Lazer ile veri iletimi lazerin çalışma mantığı fiber optik kablolar

Lazer, lazer ile veri iletimi, fiber optik kablolar ve daha bir çok ilgili konuda detaylı Türkçe bilgilerin bulunduğu bir döküman.Ayrıca çeşitli uygulama devreleri ve “Multiplexer data DECODER” “Multiplexer data ENCODER” PIC yazılımları bulunuyor. Emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler.

Işıkla Bilgi İletiminin Tarihçesi: Bilgi iletişiminin tarihi oldukça eskiye dayanır. İlk çağlar da insanlar ateş yakarak iletmek istedikleri bilgiyi bir tepeden bir başka tepeye aktardılar. Işık kullanılarak yapılan bu ilk haberleşmede insanoğlu belki de hala en gelişmiş ışık detektörünü yani gözü kullandı. Işık üreten kaynak olarak ateş kullanılıyor ve bu ışık insan gözünce algılanarak bilgi bir noktadan başka bir noktaya aktarılıyordu. Bu ilkel haberleşme tekniğinde en büyük zorluk, haberleşme uzaklıklarının çok sınırlı olması ve aktarılan bilginin büyüklüğünün az olmasıydı.

Fiber Kablolarla İletişim: Yukarıdaki şekilde göründüğü gibi herhangi bir bilgi (ses, veri ya da görüntü) önce elektrik sinyaline dönüştürülür. Işık kaynağında bu sinyaller ışık sinyaline çevrilir. Burada önemli bir nokta fiberler hem sayısal hem de analog sinyali taşıyabilir. Bir çok kimse fiberlerin sadece sayısal sinyalleri taşıdığını düşünebilir (ışık kaynağının açılıp kapanmasıyla). Sinyal bir kere ışık sinyaline çevrildikten sonra, fiber içinde detektöre gelince ye kadar yol alır. Burada ışık sinyali tekrar elektrik sinyaline dönüştürülür. Son olarak da elektrik sinyalinin şifre¬si çözülerek bilgiye (ses, veri veya gö¬rüntü) dönüştürülür.

Fiber Optiğin Temel Prensipleri: Fiber kablonun çalışması, ışığın tam yansıma prensibine dayanıyor. Işık, fiber kablo içinde (damarında) çeperlerden yansıyarak ilerler. Tam yansımanın olabilmesi ışık demetinin fiber kabloya giriş açısına bağlıdır.

Kırılma indeksi, ışığın bulunduğu ortamdaki yayılım hızını gösteren bir kavram. Işık boşlukta saniyede yaklaşık 300 000 km’lik bir hızla ilerler. Kırılma indeksi, ışığın boşluktaki hızının herhangi bir ortamda hızına bölünmesinden elde edilir:Kırılma İndeksi=(Işığın Boşluktaki Hızı)!(Işığın Ortamdaki Hızı) Boşluktaki kırılma indeksi bu durumda 1 dir. Aşağıdaki tablo, bazı tipik ortamlar için kırılma indeksini gösteriyor.

Fiber Optik Kablolarda Kayıplar: Fiber kablo içinde yol alan ışık sin¬yalinin enerjisi ve dolayısıyla şekli, değişik nedenlerle kayba uğrar (Şekil 8). Bu kayıp desibel cinsinden ölçülür (dB/km). Belli bir mesafede kullanılan fıberin düşük kayıplı olması gerekir. Dolayısıyla düşük kayıplı fiber optik sistemleri tercih edilir. Örneğin ilk çıkış gücünün %50’sinin kaybı, 3.0 dB’lik bir kayba karşılık gelir. Fiber kablolar birleştirildiğinde ya da sistem içine monte edildiğinde, bazı kayıplarla karşılaşılır (Şekil 9). İki fiber kablo uç uca birleştirilirse, tipik kayıp 0.2 dB dir. Kayıp nedenleri pek çok olmakla birlikte iç ve dış kayıplar olarak iki sınıfa ayrılabilir.

Lazerin Çalışma Mantığı: Devrede kullanılan lazer piyasada satılan çok düşük güçlü tipte bir lazerdir. Yaydığı ışığın dalga boyu 630 nm – 680 nm arasındadır ve çıkış gücü yaklaşık 1mW civarındadır. Ve devrede kullanılacak olan fototransiztörün de kullanılan lazerin dalga boyuna uygun ve çalışma frekansına uygun olarak seçilmelidir. Laboratuarda yapılan deneyler esnasında fototranzistörün yaklaşık 50 kHz’e kadar lazerden gönderilen kare dalgayı formunu bozmadan okuya bildiği gözlemlenmiş olup daha yüksek frekanslarda ise fototransiztörün kare dalga formunun özelliğini yitirerek okuduğu kayıt edilmiştir.

Lazerle Veri Aktarımının Kullanım Alanları : Lazerle veri aktarımının en büyük avantajı elektrik alan kirliliği yaratmamasıdır ve bakır kabloya göre yüksek veri transferi sağlamasıdır. Ayrıca bilgisayar teknolojisi sayesinde her türlü verinin (ses görüntü vb.) aktarımına izin vermesidir. Elektrik alanın kirli olduğu yerlerde bakır üzerinde oluşabilecek parazitler ise veri iletimine zarar verebilirken lazerde hiç bir etkisi yoktur. Veya yüksek sıcaklığın olduğu mesela bir fırın içerisinden veri sorunsuzca akıp gidebilir.

Lazerle Sayısal Verinin Yollanması : Lazerle sayısal veri yollanırken kullanılan devrede 4 adet dijital giriş kullanılmıştır. Yapılan devre ile bu girişler sürekli olarak kontrol edilerek baştan sona doğru bir sırada arka arkaya eklenerek yollanmaktadır. Bu esnada alıcı devrenin gelen bitlerden hangisinin birinci bit hangisinin sonuncu bit olduğunu ise satır başı ve satır sonu bilgilerinden anlayacaktır. Burada ise satır başı sinyali olarak 0.5 ms ‘lik lojik 1 sinyali kullanılmıştır. Satır sonu sinyali olarak ta 100 ms ‘lik lojik 0 sinyali kullanılarak bitlerin sırasının karışmaması sağlanmıştır. Burada girişleri tarayıp sürekli olarak bir sıraya dizmesi amacıyla ve bu gelen bitleri birbirinden ayırma işleri 2 adet PIC tarafından yapılmaktadır. Kullanılan PIC ler ise 16F84 tür.

yukarıda özetler verildi;