
• Corning® LEAF®
n = 1.468 at 1550 nm n = 1.469 at 1625 nm
• OFS TrueWave® REACH
n = 1.471 at 1310 nm n = 1.470 at 1550 nm
1.3.3 Bant Genilii Bant genilii, bir fiber optiin iletebilecei frekans aral olarak tanmlanmaktadr. Bant genilii, bir kanaln, belirli bir mesafe boyunca fiber optik üzerinde tanabilecek maksimum iletilen bilgi kapasitesini belirler. Bant genilii MHz•km olarak ifade edilir. Çok modlu fiberlerde, bant genilii esas olarak moda ait dalma ile snrlyken tek modlu fiberlerde neredeyse hiç bir snrlama yoktur.
dB/k m
Tek modlu fiber
MHz
10
1.4 Fiber Türleri Fiber, n üzerindeki hareketine (geçiine) bal olarak ya çok modlu ya da tek modlu olarak snflandrlr. Fiberin hangi tür olduu çekirdek ve zarfn çapyla ve n bunlardan geçi tarzyla yakndan alakaldr.
Fiber Optik
Cam fiber türleri
1.4.1 Çok Modlu Fiber Geni çekirdei, n hat boyunca farkl yollar (birden fazla mod) kullanarak iletilmesine imkan salar, bu yüzden çok modlu fiber moda ait dalma kar çok hassastr.
Ik kaynaklarna kolay balanabiliyor olmas, daha düük k kayna (verici) maliyeti olmas ve balangç fiber ucu hazrlama (connectorisation) ve uç birletirme süreçlerinin basit olmas çok modlu fiberin ana avantajlarndandr. Ancak, nispeten yüksek güç zayflamas ve düük bant genilii, n çok modlu fiber üzerinden uzun mesafelere tanmasn kstlamaktadr.
Çekirdek Çap 50 ila 100 µm
Zarf Çap 125 ila 140 µm
Çok modlu fiber yaps
Kaplama Çap 250 µm
11
1.4.1.1 Basmak ndisli Çok Modlu Fiber Basamak ndisli (SI) çok modlu fiber, k demetlerini tam yansma ile çekirdek ile zarf arasndaki snra yönlendirir. Krlma indisi, çekirdekte tek tiptir. SI çok modlu fiberin minimum çekirdek çap 50 ya da 62.5 µm iken, zarf çap 100 ile 140 µm ve saysal açkl da 0.2 ile 0.5 arasndadr.
Moda ait dalma nedeniyle, SI çok modlu fiberin dezavantaj, MHz•km ile bant genilii- uzunluk ürünü olarak ifade edilen ve çok düük olan, bant geniliidir. 20 MHz•km bant genilii, fiberin 20 MHz deerindeki bir sinyali 1 km’lik bir mesafe boyunca, 10 MHz sinyali 2 km boyunca, 40 MHz sinyali 0,5 km boyunca, vs, tamaya uygun olduunu göstermektedir.
SI çok modlu fiber, çounlukla yüksek güç düülerini kaldrabilen ksa mesafe balantlar için kullanlan plastik bir zarfla kaplanmtr.
Yaylm modlar
SI çok modlu fiber boyunca k yaylm
1.4.1.2 Derece ndisli Çok Modlu Fiber Derece indisli (GI) çok modlu fiber, tek tip olmayan ve dereceli olarak merkez eksenden zarfa doru azalan bir krlma indisine sahiptir. Çekirdein bu indis deiimi, k demetlerini fiber üzerinde sinüzoidal bir eriyle hareket etmeye zorlar.
12
En üst basamak modlarnn daha uzun bir yol katetmesi gerekecektir ama düük indis alanlarnda merkez eksenin darsnda bu modlarn hz artacaktr. Ayrca, en üst basamak modlar ile en düük basamak modlar arasndaki hz fark, GI çok modlu fiberlerde SI çok modlu fiberlere oranla daha az olacaktr.
Yaylm modlar
GI çok modlu fiberler için tipik güç zayflama deerleri:
• 850 nm’de 3 dB/km
• 1300 nm’de 1 dB/km
GI çok modlu fiberin tipik saysal açkl: 0.2’dir.
Derece indisli çok modlu fiber için tipik bant genilii – uzunluk ürünü deeri:
• 850 nm’de 160 MHz•km
• 1300 nm’de 500 MHz•km
Krlma indisi için tipik deerler:
• 850 nm’de 1.49 for 62.5 µm
• 850 nm’de 50 µm için 1.475 ve 1300 nm’de 50 µm için 1.465
13
Balatma Koullar Balatma koullar, fiber zayflamas ölçülürken optik gücün fiber çekirdeine nasl verildiine karlk gelmektedir.
deal balatma koullar, n tüm fiber çekirdei boyunca datld durumlarda oluur. Aslnda, çok modlu optik fiber balatma koullar, tipik olarak yetersiz doldurulmu veya fazla doldurulmu olmalaryla nitelendirilebilmektedir.
Yetersiz doldurulmu çok modlu fiberde k iletimi
Optik gücün büyük ksm, balatma noktas boyutu ve açsal dalmn fiber çekirdeinden küçük olmas nedeniyle (örnein kaynak bir lazer ya da dikey kaviteli yüzey mas yapan bir lazer [VCSEL] ise) fiberin çekirdeinde toplandnda, yetersiz doldurulmu olarak nitelendirilirler.
Ar doldurulmu çok modlu fiberde k iletimi
14
Balatma noktas boyutu ve açsal dalm, fiber çekirdeinden daha büyük olduunda (örnein kaynak k yayan bir diyot [LED] ise) ar doldurulmu koul meydana gelir. Fiber çekirdeinin dna çkan gelen k da fiber çekirdeinin kabul açsndan daha büyük açlarla gelen k da kaybolur.
Ik kaynaklar, zayflama ölçümlerini etkiler; öyle ki fiberi yetersiz dolduran k kayna, asl zayflama deerinden daha düük bir deer gösterirken, fiberi ar dolduran bir k kayna asl zayflama deerinden daha yüksek bir deer gösterir.
Yetersiz Doldurulmu / Ar Doldurulmu – Hangisi Daha yi? Ne yetersiz doldurulmu ne de ar doldurulmu olma durumu daha iyidir çünkü her iki koul da ölçümlerde sapmalara neden olur.
zin verilen kayp bütçesi beklenen bant geniliine göre daha fazla olduunda, ölçüm sapmalar kritik bir önem tamaz. Ama, kayp bütçesi izin verilen snrlarna yaklat zaman ölçüm sapmalar da önemi olmaya balar. Bu gibi bir durumda, yüzde 50 orannda bir sapma, ebekeyi onaylayamayacak kadar önemli olabilir ve hassas ölçümler yaplmas gerekebilir.
Uluslararas Elektroteknik Komisyonu (IEC) 61280-4-1 standardnn amac, zayflamadaki sapmann art/eksi yüzde 10 aralnda kalmasn garanti edebilmek için tavsiyelerde bulunmaktr.
Sahada, çeitli test ekipmannn yan sra IEC 6128-4-1 uyumlu test ekipmannn da kullanlmas zayflama ölçümlerinin >1 dB kayp için yüzde ±10 ve <1 dB kayp içinse yüzde ±0.07 aralnda kalmasn salayacaktr.
Çevrili Ak Haziran 2009’da yaynlanan IEC 62180-4-1 standardnn ikinci basksnda belirtilen parametre, Çevrili Ak (EF) olarak adlandrlmtr. EF, gücün fiber çekirdeinde datmyla, balatma noktas boyutuyla (yar çap) ve açsal dalmla alakaldr.
15
EF, belirli bir fiber çekirdek yar çapnda tanan güç ile verilen toplam güç arasndaki orana eittir. Örnein, aadaki resimde, 15mm yarçapta tanan güç (açk mavi renk) gösterilmektedir. 15mm’deki EF deeri, o orta ksmda tanan k miktar ile tüm çekirdee (sar renkli daire) yaylan toplam k miktar arasndaki orana eittir:
50 µm-fiber çekirdeinin 5 µm yarçapndaki EF deerini gösteren resim.
IEC 61280-4-1 Standard IEC 61280-4-1 standardndaki öneriler, fiber çekirdeinin önceden tanmlanm dört yar çapnda (10, 15, 20, and 22 m) ve herbir dalga boyu (850 ve 1300 nm) için alnan EF deerlerinin tanml alt ve üst snrlarna dayanmaktadr.
50 µm-çekirdein aydnlatlm merkezi
1.4.1.4 Çok Modlu Fiber Türleri Uluslararas Telekomunikasyon Birlii (ITU-T) G.651 ve Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) 802.3 standartlar, GI çok modlu fiber optik kablonun özelliklerini tanmlamaktadr. Gigabit Eternet (GigE) ve 10 GigE de dahil çok modlu uygulamalarda artan bant genilii talebi sonucunda, Uluslararas Standartlatrma Örgütü (ISO) on farkl snf belirlemitir:
ITU-T G.651 standardnn ISO snflarnn karlatrlmas
Standartlar Özellikler Dalga boylar Uygulamalar
G.651.1 ISO/IEC 11801:2002 (OM1) amd 2008
Mevcut GI çok modlu fiber
850 ve 1300 nm Eriim alarnda veri iletiimi
G.651.1 ISO/IEC 11801:2002 (OM2) amd 2008
Mevcut GI çok modlu fiber
850 ve 1300 nm Eriim alarnda video ve veri iletiimi
G.651.1 ISO/IEC 11801:2002 (OM3) amd 2008
Lazer ile iyiletirilmi: GI çok modlu fiber; 50/125 µm maksimum
850 nm için iyiletirilmi Yerel Alan ebekelerinde (LAN) GigE ve 10 GigE iletimleri (300 m’ye kadar)
G.651.1 ISO/IEC 11801:2002 (OM4) amd 2008
VCSEL ile iyiletirilmi 850 nm için iyiletirilmi Veri merkezlerinde 40 ve 100 Gbps iletimler
1.4.1.5 50 μm ile 62.5 μm Çok Modlu Fiber Karlatrmas
Optik iletim, 1970’lerde ilk sahada kullanlmaya balandnda, optik hatlar, hem ksa hem de uzun aralklar için 50 µm çok modlu frekans yönlendiricilere göre yaplmt. 1980’lerde, lazerli tek modlu fiberler piyasaya sürüldü ve hemen uzun mesafeler için tercih edilen seçenek haline geldi. Bu arada, çok modlu frekans yönlendiriciler, yerel alar ve 300 ila 2000 m mesafelerde bina ve kampüs ana omurga kablolarn birbirine balamak için en maliyet etkin çözüm oldu. Bir kaç yl sonra, yerel alarda kullanlmaya balanan yeni uygulamalar, LED’lerden daha fazla k gücü tutabilme kabiliyeti yüzünden 2000 m mesafede 10 Mbps tayabilen 62,5 µm çok modlu fiberlerin piyasaya girmesine neden olan 10 Mbps de dahil daha yüksek veri oranlarn zorunlu kld. Ayn zamanda, daha yüksek olan saysal açkl, kablolama ilemini kolaylatrmakta ve kablo gerginliinden kaynaklanan sinyal zayflamasn snrlandrmakta idi. Bu iyiletirmeler, 62.5 µm çok modlu fiberi ksa mesafe LAN’lar, veri merkezleri ve 10 Mbps ile çalan kampüsler için ilk tercih haline getirdi.
