Elektrik və optik rabiTƏ XƏTLƏRİ. MÜhaziRƏ rabiTƏ XƏTLƏRİNİN İNKİŞaf məRHƏLƏLƏRİ

OPTIK LIFLƏRIN MONTAJI ZAMANI
YARANAN İTKİ

İki OL-in montajı zamanı onların birləşdirilən yerlərinin (BY) yan səthlərinin müəyyən bucaq qədər sürüşməsi, BY-lərdə məsamənin qalması, hər iki OL-in özəklərinin diametrlərinin və özəklərlə örtüklərin sındırma əmsallarının bərabər olmaması, məsamə qalan yerlərdə özəklərin və örtüklərin sındırma əmsallarının fərqlənməsi, sındırma əmsalının profillərinin bir-birinə uyğun gəlməməsi və s. kimi səbəblər OL-lərin birləşdirilmə texnologiyasının pozulmasına səbəb olur ki, buda əlavə enerji itkisinin (Eİ) meydana çıxmasına şərait yaradır.

Bundan başqa, birləşdirilən OL-lər optik (NA, SƏP) və həndəsi ölçülərinə görə müxtəlif xarakteristikalara malik ola bilərlər. Belə olan halda OL-ləri şüalandırıcı və qəbuledici kimi iki yerə ayıraq. Şüalandırıcı tərəfdən (Ş) OL-in apertura ədədini NA₁, özəyinin diametrini və qəbul tərəfdən (Q) isə uyğun olaraq NA₂ və ilə işarə edək. Əgər və olarsa, onda OL-lərin birləşmə yerlərində Eİ-si yaranır. BM OL-dən fərqli olaraq, ÇM OL-lərdə bütün enerji özəyin uzunluğu boyunca paylanır. Ona görə də şüalandırıcı və qəbuledici (Ş,Q) kimi işıqötürücülərin özəklərinin sahələri götrülür.
OL-lərin birləşmə yerlərində yaranan itkini aradan qaldırmaq üçün Ş ilə Q tərəfi bir-birinə birləşdirən (lehimlə, yapışqanla, qaynaqla, sıxacla və s.) zaman yaxşı kontaktın alınmasını təmin etmək lazımdır. Yəni onun optik və konstruktiv ölçülərini xarakterizə edən parametrlərinin temperaturdan, nəmişlikdən, çiskindən, dumandan, qeyri-həmcinslikdən, təkrar birləşmə və açılmalardan və s. kimi təsir mənbələri hesab olunan maneələrdən asılı olmayaraq, sabit qalmasını təmin etmək lazımdır. Əgər bu şərtlər ödənirsə, onda birləşmə yerlərində heç bir itki yaranmaz. Bu isə ideal vəziyyət hesab edilir. Belə bir vəziyyət mümkün olmadığından, birləşmə yerlərində yaranan itkiləri nəzərə almaq lazım gəlir.

OPTİK RABİTƏ KABELLƏRİNDƏ İTKİLƏRİ YARADAN AMİLLƏR VƏ ONLARIN TƏHLİLİ

Optik lifin hazırlandığı materialın şəffaflığı elə olmalıdır ki, o 1 mkm diapazonda EMD-nı şüalandırma qabiliyyətinə malik olsun. Bu məqsədlə dalğa uzunluğu mkm intervalında dəyişən işıq şüasının itməsinə səbəb olan fiziki prosesləri araşdırmaq lazımdır.

1980-cı ildə labaratoriya şəraitində itkinin qiyməti dB/km olan muftasız OL alınmışdır. Bu naliyyət işıq şüasının OL-də itməsinə səbəb olan amillərin aşkar edilməsi, bunların aradan qaldırılması üçün metodların işlənib hazırlanması, eləcə də OL-lərin hazırlandığı materialların seçilməsinə qoyulan təlabatların artması və s. kimi tədbirlərin görülməsi hesabına əldə edilmişdir.
OL-də işıq şüasının itməsi bir sıra amillər tərəfindən törənir. Bunlardan ən ziyanlısı işıq şüasının udulma və səpələnməyə görə itməsi hesab edilir. İşıq şüasının udulmaya görə itkisi materialın xassəsi və dalğanın işçi uzunluğu ilə təyin edilir. Bu hadisə materialın elektronlarının həyəcanlanması və onun rezonans halında özünü göstərir. Göstərilən səbəblərin təsiri nəticəsində materialda toplanan istilik enerjisi artır.
OL-də işıq şüasının səpələnməsi onun hazırlandığı materialın xassəsi, əsasən isə OL-in həndəsi qurluşunun pozulması ilə əlaqədardır. İşıq şüası yayılan zaman optik enerjinin bir hissəsi lifi tərk edir. Bu yayılan dalğanın şüalanma prosesi adlanır. Bu zaman lifi tərk edən modu daşıyan enerjinin başqa növ enerjiyə çevirilməsi müşahidə olunur. İşıq şüasının səpələnmə əmsalı aşağıdakı ifadə ilə təyin olunur:


,

burada C_R-materialın xassəsini göstərən sabit kəmiyyətdir. Kvars üçün C_R=0,6 mkm⁴·dB/km qəbul edilir.

