Fiber optik dünyasına yeni adım atıyorsanız, tüm teknik terimler ve kısaltmalar bunaltıcı gelebilir. İşte bu yüzden bu elyaf sözlüğü serisi - Bu terimlerin gerçekte ne anlama geldiğini mümkün olan en basit şekilde anlamanıza yardımcı olmak için.

Her şeyi sektörün içinden birinin bakış açısıyla, mümkün olduğunca gerçek fotoğraflar kullanarak açıklayacağım (sadece süslü renderlar değil). Ayrıca aşırı karmaşık açıklamalardan kaçınıyorum, dili açık ve doğrudan tutuyorum, böylece okuduktan sonra bu terimlerin gerçek anlamını anlayacağınızdan emin olabilirsiniz.

Bugün, hakkında konuşacağız: Polarizasyon Koruyucu (PM) Fiber

İÇİNDEKİLER

Hızlı Cevap: PM Fiber Nedir?

Genellikle PM fiber olarak adlandırılan polarizasyon koruyucu fiber, doğrusal olarak polarize edilmiş bir ışık sinyalinin yayılma sırasında iki yerleşik eksenden biriyle hizalı kalmasını sağlamak üzere tasarlanmış özel bir optik fiberdir.

Sıradan tek modlu fiber tek bir uzamsal mod taşır; ancak bu, tek bir kararlı polarizasyon durumunu koruduğu anlamına gelmez. Küçük kıvrımlar, basınç, sıcaklık değişiklikleri ve üretim kaynaklı farklılıklar polarizasyonu değiştirebilir. PM fiber, iki polarizasyon ekseni arasında güçlü ve kontrollü bir fark oluşturarak bu istenmeyen karışımı azaltır.

En önemli nokta şudur: PM fiber, doğru şekilde başlatılmış bir polarizasyon durumunu korur. Polarize olmayan ışıktan polarize ışık üretmez.

Polarizasyonu koruyan fiberin şematik diyagramı

Resim kaynağı: Vlink

“Kutuplaşma” Ne Anlama Gelir?

Işık, bir elektromanyetik dalgadır. Işık ilerlerken elektrik alanı belirli bir yönde hareket eder. Polarizasyon, bu yönün nasıl davrandığını açıklar.

Doğrusal olarak polarize ışıkta, elektrik alanı esas olarak sabit bir yön boyunca hareket eder. Bazı optik sistemlerin bu yönün sabit kalması gerekir. Örnekler arasında fiber jiroskoplar, interferometreler, koherent iletişim sistemleri, lazerler ve algılama cihazları sayılabilir.

Polarizasyon kayarsa, sistem ölçüm doğruluğunu, gücünü veya kararlılığını kaybedebilir. İşte bu nedenle PM fiber mevcuttur.

Sıradan tek modlu fiber neden polarizasyonu sabit tutamıyor?

“Tek modlu fiber” adı kafa karıştırıcı olabilir. Bu terim, fiberin tek bir ana uzamsal mod taşıdığı anlamına gelir. Bu, fiberden yalnızca tek bir polarizasyonun geçebileceği anlamına gelmez.

İki dik polarizasyon bileşeni, standart tek modlu fiberde yine de ilerleyebilir. İdeal, tamamen simetrik bir fiberde, bu bileşenler neredeyse aynı şekilde davranırdı. Gerçekte ise fiberler hiçbir zaman gerilimden tamamen arınmış değildir. Bükülme, sıkışma, sıcaklık değişiklikleri, kablolama ve konektörlerin kullanımı gibi faktörlerin tümü fiberi bozabilir.

Bu bozulmalar, iki polarizasyon bileşeni arasındaki ilişkiyi değiştirir. Dolayısıyla, giriş aynı kalsa bile çıkış polarizasyonu değişebilir.

PM Fiber Nasıl Çalışır?

PM fiber, kasıtlı olarak “çift kırılma” adı verilen bir özellik yaratır. Basitçe ifade etmek gerekirse, fiber, birbirine dik iki polarizasyon yönüne hafifçe farklı optik koşullar sağlar.