17
Günümüzde, Gigabit Eternet (1 Gbps) standart olarak kullanlmaktadr ve 10 Gbps de yerel alarda daha sk kullanlmaya balanmtr. Artk 26 m (maksimum) üzerinden 10 Gbps’yi destekleyen 62.5 µm çok modlu fiber, performans snrlarna ulam durumda. Bu snrlar, VCSEL ad verilen yeni ve ekonomik lazer tasarmlarnn ve 850 nm lazer ile iyiletirilmi, küçük 50 µm fiber çekirdeinin piyasaya sürülmesini hzlandrd.
Arttrlm veri oranlarna ve daha büyük bant geniliklerine duyulan talep, 50 µm lazer ile iyiletirilmi, 2000-MHz•km bant genilii ve uzun mesafelerde yüksek hzl veri oran sunan fiberlerin daha yaygn bir ekilde kullanlmasna neden olmustur. Yerel a tasarmlarndaki akmlar, gelecekte olabilecek deiimlerden daha az etkilenecek altyaplar oluturabilmek için omurga segmanlarn bu tür fiberlerle kablolama eilimindeler.
1.4.1.6 Veri letiim Oran ve letim Uzunluklar
Fiber kablolar döerken, montajn boyutlarnn iyi ayarlanm ve gelecekteki ihtiyaçlar karlayabilecek seviyede olmasn salamak için mesafe boyunca bant genilii açsndan kapasitelerinin bilinmesi önemlidir.
lk adm olarak, iletim mesafesinin ISO/IEC 11801 standardndaki Ethernet a balantlar için önerilen mesafeler tablosuna göre ayarlanmas düünülebilir. Bu tablo, herhangi bir cihaz, lif kaynak, konnektör ya da sinyal iletimini etkileyebilecek baka herhangi bir kayp olmadan kablonun kesintisiz olarak uzayp gittiini varsayar.
A Uygulamas (IEEE 802.3)
Nominal letim Dalga boyu
50 μm fiber 62.5 μm fiber
10BASE-SR/SW 850 nm 300 m 33 m
10BASE-LX4 1300 nm 300 m 300 m
kinci adm olarak, mevcut uzaklkta sinyalin güvenilir bir ekilde iletilebilmesi için kablo altyapsnn maksimum kanal zayflama deerini dikkate almas gerekmektedir. Bu zayflama deeri, aadakiler de dahil olmak üzere uçtan uca kanal kayplarn da hesaba katmaldr:
18
• Çok modlu fiberler için 850 nm’de 3.5 dB/km ye ve 1300 nm’de 1.5 dB/km’ye denk gelecek ekilde fiber zayflama profili (ANSI/TIA-568-B.3 ve ISO/IEC 11801 standartlarna göre).
• Lif kaynaklar (tipik olarak en çok 0.1 dB kayba kadar), konnektörler (tipik olarak en çok 0.5 dB kayba kadar), sk karlalan dier kayplardr.
Maksimum kanal zayflamas, ANSI/TIA-568-B.1 standardnda aadaki gibi tanmlanmaktadr:
10 Gigabit Dalga boyu Maksimum Kanal Zayflamas (dB) ANSI/TIA-568-B.1’e göre
62.5 μm(1) MM 50 μm(3) MM 850 nm Lazer- optimize 50 μm MM
9 μm SM
10GBASE-LX4 1300 2.5 2.0(5) 2.0 6.6
(1) Uygulama, 850nm’de 200/500 MHz•km bant genilii ile 62.5 µm fiber tanmlyor (2) 160/500 MHz•km moda ait bant genilii olan fiber için 2.6 dB (3) Uygulama, 850nm’de 500/500 MHz•km bant genilii olan 50 µm fiber tanmlyor. (4) 400/400 MHz•km moda ait bant genilii olan fiber için 2.2 dB (5) 400/400 MHz•km moda ait bant genilii olan fiber için 2.0 dB
1.4.2 Tek Modlu Fiber Tek modlu fiberlerin avantaj, bant genilii ve zayflama açsndan daha yüksek performansa sahip olmalardr. Tek modlu fiberin küçültülmü çekirdek çap, tek bir yaylma moduyla snrlayarak moda ait dalmay tamamen ortadan kaldrr.
Uygun dalma dengeleyici bileenlerle, tek modlu fiber 10 ila 40 Gbps veya üzerindeki sinyalleri uzun mesafelerde tayabilmektedir. Sistem tama kapasitesi, fibere, hafif farkllklar gösteren dalga boylarna sahip çoklu sinyaller verilmesiyle (dalga boyu bölmeli çoullama) daha da arttrlabilir.
Tek modlu fiberin küçük çekirdek ebat nedeniyle, etkin bir balant yapabilmek için genellikle daha pahal k kaynaklar ve ayar sistemleri gerekmektedir. Ayrca, lif kaynak ve balangç fiber uç hazrl da hassas ilemlerdir. Gene de, yüksek performansl sistemler ya da bir kaç kilometreden uzun olan sistemler için, tek modlu fiber en iyi çözümdür.
19
8 ila 12 µm çekirdek ve 125 µm zarf aralnda tipik tek modlu fiber boyutlar. Tek modlu fiberin krlma indisi tipik olarak 1.465’tir.
Çekirdek Çap 8 ila 12 µm
Zarf Çap 125 µm
Kaplama Çap 250 µm
Tek modlu fiber yaps
Tek modlu fiberin küçük çekirdek çap, yaylma modu saysn azaltmaktadr. Dolaysyla çekirdekten her seferinde sadece bir k demeti yaylmaktadr..
1.4.2.1 Mod Alan Çap Tek modlu bir fiberin Mod Alan Çap (MFD), fiberin k enerjisinin büyük ksmnn geçtii ksm olarak açklanabinilir. MFD fiziki çekirdek çapndan daha büyüktür. Yani, fiziki çekirdei 8 µm çapnda olan bir fiber 9.5 µm ebatnda bir MFD verebilir. Bunun nedeni, k enerjisinin bir ksmnn zarftan da geçiyor olmasdr.
Ik Enerjisi
MFD
20
Daha büyük mod alan çaplar, kaynak srasnda yanal kaymaya kar daha az hassasiyet göstermektedir ama montaj ya da kablolama srasnda meydana gelen kvrlmadan kaynaklanan kayplara kar da daha hassastrlar.
Etkin Alan Etkin alan, mod alan çapn tanmlamak için kullanlan baka bir terimdir. Etkin alan, fiberin mod alan çapna karlk gelen ksmn ifade eder.
Etkin Alan
Tek modlu fiberin etkin alan
Etkin alan (ya da mod alan çap), direk fibere enjekte edilen k gücü younluuna bal dorusal olmayan etkileri direk etkiler. Güç younluu ne kadar yüksekse, dorusal olmayan etkilerin oran da o kadar yüksektir.
Fiberin etkin alan, k gücünün younluunu belirler. Belirli bir güç seviyesinde, küçük bir etkin alan yüksek bir güç younluu salayacaktr. Akabinde, daha büyük bir etkin alan için güç daha iyi datlr ve güç younluu da daha az önemlidir. Baka bir deyile, etkin alan ne kadar küçük olursa, dorusal olmayan etkilerin oran da o kadar yüksek olacaktr.
Standart tek modlu bir fiberin etkin alan yaklak 80 µm’dir ve dengeleme fiberlerde 30 µm’ye kadar düebilir. Bir fiberin etkin alan, Corning’in LEAF (Büyük Etkin Alan Fiberi için) fiberlerinde olduu gibi çou zaman fiberin adnda belirtilmektedir.
21
1.4.2.2 Tek Modlu Fiber Türleri Zayflama aralklarna, renk dalm (CD) deerlerine ve polarizasyon modu dalm (PMD) katsaylarna göre snflandrlan farkl tek modlu fiber türleri vardr. ITU-T, tek modlu fiberleri snflandrmak için bir dizi standart belirlemitir.
G.652: Tek modlu optik fiber ve kablo özellikleri
Özellikler Dalga Boyu Kapsamas Uygulamalar
G.652.A Maksimum PMD = 0.5 ps/km 1310 ve 1550 nm bölgeleri (O ve C bantlar)
G.957 ve G.691’de önerilen STM-16’ya kadar , 40 km’ye kadar (Ethernet) 10 Gbps ve STM-256 için G.693’de belirtilenler gibi uygulamalar destekler.
G.652.B 1625 nm’de belirtilen maksimum zayflama. Maks. PMD = 0.2 ps/km
1310, 1550, ve 1625 nm bölgeleri (O ve C+L bantlar)
G.691 ve G.692’de STM-64’e kadar baz yüksek bitli uygulamalar ve G.693’te ve G.959.1’te baz STM-256 uygulamalarn destekler. Uygulamaya bal olarak renk dalm yaplmas gerekebilir.
G.652.C 1383 nm’de belirtilen maksimum zayflama (1310 nm’ye eit veya altnda). Maks. PMD = 0.5 ps/km
O ila C bantlar G.652.A ile benzerdir fakat bu standart, 1360 ila 1530 nm arasnda uzatlm bir dalgaboyunun baz ksmlarnda iletime izin vermektedir. CWDM sistemleri için uygundur.
G.652.D 1310 ila 1625 nm’de belirtilen maksimum zayflama. 1383 nm’de (eit ya da 1310 nm’nin altnda) belirtilen maksimum zayflama Maks. PMD = 0.2 ps/km
Geni bant kapsama (O ila L bantlar)
G.652.B ile benzerdir ama bu standart1360 ila 1530 nm arasnda uzatlm bir dalgaboyunun baz ksmlarnda iletime izin vermektedir. CWDM sistemleri için uygundur..
G.653: Dalm kaydrmal, tek modlu fiber optik ve kablo özellikleri
Özellikler Dalga Boyu Kapsam Uygulamalar
G.653.A 1550 nm’de sfr renk dalm deeri.. 1550 nm’de maksimum zayflama 0.35 dB/km. Maks. PMD = 0.5 ps/km
1550 nm 1550 nm’de uzun mesafelerde yükset bit oranl uygulamalar destekler.
G.653.B Aadaki hari. G655.A ile ayn: Maks. PMD = 0.2 ps/km
1550 nm 2003 ylhnda düük PMD katsays ile piyasaya sürülen bu standart, G.653’ten daha yüksek bit oranl iletim uygulamalarn desteklemektedir.
G.655: Sfrdan farkl dalm kaydrmal, tek modlu fiber optik ve kablo özellikleri
Özellikler Dalga Boyu Kapsam Uygulamalar
G.655.A Sadece 1550 nm’de maksimum zayflam belirtilmi. CD deeri G.655.B ve G.655.C’dekinden daha düük. Max PMD = 0.5 ps/km
C bantlar 200 GHz kadar düük kanal aral ile C bantlarnda DWDM iletim (G.692) uygulamasn destekler.
