Atlama kablosunu çekerek kayıp ölçümü, sinyal fiber optik uzadığında ne gibi değişiklikler gösterir?
Fiber optik patch kablolar çekildiğinde (çekme testi veya eksenel çekme altında) ve sinyal izlendiğinde, fiber içindeki dalga kılavuzu durumu hem geometrik deformasyon hem de fotoelastik etki tarafından etkilenir. Fiberin stres durumu ve test parametrelerine bağlı olarak sinyal başlıca şu fiziksel değişiklikleri gösterir:
Bir, İletim Optik Gücü ve Giriş Kaybı (Insertion Loss) Değişiklikleri
-
İdeal Düzgün Eksenel Çekme (Mikro Gerinim Aşaması):
- Silika fiberin elastik deformasyon aralığında (gerinim genellikle 0 \sim 10000\ \mu\varepsilon , yani uzama %1’in altında), Poisson etkisi nedeniyle fiber çekirdek ve kaplama çapı hafifçe enine daralır (tek modlu fiber Poisson oranı \nu \approx 0.17 ).
- Çekirdek çapı ve sayısal apertürdeki küçük değişiklikler, dalga kılavuzu modlarının kısıtlama yeteneğini çok az etkiler, bu nedenle saf eksenel çekme altında fiberin doğal iletim zayıflaması belirgin şekilde kötüleşmez (kayıp değişimi genellikle 0.01\ \text{dB} 'nin altındadır ve geleneksel optik güç ölçerlerle tespit edilmesi zordur).
-
Lokal Gerilim Yığılması ve Mikro Bükülme Kaybı (Microbending Loss):
- Gerçek patch kablo testlerinde, patch kablo konektörlerinin dibi (Boot), gevşek parçalar veya sıkıştırma noktaları genellikle düzensiz gerilime sahiptir.
- Çekme gerilimi, koruyucu katmanın (PVC/LSZH/Kevlar) iç cam fiber çekirdeğinden senkronize olmayan bir şekilde kaymasına veya yanlamasına bastırılmasına neden olduğunda, fiber çekirdek rastgele küçük yüksek frekanslı bükülmelere (mikro bükülme) maruz kalır. Yüksek mertebeli sızdırma modları hızla artar ve bu noktada, optik güç ölçerinde kademeli kayıp artışları veya sinyalde şiddetli dalgalanmalar gözlemlenir (kayıp birkaç \text{dB} birdenbire değişebilir).
-
Mekanik Kırılma Kritik Noktası:
- Eksenel gerilim silika camının mikro çatlak kırılma eşiğine ulaştığında, fiber kırılgan bir şekilde kırılır, optik iletim tamamen kesilir ve giriş kaybı anında sonsuz (\infty) olur.
İki, Optik Faz ve Gecikme (Time Delay) Değişiklikleri
Fiberi çekerek iletilen sinyalde güç zayıflamasından daha hassas ve belirgin değişiklikler optik faz ve iletim gecikmesidir:
- Geometrik Uzunluk Artışı: Fiberin gerçek fiziksel uzunluğu L uzar ( \Delta L > 0 ).
- Fotoelastik Etki Nedeniyle Kırılma İndeksinin Azalması: Eksenel çekme gerilimi \varepsilon, çekirdeğin etkin kırılma indeksini n_{\text{eff}} düşürür:\Delta n_{\text{eff}} = -\frac{1}{2} n_{\text{eff}}^3 \left[ p_{12} - \nu (p_{11} + p_{12}) \right] \varepsilonBurada p_{11} ve p_{12} silika fiberin fotoelastik katsayılarıdır.
- Toplam Optik Yol (OPL) ve Faz Değişikliği: Kırılma indeksindeki düşüşe rağmen, fiziksel uzunluğun uzamasının katkısı baskındır ve toplam optik yol artar. Optik taşıyıcının faz gecikmesi \Delta \phi, çekme ile doğrusal olarak artar:\Delta \phi = \frac{2\pi}{\lambda} (n_{\text{eff}} \Delta L + L \Delta n_{\text{eff}}) > 0Girişimölçer veya darbe gecikme testlerinde, interferometrik desenlerin kaydığı veya darbe varış zamanının doğrusal olarak geciktiği gözlemlenir.
Üç, Fiber Bragg Grating (FBG) veya Dağıtılmış Sensör Sinyal Değişiklikleri
Eğer patch kablo içinde bir Fiber Bragg Grating (FBG) yapısı entegre edilmişse, fiber uzadığında:
- Izgara periyodu \Lambda artar ve etkin kırılma indeksi n_{\text{eff}}'in değişimiyle birleştiğinde, Bragg yansıtma dalga boyu \lambda_B doğrusal olarak kırmızıya kayar:\Delta \lambda_B = \lambda_B (1 - p_e) \varepsilon1550\ \text{nm} dalga boyu penceresinde, fiber her 1\ \mu\varepsilon (bir milyonda bir uzama) çekildiğinde, yansıtma dalga boyu uzun dalga tarafına doğru yaklaşık 1.2\ \text{pm} kayar.
Dört, Mühendislikte Çekmeye Dayanıklı Yapı Tasarımı
Standart genel amaçlı patch kablolar, sert çekme desteklerinin olmaması nedeniyle, büyük harici çekme kuvvetlerine maruz kaldıklarında, gerilim kolayca iç fiber çekirdeğine iletilerek optik kaybın kötüleşmesine ve hatta çekirdek kırılmasına neden olur.
Yüksek çekme kuvveti ortamlarında sinyal kararlılığını çözmek için Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®), eksenel çekme gerilimini tamamen dış metal katmanın taşımasını sağlayarak, iç cam fiber çekirdeğe uygulanan çekme kuvvetini izole eden çift katmanlı kompozit koruma yapısı olarak paslanmaz çelik tel halat zırh ve ince dikişsiz paslanmaz çelik boru kullanır:
- OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord (Çekme mukavemeti > 1200\ \text{N} , Basınç mukavemeti > 200\ \text{MPa} )
- OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord (Tamamen metal yapı, Çekme mukavemeti > 1500\ \text{N} )
