Optoelektronik |
2. Bölüm

Işık enerjisi ile elektrik enerjisinin birbirine dönüşümünü inceleyen optoelektronik biliminin teknolojideki uygulamalarından bahsederek başladığımız yazı serimizin bu bölümünde optik sinyaller, optik elemanlar ve ışın taşıyıcıların prensiplerinden bahsedeceğiz.

A- A+

28.07.2015 tarihli yazı 11408 kez okunmuştur.

Optik Sinyaller

Optoelektronikte, gerek taşıyıcı gerekse giriş veya çıkış verisi olması nedeniyle optik sinyaller kritik bir rol üstlenmektedir. Bu sinyaller sinüs, kare, üçgen dalga şeklinde olabileceği gibi farklı fonksiyonel şekillerde de olabilir.

Sinyal seçimi sistemin çalışma frekansı, hızı, ortam özellikleri, iletim mesafesi gibi etkenler göz önünde bulundurularak yapılmalıdır. Optoelektronik sistemlerde genellikle osilatörler yardımıyla elde edilen kare sinyaller kullanılmaktadır. Örneğin bir kare dalgada boşluk süresi çok küçükse, bu sinyal ‘iğne’ darbesi olarak ifade edilir. Bu tip iğne sinyaller genellikle sayısal optoelektronikte kullanılır.

Şelil 1: t2 aralığının çok küçük olduğu sinyaller, 'iğne sinyal' olarak kabul edilir.

►İlginizi Çekebilir: Sinyal İşleme Nedir?

Sinyali, foto sinyale çevirebilmek için genlik, frekans, faz gibi parametrelerini değiştirme işlemine modülasyon denir. Modüle işlemi sonucunda oluşan sinyal, dış etkilerden etkilenmez. Optik sinyalin modülasyonu;

► Genlik modülasyonu,
► Frekans modülasyonu,
► Darbe-kod modülasyonu ile olabilir.

Genlik ve frekans modülasyonları, taşıyıcı dalganın genliğinin ve frekansının bilgi sinyaline göre orantılı değişimidir.

Optik Elemanlar

Optik sinyaller üzerinde işlemlerin yapılabilmesi kadar bu sinyallerin odaklanması ve dağıtılması da önemlidir. Bu işlemler için çeşitli optik elemanlar kullanılmaktadır.

► Mercekler; Optik sistemlerde ışığı toplamak veya tek bir noktada odaklamak için kullanılırlar. Sistemdeki ışının dalga boyuna göre cam, kuvars veya plastikten yapılmış mercekler seçilir.

Şekil 2: Kalın kenarlı ve ince kenarlı mercekler. (soldan sağa)

►İlginizi Çekebilir: Lazer Nasıl Çalışır? | 1. Bölüm

Mercekler ince ve kalın kenarlı olmak üzere 2 çeşittir. İnce kenarlı mercekte asal eksene paralel gelen ışın odak noktasından geçerken, kalın kenarlı mercekte çıkan ışının uzantısı odak noktasından geçer.

► Yansıtıcılar; Gelen ışının doğrultusunu veya açısını değiştirmek için kullanılırlar. Işının tamamını ve yarısını yansıtan olarak iki tiptedir. Yarı yansıtıcılar, ışının yarısını geçirirler ve ışını ikiye bölmek için kullanılırlar.

Şekil 3: Tam yansıtıcı, gelen ışının doğrultusunu veya yönünü değiştirmek için kullanılır.

► Refraktörler; Çok yüzeyli yansıtıcılardır. Sensörlerde yansıtıcı eleman olarak kullanılır. Çukur şeklindeki yansıtıcılar, refraktörlere iyi bir örnektir.

► Optik Filtreler; Sistemin belirli bir dalga boyunda çalışmasını sağlayabilmek için filtreler kullanılır. Bunlar; belirli boyunu geçiren ve belirli dalga boyunu kesen olmak üzere iki türdür. Kesici filtreler genellikle ışın verici üzerine kurulur. Geniş spektrumlu kaynaklardan sadece istenilen bölge alınabilir. Bazı filtreler;

► İnterferans filtreleri, dalga boyu tek olan ışık elde etmek için kullanılır. Filtre çıkışında elde edilen ışığın spektrum genişliği 1,5-2 nm arasındadır.
► Yansımalı filtreler; Yansıtıcı yüzeyden farklı olarak, gelen ışının sadece istenen spektrumunu yansıtır. Cam üzerine ince metal tabaka oluşturulmasıyla elde edilirler. Yansıtıcı tabaka yüzeyine istenen dalga boyuna göre K, Na, Ag, Li gibi katkılar yapılır.
► Dispersiyon filtreler; 2-10 nm aralığında spektrum genişliğine sahip plan bu filtreler su, benzin, gliserin gibi sıvılardan yapılır.

Bu başlıkta belli başlı optik elemanları tanıtmaya çalıştık. Diğer optik elemanlar, temel olarak bunlardan türetilmişlerdir.

Işın Taşıyıcılar

Optoelektronikte ışın taşıyıcı olarka genellikle cam, plastik veya bu ikisinin karışımı olan kuvarstan yapılan optik bağlantılar kullanılır. Veri taşınmasında görevli fiber optik bağlantıların, kullanım alanlarına göre bikaç çeşidi vardır.

Şekil 4: Fiber optik kablolar merkez kısmı olan çekirdek, ışının çekirdekten ayrılmaması için camdan yapılmış kılıf ve darbelerden korumada görevli kaplama olmak üzere üç tabakadan oluşur.

► Haberleşme sistemi,

► Görüntü taşıma sistemi,
► Algılama ve duyarlılık sistemi,
► Aydınlatma sistemi için kullanılan bağlantılar bunlara örnektir.

Fiber optik bağlantıların çalışması tamamen yansıma temeline dayanır. Zırhlanmış fiber optik bağlantılar, cam veya plastik zırhlar kapatıldıkları için iletimde kayıplar yaşanmaz. Ucuz, hafif, kayıpsız ve geniş çalışma bandına sahip oldukları için çok yaygın olarak kullanılırlar.

Kaynak:

►Wikipedia
►Açık Ders