OL-lər yüksək dərəcədə şəffaflığa malik kvars materialından hazırlanır ki, bu da bor, titan, germanium, fosfor kimi elementlərin oksidləri ilə zənginləşdirilir. Nəticədə optik, fiziki və kimyəvi cəhətdən yeni xassəyə malik təmiz şüşə alınır.
İşıq enerjisinin udulma hesabına itməsinə səbəb OL-in hazırlandığı materialda kənar qatışıqların (qələvi qrupların OH, Fe²⁺, Cu²⁺, Cr³⁺, Al³⁺ və s. kimi keçid qrupundakı metalların ionlarının) olmasıdır. Rezonans halında qarışığın ionlarının məxsusi rəqsləri nəticəsində udulma hesabına enerji itkisi həddindən artıq çox qiymət alır. Bundan başqa udulma hesabına enerji itkisini yaradan əsas səbəblərdən biri də materialda elektronların keçid prosesidir. Ultrabənövşəyi oblastda udulma hesabına enerji itkisi elektronların həmin oblastda udulması ilə xarakterizə olunur. Buda uyğun olaraq ultrabənövşəyi udulma zolağı adlanır. İnfraqırmızı oblastda şüşənin tərkibində olan qarışıqların ionlarının rəqsi nəticəsində udulma hesabına enerji itkisi baş verir ki, bu da öz növbəsində infraqırmızı udulma zolağı adlanır. Bunların nəticəsində materialın tərkibində olan metal qarışıqlarda toplanan işıq enerjisi artır.
OL-də işıq şüasının udulmasını və səpələnməsini araşdıran zaman bütün diqqət bu materiallarda baş verən fiziki və optik hadisələrə yönəldilməlidir. OL-ləri hazırlamaq üçün başqa materiallardan da istifadə olunur. Bunlardan bir çoxu testdən keçmişdir və OL-lərin hazırlanmasıması üçün yaralı olduqları təsdiq edilmişdir. Məsələn, OL-i çoxkompanentli şüşə materialından da hesablamaq olar. Belə OL şüşə ilə əhatə olunmuş örtükdən və maye şəkilində olan özəkdən ibarətdir. Maye kimi tərkibində hava köpüyü qalmayan tetraxloretilen məhlulundan istifadə edilir. Eksperiment üsulla müəyyən edilmişdir ki, ərimə temperaturu 1100⁰S-yə yaxın və çox sadə texnologiyaya malik olan natrium və kalsium silikatlarından da şüşə hazırlamaq mümkündür. Bir sıra nəzəri mülahizələrə görə OL-i hazırlamaq üçün qurğuşundan, sulfidlərdən, selenoidlərdən, oksidlərdən və hətta monokristal materiallardan hazırlanmış şüşədən istifadə edilir. Belə OL-lər dalğa uzunluğu uzun dalğalara məxsus olan sahədə işləyə bilər. Şəffaf materiallar sırasına polimerdən hazırlanmış məmulatlarıda daxil etmək lazımdır.
OL-də baş verən enerji itkisi təkcə onun özəyinin materialının keyfiyyətindən asılı deyildir. Bu cəhətdən OL-in örtüyü üçün seçilən materialında böyük əhəmiyyəti vardır. Tam daxili əks olunma zamanı EMD-sı özəklə örtüyn sərhəddindən keçərək örtüyə daxil olur və orada yayılmağa başlayır. Beləliklə, optik gücün yalnız kiçik bir hissəsi örtüyə keçir və orada yaylımağa başlayır. Əgər örtüyün materialı keyfiyyətsizdirsə və ya o böyük udulma xassəsinə malikdirsə, onda bunların toplusu lifdə yaranan itkinin artmasına səbəb olur. Ona görə də minimal itkiyə malik olan OL-ləri hazırlayan zaman, özəyin materialında olduğu kimi örtük üçün seçilən material yüksək dərəcədə keyfiyyətli və qarışıqlardan tamamilə təmizlənmiş olmalıdır. Örtüyə keçmiş işıq enerjisinin, onun uzunluğu boyunca yayılmasının qarşısını almaq lazımdır ki, o fotodetektora daxil olmasın. Beləliklə, o müxtəlif sürətlə yayılan modların yayılma sürətlərinin fərqinin artmasına gətrib çıxarır və nəticədə dispersiyanın qiyməti artmış olur. Bunu iki üsulla aradan qaldırmaq olar:
1)özəyin xarici hissəsi udulmaya görə yaxşı xassəyə malik olan materialdan hazırlanmalıdır ki, səpələnən şüalar orada zəifləsin və özəkdə yayılan işıq seli isə örtük tərəfindən heç bir təsirə məruz qalmasın;
2) örtüyün özünü, yayılma prosesində işığın səpələnən şüalarının udulmasını təmin edə biləcək, sındırma əmsalı çox böyük olan polimer təbəqə ilə mühafizə etmək lazımdır.
OL-lərin hazırlanması üçün istifadə olunan materiallar da udulma zolağının sərhəddi vacib rol oynayır. Lakin bu materialların tərkibi qarışıqların atom və molekulalarından ibarət ola bilər ki, bu da dalğa uzunluqlarının lazımi qiymətlərində udulma yaratmaq üçün şərait yaradır. Müəyyən edilmişdir ki, ən zərərli qarışıqlar su buxarları və birinci qrupa aid edilən metalların (vannadium, xrom, maqnium, dəmir, kobalt və nikel) keçid prosesləridir. Şüşənin tərkibində olan metallar özlərini ion şəkilində göstərir. Elektron qurluşuna görə bunlar geniş zolaqlı udulma yarada bilən dalğa uzunluqları əmələ gətirir ki, onlarında qiymətləri ionların oksidləşmə dərəcəsindən asılıdır. Dalğa uzunluğunun 1mkm qiymətinə uyğun gələn oblastda yuxarıdakı qarışıqların əmələ gətirdikləri udulmanın qiyməti 1 dB/km-dən artıq olmamalıdır. Bu halda qarışıqların konsentrasiyası 10^-9-dan aşağı olmalıdır.