ऑप्टिकल फाइबर क्या है?

परिभाषा

एक ऑप्टिकल फाइबर एक पतली, लचीली रेखा होती है जो काँच (सिलिका) या प्लास्टिक से बनाई जाती है, विशेष रूप से प्रकाश (प्रकाश) संकेतों के प्रसारण के लिए। इसके नाजुक दिखने के बावजूद, एक ऑप्टिकल फाइबर का व्यास आमतौर पर मानव बाल से बड़ा होता है।

अधिक सटीक रूप से, एक ऑप्टिकल फाइबर एक तरंगदायक के रूप में काम करती है, जो प्रकाशीय आवृत्तियों पर प्रकाश के रूप में विद्युत चुंबकीय तरंगों के प्रसारण की सुविधा प्रदान करती है। यह विशेष गुण इसे लंबी दूरी पर उच्च दक्षता और न्यूनतम संकेत नुकसान के साथ सूचना को ले जाने की अनुमति देता है, जिससे इसे आधुनिक संचार प्रौद्योगिकियों का एक महत्वपूर्ण अंग बनाता है।

ऑप्टिकल फाइबर की संरचना

एक ऑप्टिकल फाइबर मूल रूप से दो महत्वपूर्ण घटकों से बनी होती है: कोर और क्लैडिंग। कोर, जो मुख्य रूप से काँच से बना एक बेलनाकार डाइइलेक्ट्रिक संरचना होती है, प्रकाश प्रसारण के लिए एक मार्ग का काम करती है। इस केंद्रीय क्षेत्र में ही प्रकाश संकेत प्रसारित होते हैं, जो पूर्ण आंतरिक परावर्तन के सिद्धांतों द्वारा निर्देशित होते हैं। कोर के चारों ओर क्लैडिंग, आमतौर पर प्लास्टिक से बनी, होती है। क्लैडिंग का महत्वपूर्ण भूमिका होता है कोर में प्रकाश को सीमित रखना, यह सुनिश्चित करना कि प्रकाश संकेत बिना किसी महत्वपूर्ण रिसाव या अवक्षय के लंबी दूरी पर प्रसारित किए जा सकें।

नीचे दिया गया चित्र एक ऑप्टिकल फाइबर की विस्तृत संरचना को दर्शाता है, जिसमें कोर और क्लैडिंग के अलग-अलग परतों और उनकी संबंधित भूमिकाओं को उजागर करता है, जो प्रभावी प्रकाश प्रसारण को सुविधाजनक बनाती हैं।

संरचना और कार्यक्षमता के विवरण

सम्पूर्ण ऑप्टिकल फाइबर विन्यास एक लचीले जैकेट में ढ़का होता है, जो एक सुरक्षात्मक परत का काम करता है। यह जैकेट फाइबर को भौतिक नुकसान, पर्यावरणीय कारकों और यांत्रिक तनाव से सुरक्षित रखता है, इसकी संपूर्णता को सुनिश्चित करता है जब इसका स्थापन, संचालन और संचालन किया जाता है।

यह महत्वपूर्ण है कि ऑप्टिकल फाइबर में, क्लैडिंग प्रकाश तरंगों के प्रसारण में सीधे योगदान नहीं देती; बल्कि, प्रकाश केवल कोर में यात्रा करता है। हालांकि, कोर और क्लैडिंग का संयोजन रिसाव के कारण होने वाले संकेत नुकसान को कम करने के लिए आवश्यक है। यह इसलिए है क्योंकि दोनों घटकों के बीच अपवर्तन अनुपात का अंतर प्रकाश के प्रभावी निर्देशन की सुविधा प्रदान करता है। विशेष रूप से, कोर का अपवर्तन अनुपात क्लैडिंग के अपवर्तन अनुपात से अधिक होना चाहिए। यह अपवर्तन अनुपात का अंतर प्रकाश के फाइबर के भीतर प्रभावी प्रसारण के लिए मूलभूत सिद्धांत है।

प्रकाश का ऑप्टिकल फाइबर में प्रसारण

ऑप्टिकल फाइबर प्रकाश (फोटॉन) के रूप में संकेत प्रसारित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। तो प्रश्न उठता है: प्रकाश वास्तव में ऑप्टिकल फाइबर में कैसे यात्रा करता है? उत्तर विशिष्ट घटना के रूप में पूर्ण आंतरिक परावर्तन में निहित है।