G.655.B Maximum attenuation specified at 1550 and 1625 nm. Higher CD value than G.655.A. Max PMD = 0.5 ps/km
1550 and 1625 nm regions (C+L bands)
100 GHz kadar düük kanal aral ile C+L bantlarnda DWDM iletim (G.692) uygulamasn destekler.
G.655.C Maximum attenuation specified at 1550 and 1625 nm. Higher CD value than G.655.A. Max PMD = 0.2 ps/km
From O to C bands G.655.B ile benzerdir ama bu standart, daha yüksek bit orada STM-64/OC-1992 (10 Gbps) için daha uzun mesafelerde iletim uygulamalarn destekler. Ayrca, STM-256/OC-568 (4 Gbps) için uygundur.
22
Yeni G.656 standard (06/2004), G.655’in bir uzants olmakla birlikte, spesifik olarak S, C ve L bantlar üzerinden iletim için daha geni dalga boyu araln ele almaktadr.
G.656: Geni bant tama için sfrdan farkl dalm kaydrmal fiber özellikleri
Özellikler Dalga Boyu Kapsam Uygulamalar
G.656 1460, 1550, and 1625 nm’de belirtilen maksimum zayflama. 1460 ile 1625 arasnda minimum CD deeri of 2 ps/nm•km. Maks. PMD = 0.2 ps/km
S, C, ve L bantlar Hem CWDM hen de DWDM sistemlerini destekler
G.657: Eriim a için eilme kayb duyarsz tek modlu fiber özellikleri Özellikler Dalga Boyu Kapsam Uygulamalar
G.657.A 15 mm yar çapta, 10 tur, 0.25 dB maks. at 1550 nm, 1 dB max at 1625 nm
Geni bant kapsama (0 ila L bantlar)
Makro eilme, kayp, ve G.652D^ye benzer dier parametreler açsndan optimize edilmi eriim montaj
G.657. B 15 mm yar çapta, 10 tur, 0.03 dB maks 1550 nm’de 0.1 dB maksimum 1625 nm;de
Geni bant kapsama (0 ila L bantlar)
Çok ksa eilme yarcaplar ile optimize edilmi eriim montaj
Polirazasyon korumal tek modlu fiber ve plastik fiber gibi, bu dokümann kapsam dnda kalan farkl fiber türleri de vardr.
1.4.3 Tek Modlu ve Çok Modlu Fiber Karlatrmas Aadaki tabloda tek modlu ve çok modlu fiberlerin ksa bir karlatrmas yaplmaktadr:
Tek modlu ve çok modlu fiber karlatrmas
Çok Modlu Tek Modlu
Fiber maliyeti Pahal Daha az pahal
letim ekipman Temel ve düük maliyetli (LED) Daha pahal (lazer diyod)
Zayflama Yüksek Düük
letim dalga boylar 850 ila 1300 nm 1260 ila 1650 nm
Kullanm Daha büyük çekirdekli, daha kolay tanr Balantlar daha hassatr
Mesafe Yerel alar (< 2 km) Eriim / orta / uzun çekmeli alar (> 200 km)
Bant genilii Snrl bant genilii (çok ksa mesafelerde 100G) Neredeyse sonsuz bant genilii (> 1 Tbps DWDM)
Sonuç Bu fiber daha maliyetli fakat a datm nispeten ucuz.
Yüksek performans salyor ama a inas pahal.
23
23
1.5 Ik letimi Fiber optikte k iletimi üç temel unsuru kullanr: bir verici, bir alc ve sinyali bir noktadan dierine aktaran bir iletim ortam. Fiber optik kullanlmasyla sistemde zayflatma ve dalm meydana gelir. Zayflama, alcnn güç gereksinimlerini karlayabilmek için vericinin güç gereksinimlerini arttrma eilimindedir. Öte yandan dalm ise fiber üzerinden iletilebilen verilerin bant geniliini snrlar.
1.5.1 Zayflama Ik sinyali bir fiberden geçerken, güç seviyesinde düü meydana gelir. Güç seviyesindeki düü, desibel (dB) cinsinden ya da uzaklk birimi bana düen kayp oran (dB/km) olarak ifade edilir.
1.5.1.1 Fiber Spektral Zayflama Fiber optik üzerinde k iletiminin iki ana kayp mekanizmas k emilimi ve saçlmdr.
Ik Emilimi Enerjisi moleküler rezonans ve dalga boyu katklar nedeniyle sya dönütürüldüünden k, fiber malzeme tarafndan emilir. Örnein, hidrojen ve hidroksit rezonans yaklak 1244 ve 1383 nm’de meydana gelmektedir.
Rayleigh Saçlm Saçlm da, özellikle de Rayleigh saçlm, zayflamaya ilave etki yaratr. Saçlm, k enerjisinin tüm yönlere datlmasna ve bu esnada bir ksmnn fiber çekirdeinden dar kaçmasna neden olur. Bu k enerjisinin küçük bir ksm, tekrar çekirdee yönlenir ve buna da geri saçlm denir.
leri doru k saçlm (Raman saçlm) ve geri doru k saçlm (Brillouin saçlm), yükek güç koullar altnda optik materyallerde meydana gelebilen dier iki saçlm kstlamalardr.
24
Zayflama, fiber türüne ve dalga boyuna baldr. Örnein, Rayleigh saçlm, dalga boyunun dördüncü gücüyle ters orantldr. Eer fiberin emilim spektrumu, lazerin dalga boyuna göre grafiklendirilirse, fiberin baz özellikleri tespit edilebilir. Aadaki grafikte enjekte edilen n dalga boyu ile fiberin toplam zayflamas arasndaki iliki gösterilmektedir.
Zayflama (dB/km)
0 Dalga Boyu (µm)
0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
Dalga boyunun bir ilevi olarak fiberde zayflama
25
820 – 880 nm (1inci pencere)
S Band 1460 – 1530 nm
O Band 1260 – 1360 nm (2inci pencere)
C Band 1530 – 1565 nm (3üncü pencere
E Band 1360 – 1460 nm
L Band 1565 – 1625 nm
U Band 1625 – 1675 nm
Grafikte verilen OH- sembolü, 950, 1244 ve 1383 nm dalga boylarnda, fiber optik kablo materyalindeki hidrojen ve hidroksit iyonlarnn bir zayflamaya neden olduunu göstermektedir. Bu iyonlar, ya bir kimyasal reaksiyon nedeniyle ya da ortamdaki nemlilikten dolay kablo materyaline giren sudan kaynaklanmaktadr. Standart tek modlu fiber optik kablo için su üst snrna bal olarak zayflamann dalga boyu ile deimesi genellikle 1383 nm civarnda meydana gelir. malat süreçlerinde salanan son ilerlemeler, 1383 nm su tepe deerinin üstesinden gelmeyi baarm ve böylece alçak su tepe deerli fiber (LWPF) üretilmeye balanmtr. Bu tür fiber örnekleri arasnda Corning SMF-28e ve Lucent’in OFS AllWave fiberleri yer almaktadr.
1.5.1.2 Balant Kayb Mekanizmalar Tam bir sinyal zayflamas salamak amacyla, fiber optik balama için pasif bileenlerin ve balant kayplarnn etkileri, fiberin kendisinde bulunan zayflamaya eklenmelidir. Bu zayflama (ya da kayp), ilgili bir dalga boyunda, ölçülmekte olan fiberin girdi gücü ile çkt gücü arasndaki oran olarak tanmlanr ve genellikle desibel ile gösterilir.
26
Katklar
Balam
Balant kayb mekanizmalar
1.5.1.3 Mikro Eilmeler ve Makro Eilmeler Mikro eilmeler ve makro eilmeler, montaj yaplan kablo sistemlerinde sk karlalan sorunlardr çünkü sinyal gücü kaybna neden olabilmektedirler.
Fiber çekirdei eksenden saptnda mikro eilme meydana gelir ve bu, imalat hatalarndan, fiberin döenmesi srasnda yaanan mekanik kstlamalardan ve fiberin tüm ömrü boyunca görülen çevresel deikenlerden (örnein s, nem ya da basnç) kaynaklanabilir. “µc” iareti, mikro eilmesi olan bir fiberi ifade etmektedir.
Makro eilme ise fiberde meydana gelen büyük eilmelere (yar çap 2 mm’den büyük olanlara) denir. Aadaki grafikte, eilme yar çapnn (R) sinyal kayb üzerindeki etkisini dalga boyunun bir ilevi olarak göstermektedir.
27
Kayp (dB)
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
R = 20 mm
R = 25 mm
Makro ve mikro eilmelerin fiber üzerindeki etkileri
Örnein, 25 mm makro eilme yar çap olan bir fiberin sinyal kayb 1625 nm’de 2 dB ama 1550 nm’de sadece 0.4 dB olacaktr.
Sinyal kaybn hesaplamann bir baka yolu da tipik fiber zayflama katsaysn (aada gösterildii gibi belirli bir dalga boyuna göre) eilme kaybna eklemektir.
dB/km
Eilmi ve eilmemi fiberler için tipik zayflama katsaylar
28
Yukardaki grafikte de gösterildii gibi, eer L band (1565 – 1625 nm) ya da U band (1625 – 1675 nm) kullanlrsa, bandn üst snrna kadar olan iletim dalga boylarnda kayp testi yaplmas gerekir. Bu nedenle, 1625 nm test kabiliyetine sahip yeni test ekipman gelitirilmitir. A montajlarnda en önemli fiber parametreleri, lif kaynak kayb, balant kayb ve optik geri dönü kaybdr (ORL), dolaysyla doru test ekipmannn temin edilip kullanlmas gerekir.
1.5.2 Dalm letim srasnda sinyali etkileyen bir baka faktör de iletim için müsait olan etkin bant geniliini azaltan dalmdr. Üç ana tip dalm vardr: moda ait dalm, renk datm ve polarizasyon modu dalm.
Toplam Fiber Dalm
Fiber dalm tipleri
1.5.2.1 Moda Ait Dalm Moda ait dalm tipik olarak çoklu mod fiberlerde olur. Fibere saysal açklk içerisinde çok ksa bir k darbesi enjekte edildiinde, enerjinin tamam ayn anda uca ulaamaz. Farkl salnm modlar, farkl uzunluklardaki yollar kullanarak enerjiyi fiberden aa doru tar. Örnein, 50 µm çekirdei olan çok modlu bir fiberde yüzlerce mod olabilir. Farkl k yolu uzunluklar ile yaylan darbeye moda ait dalm ya da daha basit bir ifadeyle çok modlu dalm denir.
29
SI çok modlu fiberde moda ait dalm
1.5.2.2 Renk Dalm Renk dalm (CD), bir k darbesinin her biri fiber boyunca farkl hzlarda hareket eden farkl dalga boylarndan olumasyla meydana gelir. Bu farkl yaylm hzlar, alcya ulatnda k darbesini genileterek sinyal-gürültü orann (SNR) azaltp bit hatalarn arttrr.
Darbe Yaylm
CD k kaynandaki farkl dalga boylarndan kaynaklanan Rend Dalm (CD)
30
Bir fiberin CD deeri, bir nanometre (nm) ile birbirinden ayrlm iki dalga boyu bileeninin ilgili var gecikmesini (ps cinsinden) temsil etmektedir. Bu hususta dikkate alnmas gereken dört parametre vardr:
• Bir dalga boyunun ps/nm cinsinden ifade edilen CD deeri (CD, dalga boyunun bir ilevi olarak deiebilir).
