8 derecelik eğim, yansıyan ışığı nasıl
APC (Angled Physical Contact) konektörlerindeki 8^\circ’lik eğimli yüzeyin geri dönüş kaybını (Return Loss, yani fiber çekirdeğe yansıyan ışık gücünü önemli ölçüde azaltma) temel olarak iyileştirmesinin temel mekanizması, yüzeyden yansıyan ışığın yayılma açısını değiştirmesi ve bu açıyı tek modlu fiberin ışık alma açısını (sayısal açıklık) ciddi şekilde aşarak çekirdek tarafından ters yönde iletilen mod olarak yakalanmasını engellemesidir.
Spesifik fiziksel süreçler şunlardır:
1. Optik Yansıma ve Sapma Açısı Geometrisi
Standart tek modlu fiberlerde ışık, fiber ekseni yönünde iletilir.
- PC (Düz Yüzey/Hafif Eğri) Konektörü: Yüzey, fiber eksenine diktir (normal eksenle çakışır, geliş açısı 0^\circ’dir). Işık dalgası cam-hava veya cam-cam arayüzünde Fresnel yansımasına uğradığında, yansıyan ışık eksen boyunca orijinal yolunda geri yansır ve yansıyan ışığın büyük çoğunluğu doğrudan çekirdeğe yeniden kenetlenir, bu da ters yönde iletilen yansıyan ışık oluşturur (geri dönüş kaybı genellikle 40\ \text{dB} \sim 50\ \text{dB} civarındadır).
- APC (Eğimli Yüzey) Konektörü: Yüzey, dikey düzleme göre 8^\circ’lik bir eğime sahiptir, yani yüzeyin normali ile fiber ekseni arasındaki açı \theta_i = 8^\circ’dir.
Yansıma yasasına göre (yansıma açısı geliş açısına eşittir \theta_r = \theta_i = 8^\circ), yansıyan ışın ile orijinal fiber ekseni arasındaki toplam sapma açısı şöyledir:\theta_{\text{sapma}} = 2 \times 8^\circ = 16^\circ
2. Fiber Işık Alma Açısı (Sayısal Açıklık NA) ve Kritik Açı Sınırı
Tek modlu fiberler (örneğin standart G.652D fiber), çekirdek ve kaplama arasındaki küçük kırılma indisi farkı aracılığıyla (çekirdek kırılma indisi n_1 \approx 1.468 , kaplama kırılma indisi n_2 \approx 1.463 ) tam iç yansımayla ışık yönlendirmesi yapar.
Tek modlu fiberin sayısal açıklığı ( \text{NA} ) genellikle şöyledir:
\text{NA} = \sqrt{n_1^2 - n_2^2} \approx 0.12 \sim 0.14
Çekirdekte tam iç yansımayı ve kararlı mod oluşumunu sağlayan maksimum kritik yarı açı \theta_{\text{çekirdek}} yaklaşık olarak şöyledir:
\theta_{\text{çekirdek}} \approx \arcsin\left(\frac{\text{NA}}{n_1}\right) \approx \arcsin\left(\frac{0.13}{1.468}\right) \approx 5.1^\circ
3. Yansıyan Işığın Kaybolma Yönü
Yüzeyden yansıyan ışığın eksenden 16^\circ sapması, çekirdeğin ışık dalgalarını iletebildiği kritik ışık alma açısını ( \approx 5.1^\circ ) büyük ölçüde aştığı için:
- Çekirdekte Mod Oluşturamaz: Yansıyan ışın çekirdek ile kaplama arayüzüne çarptığında, geliş açısı çekirdeğin tam iç yansıma koşulunu artık sağlamaz.
- Kaplamaya Sızar (Cladding): Yansıyan ışın doğrudan çekirdekten geçerek kaplamaya girer ve kaplama modları veya radyasyon modları haline gelir.
- Kaplama İçinde Zayıflar ve Absorbe Edilir: Kaplamadaki ışık, kaplama-polimer kaplama arayüzünden geçerken saçılır, kırılır ve absorbe edilir, sonunda eser miktarda ısı enerjisine dönüşerek tamamen dağılır ve ışık kaynağı ucuna veya dedektöre (örneğin demultiplekser) geri dönemez.
Sonuç
Yüzeyi 8^\circ eğerek, APC konektörü, orijinal dik yansıyan geri dalgayı 16^\circ’lik büyük bir yansıma açısına dönüştürür, böylece çekirdekten ayrılmaya ve kaplamada dağılmaya zorlanır. Bu nedenle, APC konektörleri genellikle \ge 60\ \text{dB} geri dönüş kaybı sağlar (yansıyan ışık gücü gelen ışığın milyonda birinden azdır), bu da ışık kaynağı geri besleme parazitini ve fiber Bragg gratings sensör sistemlerindeki girişim dalgalarını etkili bir şekilde önler.