Bu iki yöne “hızlı eksen” ve “yavaş eksen” denir.

  • Hızlı eksene hizalanmış ışığın etkin kırılma indisi biraz daha düşüktür.
  • Yavaş eksenle aynı hizada olan ışığın etkin kırılma indisi biraz daha yüksektir.

İki eksen farklı davranışlar sergilediğinden, bir eksen boyunca yayılan ışığın diğer eksene geçme olasılığı daha düşüktür. Dolayısıyla, polarizasyon daha kararlıdır.

Basınç uygulayan parçalar iki ekseni oluşturur

En bilinen tasarım PANDA elyafıdır. Bu tasarımda, çekirdeğin yanına iki adet gerilim uygulayıcı çubuk yerleştirilir. Üretim sırasında cam soğudukça, bu çubuklar çekirdeğin çevresinde kontrollü bir gerilim oluşturur. Bu gerilim, hızlı ve yavaş eksenleri ortaya çıkarır.

Papyon ve eliptik kaplamalı fiber gibi diğer tasarımlar, çift kırılmayı farklı şekillerde oluşturur. Temel amaç aynıdır: iki polarizasyon eksenini birbirinden net bir şekilde ayrı tutmak.

Giriş hizalaması çok önemlidir

PM fiber, ancak polarize ışık girişte bir ana eksenle aynı hizada olduğunda amaçlandığı gibi çalışır.

Işık, eksenler arasındaki bir açıyla girerse, gücün bir kısmı her bir eksen boyunca ilerler. Bu iki kısım, farklı hızlarda faz biriktirir. Çıkış polarizasyonu bu durumda eliptik hale gelebilir veya dalga boyu, sıcaklık ve uzunluğa bağlı olarak değişebilir.

Bu nedenle PM konektörleri, ek yerleri ve montaj grupları için dönme hizalaması gereklidir. Konektör tırnağı normalde seçilen bir eksene göre belirlenir, ancak kesin kuralın çizimde veya teknik özellik belgesinde teyit edilmesi gerekir. Eksenler yanlış hizalanmışsa, düşük kayıplı bir bağlantı bile zayıf polarizasyon performansına sahip olabilir.

PM fiber için doğru eksenel enjeksiyon ve 45° kaydırmalı enjeksiyonun şematik diyagramı.

Bilmeye Değer Üç Basit Terim

Çift kırılma

Çift kırılma, iki eksenin etkin kırılma indisleri arasındaki farktır:

B = |n_fast − n_slow|

Genel olarak, fark ne kadar büyükse, eksenler arasında istenmeyen etkileşim olasılığı o kadar azalır.

Vuruş uzunluğu

Tatım uzunluğu, iki polarizasyon bileşeninin tam 360 derecelik bir faz farkı oluşturduğu mesafedir:

L_b = λ / B

Burada λ dalga boyu, B ise çift kırılmadır. Daha kısa bir beat uzunluğu, daha güçlü bir çift kırılma anlamına gelir. Beat uzunluğu her zaman belirtilen dalga boyunda karşılaştırılmalıdır.

Polarizasyon sönüm oranı

Polarizasyon sönümleme oranı (PER), istenen eksendeki gücü istenmeyen eksendeki güçle karşılaştırır:

PER (dB) = 10 log10(P_istenen / P_istenmeyen)

PER değeri ne kadar yüksekse o kadar iyidir. Örneğin, 20 dB, istenen eksen gücünün istenmeyen eksen gücünün 100 katı olduğu anlamına gelir. Ölçüm sonucu, kaynağa, ışın yönlendirmesine, fiber uzunluğuna, konektörlere, ek yerlerine, bükülmeye ve test yöntemine bağlıdır.

Üreticiler, polarizasyon çapraz parazitini negatif bir değer olarak da belirtilebilir. Bu durumda, değer ne kadar negatif olursa o kadar iyidir. Veri sayfasında hangi ölçümün kullanıldığını daima kontrol edin.