• CD kat says (D olarak adlandrlr)— ps/(nm x km) olarak ifade edilen bir kilometrelik tipik bir mesafeye göre standartlatrlmtr.
• CD meyili (S)— dalga boyunun bir ilevi olarak CD deiim miktarn temsil eder, ps/nm² cinsinden ifade edilir.
• CD meyil katsays— deer, ps/(nm² x km) olarak ifade edilen bir kilometrelik tipik bir mesafeye göre standartlatrlmtr.
Sfr datm dalga boyu λ0, nm olarak ifade edilir ve CD deeri sfra eit olan bir dalga boyu olarak tanmlanr. Bu dalgaboyunda çalmak, CD ortaya çkarmaz fakat tipik olarak, DWDM sistemlerindeki optik dorusalszlk ve dört dalga kartrma etkisinden kaynaklanan bir takm skntlar ortaya koyar. Bu dalga boyundaki meyil sfr datm meyili (S0) olarak tanmlanr.
Hem datm katsays (bir kilometre olarak standartlatrlmtr) hem de meyil, fiberin uzunluuna baldr. CD esasen imalat sürecine baldr. Kablo imalatçlar, farkl uygulama ve ihtiyaçlar için standart fiber, datm kaydrmal fiber ya da sfr olmayan datm kaydrmal fiber gibi farkl fiber türleri türleri tasarlarken CD’nin etkilerini de dikkate alrlar.
1.5.2.3 Polarizasyon Modu Dalm Polarizasyon modu dalm (PMD), iletim orannn büyüklüünü etkileyen temel bir tek modlu fiber özelliidir. PMD,birbirine düey iki polarizasyon eksenine bölünen, enerjinin bir dalga boyundaki yaylm hzlar arasndaki farktan kaynaklanr (aadaki emada gösterildii gibi). PMD’nin esas nedeni, fiber tasarmnn ovallii ve fiber üzerine harici olarak uygulanan gerilimlerdir (makro eilme, mikro eilme, bükülme ve s deiimleri).
31
e
V1
DGD
V2
Bir fiber üzerindeki PMD (ya da diferansiyel grup gecikmesi) etkileri
PMD, ayn zamanda tüm diferansiyel grup gecikmelerinin (DGD) ortalama deeri olarak da anlmaktadr ve piko saniye (ps) cinsinden ifade edilir. Ayrca, mesafenin kareköküyle ilgili olan ve ps/√ km cinsinden ifade edilen PMD katsays olduu da söylenebilir.
PMD (ortalama DGD), fiber boyunca iletildiinde, iletim darbesinin genilemesine neden olur. Bu kstlama da , sapmaya neden olarak optik sistemin bit hata orann (BER) arttrr. PMD’nin sonucu, bir hat üzerindeki iletim orann snrlyor olmasdr. Bu yüzden fiber optik hattn bit oran snrlarn hesaplayabilmek için PMD deerinin bilinmesi önemlidir.
1.5.3 Optik Geri Dönü Kayb (ORL)
1.5.3.1 Tanm ORL, komple optik yelpazeden tekrar kaynaa yanstlan toplam k gücünü temsil etmektedir ve fiberin kendisinden gelen geri saçlm ile birlikte tüm balant ve sonlardan yanstlan da kapsamaktadr. Desibel (dB) cinsinden ifade edilen ORL, fiberin balangcnda yansyan gücün hat sonuna varan güce logaritmik oran olarak tanmlanr.
P ORL = 10Log — (≥ 0)
Pr
Burada, P0 yaylan güç ve Pr ise yanstlan gücü ifade eder (Watt (W) cinsinden).
32
Yüksek ORL seviyesi, baz iletim sistemlerinin performansn düürecektir. Örnein, yüksek geri yansma, analog video sinyalinin kalitesini ciddi ekilde etkileyerek video görüntü kalitesinin dümesine neden olabilir.
ORL deeri ne kadar yükselirse, yanstlan güç o kadar düecek, dolaysyla yansmann etkisi de o kadar az olacaktr. Bu nedenle, 40 dB olan bir ORL deeri, 30 dB olan bir ORL deerinden daha iyidir. Bir konnektörün yansma oran negatif bir deer olarak ifade edilirken, ORL’nin pozitif desibel deeri olarak ifade edildii unutulmamaldr.
1.5.3.2 Mesafe ya da Zayflama Etkisi Olayn yansma deeri de verici terminaline olan uzakl da toplam ORL deerini etkiler.
Fiberin boyu uzadkça, fiber tarafndan geri saçlan toplam k miktar da artacak ve fiber ucu yansmas azalacaktr. Bu nedenle, ara yansma olaylar olmayan ksa bir fiber hatt için fiber ucu yansmas, toplam ORL’ye yapaca en etkili katkdr çünkü yanstlan n miktar fiber tarafndan çok zayflatlmaz.
Öte yandan, uzun bir fiberin ya da çok zayflatlm bir hattn uç yansmas, emilim ve saçlm etkileri ile zayflatlr. Bu durumda, geri saçlm toplam ORL’ye yaplan ana katk olacak ve uç yansmasnn etkilerini snrlayacaktr.
Aadaki grafikte, hem sonlandrlm fiber (uç yansmas olmayan) hem de sonlandrlmam fiber (yüzde 4 cam – hava geri yansmas olan ya da 14dB) için toplam ORL (yansma oran ve geri saçlm) gösterilmektedir. 40 km’nin altndaki mesafelerde sonlandrlm ve sonlandrlmam fiberlerin ORL deerleri arasndaki fark çok kayda deerdir.
Fakat, daha uzun mesafeler (daha büyük kayplar) için toplam ORL, neredeyse birbirine etir.
33
km
5 10
sonlandrlmam bir fiber için 1550nm’de ORL
Sonlandrlm ve sonlandrlmam fiber için 1550nm’de mesafe ilevi olarak ORL
Toplam ORL üzerindeki yansma olaylarnn önemi sadece fiber hatt üzerinde nerede meydana geldiklerine deil ayn zamanda yansma ile aktif iletim ekipman arasndaki ilikiye de baldr.
1.5.3.3 Yüksek ORL Deerlerinin Etkileri Eer ORL deeri çok yüksekse (düük dB deeri varsa), o zaman k, lazer diyodun boluunda yanklanarak istikrarszla neden olabilir. Yüksek ORL deerleri pek çok farkl etki yaratabilmektedir:
• letici gürültüsünü arttrarak, analog video iletim (CATV) sistemlerinde optik sinyal-gürültü orann (OSNR) azaltr ve dijital iletim sistemlerinde BER’i yükseltir.
• Ik kayna parazitini arttrarak lazerin merkezi dalga boyunu deitirir ve çkt gücünü çeitlendirir.
• Vericinin zarar görme olasl artar.
ORL deerinin düürülmesine imkan salayan ya da yüksek ORL deeriyle balantl istenmeyen etkileri snrlandran çözümler arasnda unlar yer almaktadr:
• 8° açl, temizlenmi kontaklar (APC) gibi düük yansmal konnektörler; yüksek dönü kayb (HRL) olan konnektörler, veya çok iyi temizlenmi kontaklar (UPC) kullanlabilir.
• Geri yansma seviyelerini azaltmak için lazerin yaknnda optik yaltclar kullanlabilir.
34
1.5.4 Dorusal Olmayan Etkiler Fiberin yüksek güç seviyesi ve küçük etkin alan, genellikle dorusal olmayan etkilere neden olur. Güç seviyesinde ve optik kanal saysndaki artla, dorusal olmayan etkiler iletim sistemlerinde sorunlu faktörler haline gelebilmektedir. Bu analog etkileri, iki snfa ayrabiliriz.
1. Krlma indisli kstlama, krlma indislerindeki deiiklikler araclyla faz modülasyonuna neden olur:
• Öz-faz modülasyonu (SPM)
• Uyarlm Raman saçlm (SRS)
• Uyarlm Brillouin saçlm (SBS)
1.5.4.1 Krlma ndis Kstlamas Dorusal olmayan etkiler, krlma indisin’in dorusal olmayan ksmna baldr ve yüksek sinyal gücü seviyeleri için krlma indisinin artmasna neden olur. Erbiyum katkl fiber yükseltici (EDFA) arkasnda, yüksek çkt FWM, SPM ve XPM gibi dorusal olmayan etkiler yaratabilir.
Dört dalga kartrc (FWM) FWM, üç farkl kanal dördüncü bir kanal oluturduu zaman meydana gelen hayalet kanallar olarak adlandrlm üç sinyal frekansndan (λ123 = λ1 + λ2 – λ3) istenmeyen sinyaller üreten bir parazit kstlamasdr.
Yukardaki formüle göre yeni bir kanal oluturmak için bu kanallar birletirmenin farkl yollar vardr. Ayrca, sadece iki kanaln üçüncü bir kanal oluturabileceini de unutmayn.
35
113 112 223 221 223 331
Bir fiber üzerindeki sinyalin FWM’si.
Yüksek güç seviyeleri nedeniyle, FWM etkileri, asl sinyal kanal saysna bal olarak bir dizi hayalet kanal üretir (bunlardan bazlar asl sinyal kanallaryla çakr). Örnein, dört kanall bir sistem 24 adet istenmeyen hayalet kanal ve 16 kanall bir sistem ise 1920 adet istenmeyen hayalet kanal üretecektir. Dolaysyla, DWDM sistemlerinde en ters dorusal olmayan etkilerden biri FWM’dir
Dalm kaydrmal fiber kullanan sistemlerde, 1550 nm civarnda ya da sfr datm dalga boyunda iletim yaplrken FWM çok ciddi bir sorundur. Ayn hzda ya da grup hznda ve uzun bir süre boyunca ayn fazda hareket eden farkl dalga boylar, FWM etkilerini azaltacaktr. Standart fiberlerde (dalm kaydrmasz fiber), 1550 nm civarnda belirli bir miktar CD meydana gelir ve bu da farkl grup hzlar olan farkl dalga boylar olumasna neden olarak FWM etkilerini azaltr. Düzensiz kanal aral kullanlmas da FWM etkilerinde bir azalma salayabilmektedir.
Öz Faz Modülasyonu (SPM) SPM, bir sinyalin kendi faznda sahip olduu ve sinyalin yaylmasyla sonuçlanan etkidir. Yüksek sinyal younluklarnda, n kendisi, fiberin krlma indisinde Kerr etkisi olarak bilinen yerel deiken deitirmeler oluturmaktadr. Bu fenomen, ayn kanalda zaman-deiken bir faz üretir. Zaman-deiken krlma indisi, iletilen dalga boyunun/boylarnn fazn modüle ederek iletilen optik darbenin dalga boyu spektrumunu geniletir.
36
Denklemde L hat mesafesi, S fiber kesiti ve P optik gücü ifade etmektedir.
= 2—π × —L— λ S × P
Sonuç, sinyal art kenarnda daha ksa dalga boylarna doru bir kayma (mavi kayma) ve sinyal ön kenarnda da daha uzun dalga boylarna doru bir kayma (krmz kayma) olmasdr.
