✅ 11. Sınıf Fizik: Fiber optik testleri Test Çöz

Fiber optik kablolar vasıtasıyla veri iletimi gerçekleştirilirken, ışık sinyallerinin kablo çekirdeği içerisinde kayıpsız veya minimum kayıpla ilerlemesini sağlayan temel fiziksel olay aşağıdakilerden hangisidir?

Fiber optik bir kablonun yapısında iç kısımda yer alan çekirdek (core) ve onu çevreleyen kılıf (cladding) olmak üzere iki ana katman bulunur. Işık sinyalinin çekirdek içinde tutularak ilerleyebilmesi için çekirdeğin kırma indisi ($n_{çekirdek}$) ile kılıfın kırma indisi ($n_{kılıf}$) arasındaki ilişki ne olmalıdır?

Bir fiber optik test laboratuvarında kullanılan fiber çekirdeğin kırma indisi $n = 1,5$ olarak ölçülmüştür. Işığın boşluktaki hızı $c = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s}$ olduğuna göre, bu fiber çekirdek içerisinde ilerleyen ışığın yayılma hızı kaç $\text{m/s}$'dir?

Fiber optik hatların kurulumu ve bakımı sırasında kullanılan OTDR (Optik Zaman Etki Alanı Yansıma Ölçer) cihazının temel çalışma prensibi aşağıdakilerden hangisine dayanmaktadır?

Bir OTDR test cihazı, kırma indisi $n = 1,5$ olan bir fiber optik kabloya bir ışık darbesi gönderiyor. Gönderilen ışık darbesi, kablodaki bir kopukluk noktasından yansıyarak gönderildikten $1 \cdot 10^{-4} \text{ s}$ sonra cihaza geri ulaşıyor. Işığın boşluktaki hızı $c = 3 \cdot 10^8 \text{ m/s}$ olduğuna göre, kopukluk noktasının test cihazına olan uzaklığı kaç $\text{km}$'dir?

Fiber optik bir sistemde çekirdek ortamının kırma indisi $n_1 = 2$, kılıf ortamının kırma indisi ise $n_2 = 1$'dir. Bu fiber kabloda ışığın çekirdekten kılıfa geçmeyip tam yansımaya uğraması için kritik açının sinüs değeri ($\sin\theta_c$) kaç olmalıdır?

Fiber optik test işlemlerinde sinyal zayıflaması (kaybı) desibel ($\text{dB}$) birimi ile ifade edilir. Giriş gücü $P_1 = 100 \text{ mW}$ olan bir fiber hatta, hat sonundaki çıkış gücü $P_2 = 10 \text{ mW}$ olarak ölçülmüştür. Sinyal zayıflaması $L = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{P_1}{P_2}\right)$ formülü ile hesaplandığına göre, bu hattaki toplam zayıflama kaç $\text{dB}$'dir?

Şeffaf malzemelerden yapılmış eşit uzunluktaki K ve L fiber optik kablolarının çekirdek kırma indisleri sırasıyla $n_K = 1,2$ ve $n_L = 1,6$'dır. Bu kablolara aynı anda giren ışık sinyallerinin kablo boyunca tam yansımalar yaparak eksene paralel doğrultuda ilerlediği varsayıldığında, K kablosunu terk etme süresi $t_K$'nin L kablosunu terk etme süresi $t_L$'ye oranı ($\frac{t_K}{t_L}$) kaçtır?

Bir telekomünikasyon mühendisi, uzunluğu $4 \text{ km}$ olan bir fiber optik hattın kalite testini yapmaktadır. Kullanılan fiber kablonun birim km başına zayıflama katsayısı $0,5 \text{ dB/km}$'dir. Hattın üzerinde ayrıca her biri $0,25 \text{ dB}$ kayba yol açan 2 adet kaynak ek noktası bulunmaktadır. Bu hattın toplam sinyal kaybı kaç $\text{dB}$'dir?

Kırma indisi $n_1 = \sqrt{2}$ olan bir fiber çekirdeğinden, kırma indisi $n_2 = 1$ olan kılıf yüzeyine bir ışık ışını yönlendiriliyor. Işının kılıf yüzeyine gelme açısı $\alpha$ olduğuna göre, ışının kılıf ortamına çıkmayıp tam yansımaya uğraması için $\alpha$ açısı hangi şartı sağlamalıdır? ($\sin 45^\circ = \frac{1}{\sqrt{2}}$)

Fiber optik kablo testlerinde OTDR cihazının ekranında mesafe-güç grafiği (iz) elde edilir. Bir fiber hatta yapılan OTDR test grafiğinde, belirli bir mesafede ani bir dikey güç düşüşü ve ardından sabit eğimli bir çizgi gözlemleniyor. Bu grafik görünümü ile ilgili olarak;
I. Ani dikey düşüş, hatta bulunan bir ek (splice) veya konnektör bağlantısındaki kaybı gösterir.
II. Çizginin eğimi, fiber kablonun birim uzunluktaki zayıflama katsayısını ifade eder.
III. Çizginin eğiminin artması kablo kalitesinin arttığını gösterir.
yargılarından hangileri doğrudur?

Bir fiber optik hattın performans testinde aynı kabloya farklı dalga boylarına sahip $1310 \text{ nm}$ ve $1550 \text{ nm}$ lazer ışıkları gönderilerek ölçümler yapılıyor. Camın kırılma indisinin dalga boyuna bağlı değişimi (dispersiyon) ve Rayleigh saçılması etkileri dikkate alındığında;
I. Kısa dalga boylu ($1310 \text{ nm}$) ışığın Rayleigh saçılması daha fazla olduğundan kablodaki birim zayıflama kaybı $1550 \text{ nm}$ ışığa göre daha yüksektir.
II. Her iki dalga boyundaki ışığın fiber çekirdeğindeki yayılma hızları birbirine eşittir.
III. Kabloda meydana gelen mikro bükülmeler (microbending), uzun dalga boylu ($1550 \text{ nm}$) ışıkta daha yüksek güç kaybına neden olur.
yargılarından hangileri doğrudur?

Bir fiber optik iletim hattının test analizinde hat üç bölüme ayrılmıştır:
- 1. Kesit: Uzunluğu $6 \text{ km}$, zayıflama katsayısı $0,4 \text{ dB/km}$
- Ek Noktası: 1. ve 2. kesit arasında ek kaybı $0,6 \text{ dB}$
- 2. Kesit: Uzunluğu $10 \text{ km}$, zayıflama katsayısı $0,3 \text{ dB/km}$
- Hat Sonu Konnektörü: Konnektör bağlantı kaybı $0,8 \text{ dB}$

Hattın başlangıcına uygulanan giriş sinyalinin hat sonuna ulaşana kadar maruz kaldığı toplam desibel zayıflaması ($\text{dB}$) kaçtır?

Fiber optik iletim ortamlarında ışık sinyalinin genişlemesine "darbe yayılması" (dispersion) adı verilir. Bir test çalışmasında, uzunluğu $L = 20 \text{ km}$ olan bir fiber optik kablonun girişine genişliği $t_1 = 6 \text{ ns}$ olan bir ışık darbesi uygulanıyor. Kablo çıkışında ölçülen darbe genişliği $t_2 = 10 \text{ ns}$ olmaktadır.

Toplam darbe genişlemesi $\Delta t = \sqrt{t_2^2 - t_1^2}$ bağıntısı ile hesaplandığına göre, bu fiber kablonun birim kilometre başına düşen darbe yayılma değeri kaç $\text{ns/km}$'dir?