PM Elyafının Yaygın Türleri

Tip Çift kırılmayı nasıl oluşturur? Bunu kullanmanın tipik bir nedeni
PANDA
Çekirdeğin yanında iki adet gerilim çubuğu bulunmaktadır
Yaygın olarak bulunabilen ve iletişim, algılama ve lazer düzeneklerinde sıklıkla kullanılan
Papyon
Çekirdeği, papyon şeklindeki gerilme bölgeleri çevrelemektedir
Özel uygulamalar için yüksek gerilime bağlı çift kırılma
Eliptik çekirdekli veya eliptik kaplamalı
Asimetrik bir çekirdek veya kaplama, iki eksen oluşturur
Farklı bir geometri veya özel bir tasarımın gerekli olduğu durumlarda kullanılır

Çoğu alıcı “PANDA” adını görecektir, ancak fiber türü tek başına bir uygulamaya uygun olduğunu kanıtlamaz. Dalga boyu, kaplama, zayıflama, boyutlar, PER veya çapraz konuşma ve çevresel gereksinimler hâlâ önemlidir.

PM Elyafı ve Diğer Elyaf Türleri

Lif türü Temel amaç Polarizasyonu koruyor mu? Önemli not
Standart tek modlu fiber
Bir uzamsal modu uzun mesafeler boyunca taşımak
Güvenilir değil
Polarizasyon, gerilim ve sıcaklık etkisiyle kayabilir
Polarizasyonu koruyan fiber
Işığı seçilen eksene hizalı tutun
Evet, doğru şekilde başlatıldığında ve kullanıldığında
Polarize olmamış ışığı polarize etmez
Tek polarizasyonlu fiber
Bir polarizasyonu yönlendirirken diğerini güçlü bir şekilde bastırmak
Evet, tasarlanan dalga boyu aralığı içinde
Sıradan PM fiberden farklı şekilde çalışır

Bir sistem tek modlu ışık kullandığı için PM fiber seçmeyin. Pek çok standart telekom bağlantısında polarizasyon korumasına gerek yoktur.

PM fiber ile Panda Fiebr’ın kesit karşılaştırması

PM Fiber Teknik Veri Sayfasını Nasıl Okumalı?

1. Çalışma dalga boyu ve kesme dalga boyu

PM fiberler, 850, 1060, 1310 veya 1550 nm gibi belirli dalga boyu aralıkları için tasarlanmıştır. Çalışma dalga boyunun belirtilen aralıkta olduğundan emin olun. Ayrıca, fiberin amaçlanan tek modlu bölgede çalışması için kesme dalga boyunu da kontrol edin.

2. Vuruş uzunluğu

Daha kısa titreşim süresi genellikle daha güçlü çift kırılma olduğunu gösterir. Değerleri yalnızca dalga boyu ve test koşulları benzer olduğunda karşılaştırın.

3. PER veya polarizasyon çapraz paraziti

Bu, montajın seçilen eksende gücü ne kadar iyi koruduğunu gösterir. Çıplak fiber değeri, hazır bir bağlantı kablosunun sonucuyla otomatik olarak aynı olmayabilir. Konektör hizalaması, ekleme, bükülme ve kullanım koşulları performansı düşürebilir.

4. Zayıflama

Zayıflama, birim uzunluk başına optik kaybı gösterir; genellikle dB/km cinsinden ifade edilir. Kısa PM gruplarında, konektör ve ekleme kayıpları, fiberin kilometre düzeyindeki zayıflamasından daha önemli olabilir.

5. Mod alan çapı ve sayısal açıklık

Bu değerler, bağlantı ve ekleme uyumluluğunu etkiler. İki fiber arasında uyumsuzluk olması, her iki ürün de PM fiber olarak tanımlansa bile ek kayba neden olabilir.

6. Kaplama, kaplama tabakası ve tampon

Cam çapını, kaplama çapını, kaplama malzemesini ve sıcaklık aralığını kontrol edin. Standart akrilat, yüksek sıcaklık kaplamaları ve metal kaplamalar farklı ortamlara uygundur.

7. Bükme şartları

Bükülme, sinyal kaybına neden olabilir ve polarizasyonu bozabilir. Tedarikçinin belirlediği minimum bükülme yarıçapı ve test koşullarına uyun. Bizim fiber bükülme yarıçapı kılavuzu makro bükülme ile mikro bükülme arasındaki temel farkı açıklamaktadır.