Mavi Kayma Krmz Kayma
Bir fiber üzerindeki sinyalin SPM’si
SPM’nin neden olduu dalga boyu kaymalar, pozitif CD’nin tamamen zttdr. leri a tasarmlarnda SPM, CD’nin etkilerini bir ölçüde dengelemek için kullanlabilmektedir.
Çapraz Faz Modülasyonu (XPM) XPM, bir kanaldaki sinyalin baka bir sinyalin faz üzerindeki etkisidir. SPM’ye benzer bir ekilde XPM de Kerr etkisi sonucunda meydana gelir. Ancak, XPM etkileri ancak ayn fiber üzerinde çok sayda kanal iletirken ortaya çkar. XPM’de, modüle edilen kanaldaki sinyalin kenarlarnda meydana gelen ayn frekans kaymalar, SPM’deki gibi meydana gelerek sinyal darbesinin spektrumunu geniletir.
37
1.5.4.2 Saçlma Kstlamas Saçlma kstlamas , lazer sinyali fiber moleküler titreimler (optik fotonlar) tarafndan ya da endüklenmi sanal optik çizgiler tarafndan saçldnda meydana gelen süreçlere göre snflandrlabilir.
Uyarlm Raman Saçlm (SRS) SRS, gücü daha ksa bir dalga boyundaki bir sinyalden daha uzun bir dalga boyundaki sinyale ileten etkidir. Sinyal k dalgalarnn silika fiber içerisindeki titreen moleküllerle (optik fotonlarla) etkileimi SRS’e neden olur ve böylece n her yöne saçlmasn salar. ki sinyal arasnda yaklak 100 nm’lik dalga boyu farklar, örnein 1550 ila 1650 nm, maksimum SRS etkilerini yanstr.
Uyarlm Brillouin Saçlm (SBS) SBS, güç kaybna neden olan bir geri saçlm kstlamsdr. Yüksek güçlü sinyaller ile, k dalgalar fiberin krlma indisinde periyodik deiiklikler yaratr ve bu, sinyalden akustik bir dalga olarak uzaklaan endüklenmi sanal optik çizgiler olarak tanmlanabilir. Bunun ardndan sinyalin kendisi de saçlr fakat, büyük bir çounluu bu endüklenmi sanal optik çizgilerden yansr. SBS etkileri, sadece bir kaç kanal iletirken ortaya çkar.
38
letim etkilerinin özeti
Etkileri Dengeleme
Zayflama Materyal emilimi / sistem • Düük sinyal gücü seviyeleri • Artan bit hatalar
Daha ksa aralklar; daha saf fiber materyal
Chromatic Dispersion (CD)
Dalga boyuna bal grup hz • Artan bit hatalar Dengeleme fiberi ya da
modüllerinin kullanlmas (DCF/DCM)
Polarizasyon durumuna bal diferansiyel grup gecikmesi
• Artan bit hatalar Düük PMD deerleri olan yeni fiber; dikkatli fiber döeme; PMD dengeleyici
Dört Dalga Kartrc (FWM)
Sinyal paraziti 10 mW • Orjinal sinyalden dier frekanslara güç iletimi
• Yan bant üretimi (harmonikler)
CD dengeleyicileri olan fiber kullanm; eit olmayan kanal aralklar
Öz Faz Modülasyonu (SPM) ve Çapraz Faz Modülasyonu (XPM)
Younlua bal krlma indisi
10 mW • Spektrum genilemesi • lk darba basklama (pozitif CD uygulamalarnda)
• Darbe genilemesinin hzlanmas (negatif CD uygulamalarnda)
• “Uzaklama” etkileri nedeniyle Kanal çapraz ses karm
• Artan bit hatalar
Uyarlm Raman Saçlm (SRS)
Sinyalin fiber moleküler yapyla etkileimi
1 mW • Azalan tepe gücü • Azalan OSNR • Optik çapraz ses karm
(özellikle iki yönlü WDM sistemlerinde)
• Artan bit hatalar
Dikkatli güç tasarm
Uyarlm Brillouin Saçlm (SBS)
Sinyalin akustik dalgalarla etkileimi
5 mW • Sinyal dengesizlii • Azalan tepe gücü • Azalan OSNR • Optik çapraz ses karm
(özellikle iki yönlü WDM sistemlerinde)
• Artan bit hatalar
Pek çok uluslararas ve ulusal standart, optik kablo özellik ve ölçüm yöntemlerini düzenlemektedir. Bunlardan bazlar aada listelenmitir fakat söz konusu standartlarn hepsi bu listeye dahil edilmemitir. Ayrca, sürüm ve bask saylar da deiiklik gösterebilir.
1.6.1 Uluslararas Standartlar Uluslarars standartlarda iki ana grup vardr: IEC ve ITU.
1.6.1.1 Uluslararas Elektro-teknik Komisyonu (IEC) IEC, tüm elektrik, elektronik ve ilgili teknolojiler için, ulusal standartlatrmada temel olarak kullanlan uluslararas standartlar hazrlayp yaynlayan küresel bir kurulutur. IEC, ilgili standartlar tanmlayabilmek için bir uygulama kapsamnda spesifik konulardaki teknik dokümanlar hazrlayan teknik komitelerden oluur. Örnein, TC86 teknik komitesi, fiber optiklerle ilgilenir ve alt komiteleri olan SC86A, SC86V ve SC86C de aadakiler gibi spesifik konulara odaklanr:
• SC86A: Fiberler ve Kablolar
• SC86C: Fiber Optik Sistemler ve Aktif Cihazlar
40
• Radyo-komünikasyon Sektörü (ITU-R)
1.6.2 Ulusal Standartlar Uluslararas standartlara ek olarak, ülkeler veya ülke birlikleri, gereksinimleri kendi ülkelerine has özelliklere göre ayarlamak veya düzenlemek için kendi standartlarn belirler.
1.6.2.1 Avrupa Telekomünikasyon Standartlar Enstitüsü (ETSI)
ETSI, Avrupa’daki telekomünikasyon standartlarn tanmlar ve Bilgi ve letiim Teknolojilerinin (ICT) standartlatrlmasndan sorumludur. Bunlara telekomünikasyon, televizyon yaynlar ve akll ulam ve medikal elektronik sistemler gibi ilgili teknolojiler dahildir.
1.6.2.2 Telekomünikasyon Sanayileri Dernei (TIA) /
Elektronik Sanayileri Birlii (EIA) TIA, Amerika Birleik Devletleri için ek öneriler sunar. TIA, Amerika Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) tarafndan, çok geni yelpazede telekomünikasyon ürünleri için sanayi standartlar gelitirmek üzere akredite edilmi bir kurumdur. Komiteler ve alt komiteler, optik fiberler, kullanc mütemilat ekipman, a ekipman, kablosuz iletiim ve uydu iletiimi için standartlar belirler. Dier ülkelerde de farkl pek çok standart kuruluunun olduu unutulmamaldr.
41
1.6.3 Fiber Optik Standartlar • IEC 61300-3-35: Fiber Optik Konnektör Son Yüzey Görsel
ncelemsi
• IEC 60793-1 ve -2: Fiber Optikler (pek çok parçay kapsar)
• IEC 60794-1, -2, ve -3: Fiber Optik Kablolar
• G.651: 50/125 µm Çok Modlu Derece ndisli Fiber Optik Özellikleri
• G.652: Tek Modlu Fiber Optik ve Kablo Özellikleri
• G.653: Tek Modlu Dalm Kaydrmal Fiber Optik ve Kablo Özellikleri
• G.654: Kesme Kaydrmal Tek Modlu Fiber Optik ve Kablo Özellikleri
• G.655: Sfr Olmayan Dalm Kaydrmal Tek Modlu Fiber Optik ve Kablo Özellikleri
• G.656: Geni Band Ulatrma için Sfr Olmayan Dalm Kaydrmal Fiber Özellikleri
• G.657: Eriim Alar için Eilme Kayb Duyarsz Tek Modlu Fiber
1.6.4 Test ve Ölçüm Standartlar
1.6.4.1 Genel Test Standartlar • IEC 61350: Güç Ölçer Kalibrasyonu
• IEC 61746: OTDR Kalibrasyonu
• G.650.1:, Tek Modlu Fiber ve Kablonun Dorusal, Belirleyici Nitelikleri için Tanm ve Test Yöntemleri
• G.650.2: Tek Modlu Fiber ve Kablonun Dorusal Olmayan ve stastiki Nitelikleri için Tanm ve Test Yöntemleri
42
1.6.4.2 PMD Test Standartlar • G.650.2: Tek Modlu Fiber ve Kablonun Dorusal Olmayan ve
stastiki Nitelikleri için Tanm ve Test Yöntemleri
• IEC 60793 1-48: Fiber Optikler—Ksm 1-48: Ölçüm Yöntemleri ve Test Prosedürleri—Polarizasyon Modu Dalm
• IEC/TS 61941: Tek Modlu Fiber Optikler için Polarizasyon Mod Dalm Ölçüm Tekniklerine likin Teknik artname
• IEC 61280-3/TIA/TR-1029: Polarizasyon Hesaplamas
• TIA 455 FOTP-124A: Tek Modlu Fiber Optik ve Kablo Aksamlar için Inerferometre ile Polarizasyon Mod Dalm Ölçümü
• TIA 455 FOTP-113: Sabit Çözümleyici Yöntemi ile Tek Modlu Fiber Optiklerin Polarizasyon Mod Datm Ölçümü
• TIA 455 FOTP-122A: Stokes Parametre Yöntemi ile Tek Modlu Fiber Optiklerin Polarizasyon Mod Dalm Ölçümü
• TIA TSB-107: Fiber Optik Kablolarda Polarizasyon Mod Dalm statistiksel Tanmlamas için Klavuz Bilgiler
• TIA 455-196: Tek Modlu Fiber Optik Bileenler ve Cihazlarda Polarizasyon Mod Dalm için Klavuz Bilgiler
• GR-2947-CORE: tanabilir Polarizasyon Mod Dalm (PMD) Test Ekipleri için Genel Gereksinimler
• IEC 61280-4-4: Monteli Hatlar için Polarizasyon Mod Dalm Ölçümü
• TIA 445 FOTP-243: Monteli Tek Modlu Fiber Optikler için Dalga Boyu Tarama OTDR ve Polarizasyon Durum Analizi ile Polarizasyon Mod Dalm Ölçümü
43
1.6.4.3 CD Test Standartlar • G.650.1: Tek Modlu Fiber ve Kablonun Dorusal, Belirleyici
Nitelikleri için Tanm ve Test Yöntemleri
• IEC 60793 1-42: Fiber Optikler —Ksm 1-42: Ölçüm Yöntemleri ve Test Prosedürleri—Renk Dalm
• IEC 61744: Fiber Optik Renk Dalm Test Takmlarnn Kalibrasyonu
• TIA/EIA FOTP-175-B: Tek Modlu Fibe Optikerin Renk Dalm Ölçümü
• GR-761-CORE: Renk Dalm Test Takmlar için Genel Ölçütler
• GR-2854-CORE: Fiber Optik Dalm Dengeleyiciler için Genel Gereksinimler
43
letim Kayb, Dönü Kayb, Fiber Nitelendirme ve Ek Test Takmlar
Bölüm 2
46
47
2.1 Fiber Optik Testleri Fiber optik kabloyu ürün kullanm ömrüne göre analiz ederken, belirli baz ölçümlerin yaplmas kablonun bütünlüünü salayacaktr:
• Mekanik testler
• Geometrik testler
• Optik testler
• letim testleri
Fiber’in kullanm süresi boyunca ilgili parametrelerde çok küçük deiimler söz konusu olacandan ilk üç ölçüm setini bir kez yapn. Sinyal iletiminde kullanlmaya balamalarndan önce niteliklerini tespit etmek için fiber optiklerde ya da kablolarda bir çok ölçüm yapn. Bu ölçümlerin bir çou Telekomünikasyon Sanayileri Birliinin (TIA) Fiber Optik Test Prosedür (FOTP) önerilerinde açklanm ve Uluslararas Telekomünikasyon Birliinin (ITU-T) G650 önerilerinde veya EN 188 000 belgesinde tanmlanmtr.