Polarizasyonu Koruyan Fiber Teknik Özellikler Hızlı Başvuru Kartı

Gerçek Bir Teknik Özellik Sayfası Örneği

Corning’in Ocak 2019’da yayınlanan PANDA PM 1550 ürün bilgi formunda, söz konusu ürün için şu değerler belirtilmiştir:

Parametre Yayınlanan değer ve durum
Çalışma dalga boyu
1550 nm
Maksimum zayıflama
1550 nm'de 0,5 dB/km
Mod alanı çapı
1550 nm'de 10,5 ± 0,5 µm
Vuruş uzunluğu
1550 nm'de 3,0 ila 5,0 mm
Maksimum çapraz sinyal
100 m'de −30 dB
Tipik çapraz konuşma
4 m mesafede −40 dB

Bunlar, PM fiberler için evrensel değerler değildir. Bu değerler, teknik özelliklerin dalga boyu ve test uzunluğuyla nasıl ilişkili olduğunun gösterilmesi açısından yararlı bir örnektir. Alıcı, değerlendirmeye aldığı fiber veya kablo düzeneğinin gerçek teknik özellik belgesini karşılaştırmalıdır.

PM Fiber Nerede Kullanılır?

Yaygın kullanım alanları şunlardır:

  • Fiber optik jiroskoplar ve navigasyon sistemleri
  • İnterferometrik ve akım sensörleri
  • Koherent optik iletişim
  • Fiber lazerler ve lazer iletim sistemleri
  • Polarizasyona duyarlı test cihazı
  • Kuantum optiği ve araştırma cihazları
  • Entegre fotonik cihazlar

Tamamlanmış bir sistemde, fiber polarizasyon yolunun yalnızca bir parçasıdır. Fiber optik konektörler, ek yerleri, bağlantı elemanları ve diğer bileşenler de gerekli hizalama ve performans gereksinimlerini karşılamalıdır.

PM Fiber veya PM Montajı Nasıl Seçilir?

Satın almadan önce şu soruları yanıtlayın:

  1. Tam olarak hangi dalga boyu ve bant genişliğinde çalışır?
  2. Bu ekipman hangi PM tasarımı ve fiber modelini gerektiriyor?
  3. Işık hangi eksen boyunca ilerlemeli: yavaş eksen mi, yoksa hızlı eksen mi?
  4. Hangi PER veya çapraz konuşma değeri gereklidir ve test uzunluğu ne kadardır?
  5. Hangi konektör tipi, cilalama, anahtar yönü ve eksen toleransı gereklidir?
  6. Maksimum ekleme kaybı ve geri dönüş kaybı gereksinimleri nelerdir?
  7. Hangi sıcaklık, bükülme, kaplama ve mekanik koşullar geçerlidir?
  8. Ürün çıplak fiber, pigtail veya bitmiş ürün olarak mı teslim edilecek? fiber optik bağlantı kablosu?

Montajlar için, tırnaklı ekseni gösteren bir çizim talep edin. Ayrıca, PER değerinin komple montaj üzerinde ölçülüp ölçülmediğini ve sonucun konektörü de kapsayıp kapsamadığını sorun.

Sık Yapılan Hatalar

Hata 1: PM fiberin polarize ışık ürettiğini varsaymak

Öyle değildir. Giriş sinyali önceden polarize edilmemişse, yine de bir polarizör veya polarize bir kaynağa ihtiyaç duyulur.

Hata 2: Eksen hizalamasını göz ardı etmek

İyi bir ekleme kaybı, iyi bir PER değerini garanti etmez. Eksenler, konektörler ve ek yerleri boyunca hizalı olmalıdır.

3. Hata: Koşulsuz olarak teknik özellikleri karşılaştırmak

4 m mesafedeki bir çapraz konuşma değeri, 100 m mesafede ölçülen değerle doğrudan karşılaştırılamaz. Aynı durum dalga boyu, bükülme durumu ve sıcaklık için de geçerlidir.

4. Hata: Tüm PANDA liflerini birbirinin yerine kullanılabilirmiş gibi değerlendirmek

Mod alanı çapları, kaplamaları, kesme dalga boyları, dayanıklılık testi seviyeleri ve çevresel sınırları farklı olabilir.

5. Hata: Standart elyafın yeterli olduğu durumlarda PM elyafı kullanmak

PM fiberler ve PM grupları genellikle daha pahalıdır ve daha dikkatli bir kullanım gerektirir. Sistem gerçekten polarizasyon kararlılığına bağlı olduğunda bunları kullanın.

CWDM Hakkında Sık Sorulan Sorular

PM fiber, tek modlu fiber ile aynı şey midir?

PM fiber genellikle tek modlu fiber türlerinden biridir; ancak standart tek modlu fiber, polarizasyonu koruyan bir özellik taşımaz.

Polarize olmayan ışığı iletebilir, ancak bu ışığı tek bir kararlı doğrusal polarizasyona dönüştürmez. Asıl fayda, polarize ışığın bir ana eksen boyunca yönlendirildiğinde ortaya çıkar.

Birçok sistem yavaş ekseni kullanır, ancak hepsi değil. Lazer, bileşen veya alet üreticisinin talimatlarına uyun ve konektör anahtarı kurallarını doğrulayın.

Evet, ancak bu bağlantı artık PM bölümünün ötesinde polarizasyonun korunmasını garanti etmiyor. Mod alanı uyumsuzluğu da kayba neden olabilir.

Evet. Uygun bir ekleme cihazı, gerilim yapılarını veya eksenlerini tespit edip hizalamalıdır. Yalnızca sıradan çekirdek hizalaması, düşük kayıp sağlayabilir ancak polarizasyon performansı yetersiz kalabilir.

Ölçülen PER değeri ne kadar yüksekse, istenen ve istenmeyen polarizasyon gücü arasındaki ayrım o kadar iyi olur. Ancak bu durum, gerçekçi uzunluk, kıvrım, dalga boyu, sıcaklık, konektör ve test koşulları çerçevesinde değerlendirilmelidir.

Özetle

PM fiber, polarize ışığı seçilen bir iç eksenle hizalı tutmak üzere tasarlanmıştır. Bunu, hızlı eksen ile yavaş eksen arasında güçlü bir çift kırılma etkisi yaratarak gerçekleştirir.

Üç noktayı unutmayın:

  1. PM fiber polarizasyonu korur; polarizasyonu oluşturmaz.
  2. Eksenlerin doğru hizalanması, düşük optik kayıp kadar önemlidir.
  3. Teknik veri sayfasında yer alan değerler, ancak dalga boyu, uzunluk, bükülme ve test koşulları da belirtildiğinde anlam kazanır.

Bu temel bilgiler sayesinde, bir PM fiber teknik veriler sayfasını anlamak ve karşılaştırmak çok daha kolay hale gelir.

Kaynak

  1. IEC 60793-2-70:2017 – Optik fiberler, Bölüm 2-70: Polarizasyon koruyucu fiberler
  2. RP Photonics Ansiklopedisi – Polarizasyonu koruyan fiberler
  3. Corning – PANDA PM 1550 Optik Fiber Teknik Özellikler Sayfası
  4. FiberLabs – Polarizasyon Koruyucu Fiber sözlüğü
  5. Optica / Işık Dalgası Teknolojisi Dergisi – Polarizasyonu koruyan fiber bağlantılar

Hala Sorularınız mı Var?

Hala emin olmadığınız bir konu varsa, çekinmeden bize ulaşabilirsiniz.

Daha fazla fiber optik terimi keşfetmek ister misiniz? Bize gidin blog bölümü.

Aradığınız terim henüz ele alınmadıysa, bana bildirin - öncelik listesine ekleyeceğim!

Son olarak — eğer bir telekom sağlayıcısı, ağ operatörüyseniz ya da fiber altyapı geliştirme alanında faaliyet gösteriyorsanız ve fiber optik bileşenler konusunda güvenilir bir iş ortağı arıyorsanız — çekinmeden Bize ulaşın.