Fiber optik testleri
Çeki Torsiyon Eilme Is
ndis profili Saysal açklk Nokta ebat
Bant genilii Optik güç Optik kayp Optik spektrum Optik dönü kayb Yansma ölçümü Renk Datm Polarizasyon Mod Dalm Zayflama profili
48

———
2.2 letim Testleri Fiber optik bir ada uygun k yaylm ve hatasz iletimin salanabilmesi için, an kullanm ömrü boyunca farkl aamalarda optik parametrelerin ve snrlarn ölçülmesi gerekir.
2.2.1 Ölçüm Birimleri Fiber veya a elemanlarnn optik güç kazanm veya kaybn göstermek için çou zaman desibel (dB) kullanlr. Desibel says, iki güç seviyesi arasndaki oran olan (ve watt [W] cinsinden ifade edilen) güç deiimi logaritmasnn 10 katna eittir.
dB = 10 Log P
Desibel, iletilen sinyal ve gürültü balamnda da (lazerler ya da yükselticiler) sklkla kullanlmaktadr. En sk kullanlan teknik özellikler arasnda unlar yer almaktadr:
• dBm, çounlukla mutlak güç seviyelerini ifade etmek için kullanlan 1mW’lik referans gücüyle ilgili desibel saysn gösterir. Bu nedenle, yukarda denklem u hale gelir:
P1
Burada P1 mW cinsinden ifade edilir.
• dBc, bir taycyla ilgili desibel saysn belirtir eder ve taycyla ilgili modüle edilmi bir sinyaldeki yan bantn gücünü belirtmek için kullanlr. Örnein, -30 dBc yan bantn taycnn 30dB altnda olduunu göstermektedir.
• dBr, bir referans seviyesiyle ilgili desibel saysn belirtir ve referans güç seviyesine göre güç deiimini göstermek için kullanlr.
49
Artk güç kayna, iki güç seviyesi arasnda (çkt ve girdi) desibel cinsinden ifade edilen fark olarak hesaplanabilir.
Kayp (dB) = Pout – Pin
Aadaki tabloda, watt cinsinden dBm cinsine çevrilmi bir dizi mutlak güç seviyesi verilmektedir.
Watt ve dBm cinsinden mutlak güç seviyelerinin karlatrlmas
Mutlak Güç Mutlak Güç
1 W +30 dBm
100 mW +20 dBm
10 mW +10 dBm
5 mW +7 dBm
1 mW 0 dBm
500 µW –3 dBm
100 µW –10 dBm
10 µW –20 dBm
1 µW –30 dBm
100 nW –40 dBm
Aadaki tabloda ise desibel ile yüzde olarak güç kayb arasndaki iliki gösterilmektedir.
Kayp (dB) ile güç kayb yüzdesinin karlatrlmas
Kayp Güç Kayb
–0.10 dB 2%
–0.20 dB 5%
–0.35 dB 8%
–1 dB 20%
–3 dB 50%
–6 dB 75%
–10 dB 90%
–20 dB 99%
50
2.2.2 Ölçüm Parametreleri Uygun iletim için bir fiber optik ya da fiber optik sistem kullanmn nitelendirebilmek için, aadaki ana ölçümler yaplmaldr: • Uçtan uca optik hat kayb • Birim uzunluu bana zayflama oran • Eklemelere, konnektörlere ve kuplörlere zayflama katks • Fiberin uzunluu veya bir olaya olan uzaklk • Fiber kaybnn birim uzunluk bana dorusall (Linearity of fiber
loss per unit length (zayflama süreksizlikleri) • Yansma oran ya da optik dönü kayb (ORL) • Renk dalm (CD) • Polarizasyon modu dalm (PDM) • Zayflama profili (AP)
Bant genilii gibi dier ölçümler de yaplabilir. Belirli bir kaç uygulama dnda, söz konusu dier ölçümler çou zaman daha az önem tamaktadr.
Baz ölçümler için fiberin her iki ucuna da eriim gerekir. Dierleri içinse sadece bir uca eriim yeterlidir. Sadece bir uca eriim gerektiren ölçüm teknikleri, saha uygulamalar açsndan özellikle ilgi çekicidir çünkü bu ölçümler, fiber kablo sisteminin bir ucundan dier ucuna gitmek için harcanan zamandan tasarruf ederler. Optik kablolarn saha testleri, üç seviyede test yaplmasn gerektirir:montaj, bakm ve onarm.
2.2.3 Saha Testleri Aadaki alt bölümlerde, saha testlerinin her bir seviyesinde yaplmas gereken çeitli testlerin bir listesi sunulmaktadr fakat bu liste ilgili tüm testleri içermez. Bir test programnn tam yaps, sistem tasarmna, sistemin önemine ve kablo ve bileen temin edici fimalar, sistem sahibi, sistemi monte eden kii ve sistemi kullananlar arasndaki sözlemesel ilikiye baldr.
51
Montaj Öncesi Testler Montajdan önce, imalatçdan alnan fiber kablolarn istenen teknik artnameye uygun olduundan ve tama ya da kablo deiimi srasnda zarar görmediinden emin olmak için fiber muayene yapmalsnz
Montaj ve letmeye Alma Testleri Montaj ve iletmeye alma srasnda, kablo eklemelerinin ve sonlarnn (konnektör son yüzey durumu, zayflama, yer, ve yansma oran) kalitesini belirlemek için baz testler yapmalsnz. Ayrca, tamamlanan kablo alt sisteminin istenen iletim sistemine (uçtan uca kayp ve sistem optik dönü kayb) uygun olduundan emin olmak için de testler yapmalsnz. Tüm bu testler, kablo hattnn bakm için eksiksiz bir dokümantasyon oluturacaktr.
2.2.3.2 Bakm Testleri Bakm testleri, kabloda, eklemelerde ya da konnektörlerde herhangi bir bozulma olmadndan emin olunmas için kablo sisteminin düzenli aralklarla gözden geçirilmesini deerlendirilmesini içerir. Testler, kablo zayflamann yan sra eklemelerde ve sonlandrmalarda zayflama ve yanstmann da ölçülmesini kapsar. Baz sistemlerde, bakm testlerinin bir kaç ayda bir yaplmas ve bozulmann erken tespit edilebilmesi için geçmi test sonuçlarnn karlatrlmas gerekir. Çok yüksek kapasiteli ya da kritik sistemlerde, bozulma veya kesinti durumunda derhal uyar verilmesi amacyla sistem bütünlüü bir kaç dakikada bir test eden otomatik test cihazlar kullanlmaldr.
2.2.3.3 Arza Bulma ve Giderme Kablo onarm srasnda, ilk önce kesintinin nedenini belirlemek (iletici, verici, kablo ya da konnektör) ve eer kesinti kablodan kaynaklanyorsa hatann nerede olduunu bulmak için bir test yapn. Daha sonra, onarlan sistemin kalitesini deerlendirmek için testler yapn (kalc eklemeler). Daha sonra yapacanz bu testler, kablo montajnn sonunda yaplan testlere benzerdir.
52
2.3 Optik Test Cihaz Gruplar Optik test cihazlar gruplarndan en banda, sistem gücü seviyesinin, araya girme kaybnn (IL), ORL’nin, yansma orannn, CD’nin, PMD’nin ve AP’nin ölçülmesine imkan salayan avuçiçi cihazlarndan oluan bir optik el cihaz grubu yer almaktadr.
Baz avuçiçi test cihazlar, optik konnektörü muayene etme kabiliyetine de sahiptir ve bu da test srasnda kullanclarn fiber alt yapya zarar vermesini engellemektedir.
JDSU avuçiçi optik test cihaz örnekleri
2.3.1 Ik Kaynaklar Ik kayna, zayflama ölçümleri için kesintisiz bir dalga (CW) ve istikrarl bir enerji kayna salayan bir cihazdr. Bir kaynaktan, yani ya bir k yayan diyoddan (LED) ya da otomatik kazanm kontrol mekanizmas kullarak sabitlenmi bir Lazerden oluur. LED’ler tipik olarak çok modlu fiberler için kullanlr. Öte yandan, lazerler tek modlu fiber uygulamalar için kullanlmaktadr.
Bir LED ya da Lazer kaynandan gelen k çkts belirli bir frekansta modülasyon (copping)seçeneine sahip olabilir ve o zaman, güç ölçer o module sinyal tespit edecek ekilde ayarlanr. Bu yöntem, ortam k atmn iyiletirecektir. Bu durumda, bu method ortam k reaksiyonunu düzenler ve, fiber tespiti veya uygunluk teyidi için 2 kHz deerinde modüle edilmi bir k kayna kullanlabilir.
53
Özellikler LED’ler Lazerler
Çkt gücü Tahrik akmyla doru orantldr. Eiin üstündeki akmla orantldr
Akm Tahrik akm: 50 ila 100 mA (tepe) Eik akm: 5 ila 40 mA
Kuplajl güç Orta Yüksek
Çkt deseni Daha yüksek Daha düük
Bant genilii Orta Yüksek
Müsait dalga boylar 0.66 ila 1.65 mm 0.78 ila 1.65 mm
Spektrum genilii Daha geni (40 ila 190 nm FWMH) Daha dar (0.00001 ila 10 nm FWHM)
Fiber türü Sadece çok modlu Tek modlu ve çok modlu
Kullanm kolayl Daha kolay Daha zor
Kullanm ömrü Daha uzun Uzun
Maliyeti Düük Yüksek
2.3.2 Güç Ölçerler Güç ölçer, tipik bir fiber optik kullancnn takm çantasndaki standart test cihazdr. Montaj ve onarm srasnda olmazsa olmaz bir alettir.
Güç ölçer’in ana ilevi, fotodiyotta hat sonuna ulaan gücü göstermektir. letilen ve alnan optik güç, sadece optik bir güç ölçer ile ölçülebilir. letilen güç için, güç ölçer dorudan optik ileticinin çkna balanr. Alnan güç içinse optik iletici fiber sisteme balanr. Daha sonra, fiber kablo üzerinde normalde optik alcnn bulunaca noktada güç ölçer kullanlarak güç seviyesi okunur.
2.3.2.1 Detektör Teknik Özellikleri Günümüzde güç ölçer fotodiyotlar Silikon (çok modlu uygulamalar için), Germanyum (tek modlu ve çok modlu uygulamalar için), ve Indiyum Galyum Arsenid (InGaAs) (tek modlu ve çok modlu uygulamalar için) teknolojilerini kullanlmaktadr. Aadaki ekilde de gösterildii gibi, InGaAs fotodiyotlar 1625 nm dalga boyuna Germanyum (Ge) fotodiyotlarndan daha uyumludur çünkü Ge fotodiyotlar oldukça hassastr ve 1600 nm penceresinde çok hzl zayflarlar.
54
Üç tipik detektör türünün duyarllk seviyeleri
Daha gelimi güç ölçerlerde, s dengeleme, farkl dalga boylarna göre kalibrasyon, gücü “referans” girdisine göre gösterme, zayflatma balatma ve yüksek güç seçenei gibi art özellikler de bulunabilmektedir.
2.3.2.2 Dinamik Aralk Erim Güç ölçer gereksinimleri, uygulamaya bal olarak deiiklik göstermektedir. Güç ölçerlerin, ileticinin çktsn (operasyonu teyit etmek için) ölçmeye yetecek gücü olmaldr. Ayrca hattn uzaktaki (alc) ucunda alnan gücü ölçebilmek içini yeteri kadar hassas olmalar da gerekmektedir. Uzak mesafe telefon sistemleri ve kablolu TV sistemleri, +16dBm’ye kadar yüksek çkts olan ileticiler ile çktlar +30dBm kadar yüksek olabilen yükselticiler kullanlmaktadr. Alc güç seviyeleri ise, optik ön-yükseltici kullanan sistemlerde -36dBm’ye kadar düük olabilir. Ama yerel alan alanlarnda (LAN’larda), hem iletici hem de alc güç seviyeleri çok daha düüktür.
Güç ölçerin maksimum girdisi ve minimum hassasiyeti arasndaki farka dinamik aralk denir. Bir ölçerdeki dinamik aralk baz snrlar olsa da güç ölçer girdisinin önüne bir zayflatc koyularak faydal güç aral, dinamik aralk ötesine geniletilebilir. Ancak bu, güç ölçerin alt uç hassasiyetini snrlayabilir.
55
Yüksek güç modu için, dahili ya da harici bir zayflatc kullann. Eer dahili bir zayflatc kullanyorsanz, sabitleyebilir ya da degiik seviyelere ayarlayabilirsiniz.
Güç ölçerler için tipik dinamik aralk gereksinimleri öyledir:
• +20 ila –70 dBm, standart güç uygulamalar için.
• +26 ila –55 dBm, kablolu TV’deki (CATV) Analog RF iletim ya da pasif optik a (PON) sistmlerindeki video yer paylam gibi yüksek güç uygulamlar için.
• –20 ila –60 dBm, LAN uygulamalar için.
2.3.2.3 Araya Girme Kayb ve ve Kesme Ölçümleri Bir fiberdeki genel zayflamay ölçmenin en doru yolu, bir uca bilinen bir k seviyesi enjekte etmek ve dier uçtan çkan k seviyesini ölçmektir. Ik kaynaklar ve güç ölçerler, ITU-T G650 ve Uluslararas Elektroteknik Komisyon (IEC) 61350 tarafndan araya girme kayb ölçümü için önerilen ana enstrümanlardr. Bu ölçüm, fiberin her iki ucuna da eriimi gerektirir. Kesme Yöntemi Kesme yöntemi en doru ölçümü salar ama ayn zamanda son derece zarar vericidir ve sahada uygulanamaz. Bu nedenle, montaj ve bakm srasnda kullanlmaz. Kesme yöntemi kullanlarak yaplan testlerde önce test edilmekte olan fiber boyunca zayflama ölçülmelidir. Daha sonra, fiber boyunun bir ksm kaynaktan kesilir ve zayflama bir referans olarak ölçülür. Alnan bu iki deerin birbirinden çkartlmasyla elde edilen deer kesilen fiberin zayflama deerini verecektir. Araya Girme Kayb Yöntemi Araya girme kayb yöntemi, tahrip edici bir yöntem deildir ve bir fiberde, pasif bileende ya da optik hatta zayflamay ölçmek için kullanlabilir. Bu yerine koymal yöntemle, bir kaynak fiberinden ve referans fiberden gelen çkty direk ölçün. Daha sonra, test edilmekte olan fiber sisteme eklenmiken bir ölçüm aln. ki ölçüm sonucu arasndaki fark, fiberin zayflama deerini verecektir.
56
lk ölçümün ya da referans ölçümünün amac, çeitli optik ara balant kablolarndan kaynaklanan kayplar mümkün olduu kadar dengelemektir.
Optik konnektörün uç yüzeyinin kirli olmas, optik güçte ciddi bir deiime neden olabilir. Konnektörleri balamadan önce, temiz ve hasarsz olduklarn dorulamak için her iki konnektörün de son yüzeyinin kontrol edilmesi önemlidir.
Referans Ara Kablosu
Güç Ölçer
Ölçüm P2
Güç Ölçer
Ara giri kayb yöntemi, bir fiber hat boyunca gerçekleen zayflamay ölçmek için ik adm kullanr.
Cihazlara balant koullaryla ilgili baz önlemler alnmazsa, zayflama ölçümlerinde ciddi deiimler meydana gelebileceini dikkate almak önemlidir.
57
2.3.3 Kayp Test Setleri Kayp test seti (LTS), bir güç ölçeri k kayna ile ayn enstrümanda birletirir. Son derece doru ölçümler yapan bir alettir ve bir fiber hattndaki kaybn ya da zayflamann toplam miktarn belirler.
Sonuçlar bir yönden dierine hafif deiiklikler gösterebileceinden testler genellikle her iki yönde de yaplr. Örnein, kuplörler ve fiber çekirdei boyunca gerçekleen zayflamadaki uyumsuzluklar her iki yönde ciddi farkllklar gösterebilir. Daha doru bir ölçüm için, bir hatt nitelendirirken ortalama deerler hesaplanr.
Geleneksel k kaynaklar ve güç ölçerler kullanlrken, enstrümanlar ya hattn bir ucundan öteki ucuna aktarlmal ya da hattn her iki ucuna da bir k kayna ve güç ölçer konulmaldr. lk seçenek kullanlrsa, her iki yönde de ölçüm alabilmek için dört enstrümana ihtiyaç olacaktr. Hattn her iki ucunda LTS bulunduundaysa, testler her iki yönde de sadece iki enstrüman kullanlarak ve onlar da bir uçtan dierine tama zorunluluu olmadan yaplabilir.
Çift Yönlü Kayp Test Setleri Çift yönlü bir LTS ile, k kayna ve güç ölçer ayn çkt portuna balanr. lave bir harici güç ölçer sayesinde bu test setleri , tek bana kullanlan ekipmanm gibi kullanlabilir. Çift yönlü LTS’ler mevcut tüm dalga boylarnda test balant kablosunu referanslanmas için genellikle iki yol sunmaktadr:
• Yan yana referanslama yöntemi, iki LTS’yi iki test ara balant kablosu kullanarak birbirine balar (bkz. aadaki ekil).
• Geri döngü referanslama yöntemi ise bir test ara balant kablosunu k kaynandan ayn enstrümann harici güç ölçerine balar.
Yan yana referanslama yöntemi daha doru sonuçlar veriyor olsa da geri döngü yöntemi ile her iki enstrümanda yan yana yerletirilmediinde birbirinden bamsz olarak referanslanabilmektedir. Her iki LTS’in de fiber hattna balanmas, çift yönlü ölçüm yaplmas için daha fazla çalma yaplmas ihtiyacn ortadan kaldrr.
58
58
ki çift yönlü LTS ile ara giri kayb ölçümü
Günümüzde kullanlan LTS enstrümanlarnn bir çou artk tamamyla otomatik hale getirilmi çift yönlü test enstrümanlardr. Bir butona baslmasyla, çift yönlü ölçümler sadece bir kaç saniye içerisinde yaplabilmekte ve sonuçlar ise derhal kaydedilmektedir. Otomatik IL ölçümü, hzl ve dorudur ve daha az eitim gerektirir. Bu esnada, yanl referanslama ve fiberlerin yanl tanmas, hatalarn balca sebepleri olmay da sürdürmektedir.
T-BERD®/MTS-6000
2.3.4 Zayflatclar Fiber optik zayflatc, fiberdekli optik gücün yaylmn azaltmak için kullanlan pasif bir optik bileendir. Sabit ya da deiken zayflama salayabilir. Zayflatclar, hat güç marjininin test edilmesinde kablo kaybnn simule etmek için idealdir. Deiken zayflatclar, bir k kayna ve güç ölçer kullanlarak çalma aral içerisindeki herhangi bir deere ayarlanabilmektedir.
Ik Kayna FU T
Optik testlerde optik zayflatc kullanm
2.3.5 Optik Kayp Bütçesi Fiber a montaj için, a topolojisi ve ekipman teknik özellikleri dikkatle deerlendirilmelidir. Ölçüm isteyen en önemli parametrelerden birisi de optik kayp bütçesi ya da uçtan uca optik hat kaybdr. Bir fiber hattn optik kayp bütçesini hesaplamak için kaynan, dedektörün ve optik iletim hattnn dikkate alnmas gerekir. letim hattna kaynaktan fibere kuplaj kayb, fiber zayflama kayb ve hatta bulunan konnektör, ekleme ve pasif bileenler gibi tüm bileenlerden kaynaklanan kayplar dahildir.
Optik kayp bütçesi, maksimum ve minimum deerler arasndadr:
• Maksimum deer, iletici tarafndan balatlan minimum optik gücün iletiimi salamas srasnda alcnn alabilecei minimum güç seviyesine orandr.
• Minimum deer, iletici tarfndan balatlan maksimum optik gücün iletiimi salamas srasnda alcnn alabilecei maksimum güc seviyesine orandr.
60
• letici çk optik gücü –12 dBm ±2 dBm
• Optik alc hasssiyeti ≤ –27 dBm
• Optik alc dinamik erimi ≥ 18 dB
letici çk optik gücü özellii, olabilecek maksimum (-10dBm) ve minimum (-14dBm) güç seviyelerini salar. Optik alc hassasiyeti, tespit edilecek minimum güç seviyesini salar. Optik alc dinamik aralk ise tespit edilebilecek maksimum güç seviyesini salar (–27 dBm + 18 dBm = –9 dBm).
Bu örnekte, maksimum optik kayp bütçesi, ileticinin minimum çk optik gücü -14dBm ve minimum optik alc hassasiyeti -27dBm iken 13dBm olmutur.
Tx A Rx
letilen Güç (Pt)
Optik kayp bütçesi, zaman ve çevre faktörlerinin (balatma gücü, alc hassasiyeti, konnektör ya da ekleme bozulmas) etkileri için baz toleranslar salayan kablo ve ekipman güç marjinlerini dikkate almaldr. Optik kayp bütçesi hesaplanrken, farkl fiber bileenlerinin tipik zayflatma deerleri kullanlr.
• 0.2 dB/km, 1550 nm’de tek modlu fiber kayb için
• 0.35 dB/km, 1310 nm’de tek modlu fiber kayb için
• 1 dB/km, 1300 nm’de çok modlu fiber kayb için
• 3 dB/km, 850 nm’de çok modlu fiber kayb için
• 0.05 dB, lif ekleme için
• 0.3 dB, mekanik ekleme için
• 0.5 dB, konnektör çifti için
• 3.5 dB, 1 ila 2 datc için (3 dB datma kayb art 0.5 dB fazladan kayp)
Genel optik kayp bütçesi hesaplandktan sonra, kablo montaj yaplabilir.
A Ksa Mesafe Orta Mesafe Uzun Mesafe
Mesafe (km) 30 80 200
1550 nm’de Fiber kayb (dB/km) 0,25 0,22 0,19
Toplam fiber kayb (dB/km) 7,5 17,6 38
Ek says 15 40 50
Ortalama ek kayb 0,1 0,1 0,05
Toplam ek kayb 1,5 4 2,5
Konnektör says 2 2 2
Ortalama konnektör kayb 0,5 0,5 0,5
Toplam konnektör kayb 1 1 1
Toplam Kayp 10 22,6 41,5
62
2.3.6 Optik Dönü Kayb Ölçer ORL ölçümünde pek çok yöntem kullanlabilir. En sk bavurulan yöntemlerde ya bir optik sürekli dalga yansma ölçer (OCWR) ya da optik zaman bölgesi yansma öçler (OTDR) kullanlmaktadr.
2.3.6.1 OCWR Yöntemi Bir OCWR kullanarak, k kayna, test edilmekte olan fiberin fiber optik sistemine bilinen bir güç seviyesine (P0) tek bir k dalga boyu gönderir. Dalgaboyunun, iletiim sisteminin uygulamasnda kullanaca dalgaboyuna benzer olmas gerekmektedir. Daha sonra, yönlü bir kuplör geri yansmalar optik güç ölçerdeki detektöre yönlendirecektir.
OCWR ile ORL ölçümü yaparken aadakileri uygulayn:
1. Yansma yapmayan (< –70 dB), mardel sarg ile deitirilebilecek bir kablo bal ile indis uyumlu jel veya yansma yapmayan bir sonlandrma kullanarak, referans bir optik güç ölçümü aln (artalan dönü kayb).
CW Dengeli Ik Kayna
63
2. Referanslama tamamlandktan sonra, ara balant kablosunu (kuplör / datc) test edilecek cihaza (DUT) balayn. Test edilmekte olan cihazn kablo sonunda camdan havaya geri yansma (–14 dB) olmamasna özen gösterin çünkü bu yansma ORL deerini etkiler. Ardndan test edilen cihazdaki yansyan optik gücü ölçükten sonra ORL’yi hesaplayn.
CW Dengeli
OCWR yöntemiyle ORL ölçümü
2.3.6.2 OTDR Yöntemi OTDR, test edilmekte olan fiberin içine k darbeleri gönderir ve yakn alan ve hatal temaslar (Fresnel ) yansmalarnn yan sra geri saçlm bilgilerini de toplar. OTDR tarafndan alnan k, enjekte edilen darbe geniliine göre yanstlan güce karlk gelir.
Darbeli Ik Kayna
Darbe geniliine göre, test edilen fiberdeki yanstlan optik güç seviyesini ölçtükten sonra ORL’yi hesaplayn.
ORL = 10 Log ( P
0 t
) ƒPr(z)•dz
Bu denklemde P0 OTDR’nin çkt gücü, t OTDR’nin darbe genilii ve ƒPr (z)•dz ise fiberin mesafesi boyunca gerçekleen toplam geri yansmadr.
2.3.6.3 OCWR ve OTDR Yöntemleri arasndaki farklar ORL ölçümünü bir OTDR ile yapmak OCWR ile yapmaktan daha kolaydr çünkü güç çkts referanslamas gerektirmez. OTDR ölçümlerine yabanc olmayan kullanclar için ORL deeri, fiili bir standarttr. JDSU optik test platformlar, OTDR izini ölçerken otomatik ORL ölçümüyle ek bir deer sunmaktadr. Ayrca, OTDR’nin kullanlmas, belirli bir fiber aralnda ya da konnektör yansmas gibi fiber üzerindeki spesifik bir nokta için ORL ölçümü yaplmasna de imkan salar.
Ancak, OCWR yöntemi, OTDR yönteminden (yaklak ±2 dB) daha doru sonuç vermekte (yaklak ±0.5 dB) ve 1 ya da 2 m ara kablolar gibi çok ksa fiber uzunluklarnn bile ölçülebilmesine imkan salamaktadr.
OCWR ile OTDR yöntemlerinin karlatrlmas
Özellikler OCWR OTDR
Doruluk (tipik) ± 0.5 dB ± 2 dB
Dinamik Erim 70 dB’ye kadar —
Tipik uygulamalar •Fiber montaj ve iletmeye alma srasnda toplam hat ORL’si ve izole olay yansma oran ölçümleri
Yanstc olaylarn uzamsal tarifi ve montaj srasnda toplam ORL’nin tahmini. ORL’ye katkda bulunan sessiz elemanlarn tespit edilmesi gerektiinde arza bulma ve giderme için harika bir araçtr
Güçlü noktalar • Dorudur • Hzldr • Gerçek zamanl sonuçlar salar • Basit ve kolaydr (direk sonuçlar sunar)
• Yanstc olaylarn yerini tespit eder • Tek uçlu ölçüm
Zayf noktalar • Manipulasyonlar söz konusudur (referans ölçüm gerekir)
• Doruluk • Uzun temin süreleri
65
2.3.7 Mini-OTDR ve Hata Bulucular 1990’larn banda, OTDR ile ayn basit teknolojiyi kulanan yeni bir enstrüman snf piyasaya sürüldü. Mini-OTDR olarak adlandrlan bu fiber test aletleri, tipik olarak pille çalan, hafif ve tek bir elde tanabilecek kadar küçük cihazlardr.
Mini OTDR’lerin en basit ve en eski tasarmlar, fiber sistemlerde minimum seviyede hata konum tespiti ve baz temel analizleri yapyordu (zayflama, zayflama oran, mesafe ve yansma oran). Modern tasarmlar ise, fiber hatlarn gelimi analizleri (otomatik durum tespiti, durum tablosu oluturma, optik dönü kayb, çakma takibi ve çift yönlü analizler gibi), veri depolama, ek ilevler (k kayna, güç ölçer, konuma takm ve görsel arza bulucu) ve hatta eskiden sadece ana OTDR’lerde bulunan modülerite gibi ana OTDR kabiliyetlerini yapabilir durumdadr.
Günümüzde mini-OTDR, kolay kullanm ve tanrln önemli olduu montaj öncesi ve onarm testlerinde en çok tercih edilen alet haline gelmitir
JDSU mini-OTDR test aleti
Ara giri kayb ölçümü OFI modülü
Mesafe ölçümü (fiber boyu) OTDR modülü
Konnektör/ekleme ölçümleri OTDR modülü
ORL ölçümleri OFI modülü
PMD ölçümleri PMD analiz aleti
CD ölçümü CD analiz aleti
AP ölçümleri Spektrum Analiz Aleti
2.3.8 Fiber Niteleme Testleri 10 GigE ve 10Gbps senkronize optik a / senkronize saysal hiyerari (SONET / SDH) sistemlerine gittikçe artan talep ve 40G/100G’nin piyasaya sürülmesi, her geçen gün daha fazla fiber hattn tam olarak nitelendirilmesini gerektirmektedir. Yaplacak testleri ve dikkate alnmas gereken snrlar belirleyen iletim türü ve buna bal bit oranyla ekipman imalatç artnameleri, bu alar test etme iini daha da karmaklatrmaktadr.
Optik hat ve a niteleme sadece tek bir test özellii deildir. Daha çok, bir optik fiberin kalitesini ve potansiyel iletim kabiliyetini ölçen ve belirleyen, son derece kapsaml, noktadan noktaya fiziki optik katman testlerinin toplam gibidir.
Hat Niteleme Hat niteleme, eklemeler ya da konekörler gibi ara balantlarn fiber performansn ve kalitesini ölçer. Kullanlan test takmlar çounlukla kullancnn yöntemlerine ve prosedürüne baldr. Bu testler tek yönlü ya da çift yönlü olabilir ve istenilen test parametrelerini kapsayan aadaki ölçümlerden bazlarndan ya da tamamndan oluabilir.
A Niteleme A niteleme, iletim sistemini çaltrmadan önce a temel ölçümlerini sunar. Söz konusu ölçümler, optik yükselticiler, datm dengeleyiciler ve hattaki elemanlar araclyla yaplr. Hat niteleme ile karlatrldnda a niteleme, snrl bir test takmdr.
Test Parametreleri Ölçüm Araçlar
Fiber montaj, son montaj, iletmeye alma, güncelleme ve bakm gibi ilemler srasnda hat ve a niteleme ölçümleri yaplmaldr. Eer bu parametrelerden biri veya daha fazlas tanml eiklere (uluslararas standartlarn ya da operatörlerin/ekipman imalatçlarnn belirttii deerlere) uymuyorsa, a düzgün çalmayacak ya da yüksek bit oranl iletimi ortam yaratlamyacaktr
67
letim oranna göre ana datm eikleri (NRZ kodlama format)
Kanal bana Bit Oran SONET/SDH PMD Gecikme Snr Maksimum CD @ 1550 nm
2.5 Gbps OC-48/STM-16 40 ps 18000 ps
10 Gbps OC-192/STM-64 10 ps 1176 ps
40 Gbps OC-768/STM-256 2.5 ps 74 ps
10 GigE — 5 ps 735 ps
Çou fiber niteleme test platformu, modüler tasarma sahiptir ve çeitli test modüllerinden, bir konnektör muayene osiloskopundan ve temizlik malzemelerinden oluur. Bu platformlar genellikle tam hat ve/veya a nitelemesi yapabilmektedir.
USB muayene osiloskoplu JDSU fiber niteleme testi platformu
Fiber niteleme testi platformlar, bir kumanda aygt, ekran, operatör kumandalar ve telsiz seti, girdi/çkt arabirimleri ve sabit disk sürücü gibi seçenee bal ekipmandan oluur. Test modülleri, istenen test kabiliyetini salamak için, ölçüm yöntemine bal olarak ya kumanda aygtna taklr ya da üzerine konur. Örnein, CD/PMD/AP test kabiliyeti bir test modülünde, IL ve ORL
68
bir ikincisinde ve çok dalga boylu OTDR ise bir üçüncüsünde yaplyor olabilir ve bu da küçük ve hafif tek bir ünite kullanlarak tüm fiber niteleme testlerinin yaplabilmesini salar. Fiberi test platformuna balamadan önce konnektör balant yüzeyini muayene etmek için konnektör muayene osiloskopunu üniteye takn.
Optik konnektör balant yüzeyinin kirli olmas, zayflama ve yansma oranlarnda ciddi deiikliklere neden olabilir. Temiz ve hasarsz olduklarn dorulamak için balamadan önce her iki konnektörün de yüzeylerinin mu