जब प्रकाश ऑप्टिकल फाइबर में प्रवेश करता है, तो यह कोर में यात्रा करता है, जहां यह क्लैडिंग से लगातार परावर्तन करता है। ये परावर्तन पूर्ण आंतरिक परावर्तन होते हैं, जो विशिष्ट स्थितियों के तहत होते हैं। पहले से चर्चा की गई पूर्ण आंतरिक परावर्तन के संदर्भ में, यह घटना तब होती है जब प्रकाश एक उच्च अपवर्तन अनुपात वाले माध्यम (घन कोर) से एक निम्न अपवर्तन अनुपात वाले माध्यम (हल्की क्लैडिंग) में एक आपतन कोण से गुजरता है, जो आपतन कोण से बड़ा होता है।

इस आपतन कोण के साथ, प्रकाश कोर में क्लैडिंग में अपवर्तित होने के बजाय लगातार परावर्तन द्वारा प्रसारित होता रहता है। कोर का बेलनाकार आकार, जिसका अपेक्षाकृत छोटा व्यास होता है, सुनिश्चित करता है कि केवल न्यूनतम मात्रा में प्रकाश कोर-क्लैडिंग इंटरफेस से दूर परावर्तित होता है। इससे, यह सुनिश्चित होता है कि प्रकाश किरण का आपतन कोण लगातार आपतन कोण से बड़ा रहता है, प्रकाश को फाइबर की लंबाई के साथ प्रभावी रूप से निर्देशित करने की अनुमति देता है।

प्रसारण के तरीके ऑप्टिकल फाइबर में

जब प्रकाश एक ऑप्टिकल फाइबर के साथ यात्रा करता है, तो यह कोर के माध्यम से या तो एक एकल पथ या एक से अधिक पथ अपना सकता है। मूल रूप से, "प्रसारण के तरीके" उन विशिष्ट पथों की संख्या को संदर्भित करते हैं जिनमें प्रकाश किरण फाइबर के माध्यम से यात्रा कर सकती है। ऑप्टिकल फाइबर में दो मुख्य प्रसारण के तरीके हैं:

एकल-प्रकार फाइबर

एक एकल-प्रकार फाइबर में, प्रकाश किरणें फाइबर के माध्यम से केवल एक ही पथ से यात्रा करती हैं। यह एकल पथ तरंग प्रसारण काफी प्रसारण के दौरान संकेत विकृति को काफी कम करता है। क्योंकि प्रकाश किरणों के लिए एक से अधिक पथ नहीं होते, संकेत की संपूर्णता लंबी दूरी पर बनाई जा सकती है, जिससे उच्च-विश्वासपूर्ण संचार सुनिश्चित होता है।

एकल-प्रकार फाइबर के कोर का बहुत छोटा व्यास होता है, जिसके कारण एक बहुत फोकस वाली प्रकाश किरण की आवश्यकता होती है। इसलिए, लेजर प्रकाश स्रोतों का अधिकांशतः उपयोग किया जाता है, क्योंकि वे एक तीव्र, संगत बीम उत्पन्न कर सकते हैं जो निर्विवाद रूप से विस्तृत कोर में यात्रा कर सकता है बिना किसी महत्वपूर्ण विस्तार या फैलाव के।

बहु-प्रकार फाइबर

बहु-प्रकार फाइबर एक विस्तृत कोर के साथ आते हैं, जो एकल-प्रकार फाइबर के कोर के व्यास से बहुत अधिक होता है। यह विस्तृत कोर प्रकाश किरणों को कोर के भीतर एक से अधिक पथों के माध्यम से यात्रा करने की सुविधा प्रदान करता है। यह गुण फाइबर को एक साथ अधिक प्रकाश को ले जाने की सुविधा प्रदान करता है, लेकिन इससे संकेत की विकीर्णता और कमजोरी की संभावना बढ़ जाती है। संकेत की विकीर्णता उत्पन्न होती है क्योंकि विभिन्न प्रकाश किरणें कोर के भीतर विभिन्न पथों से गुजरती हैं और गंतव्य पर थोड़ा अलग-अलग समय पर पहुंचती हैं, जिससे संकेत धुंधला हो जाता है। कमजोरी, या संकेत का कमजोर होना, बहु-प्रकार फाइबर में विस्तृत कोर में फैलाव और अवशोषण के कारण अधिक उल्लेखनीय होती है। हालांकि, विस्तृत कोर व्यास का लाभ है कि यह अनेक प्रसारित पथों को समायोजित करने की सुविधा प्रदान करता है, जिससे यह ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होता है जहां सरलता और कम लागत अत्यंत लंबी दूरी, उच्च-बैंडविड्थ प्रसारण से अधिक प्राथमिकता रखती है।

काँच फाइबर क्या हैं?

काँच एक अर्द्ध-ठोस पदार्थ है जो अपनी कठोरता, पारदर्शिता और भंगुरता से विशिष्ट है। यह कई सामग्रियों को पिघलाकर और फिर तेजी से ठंडा करके (क्वेंचिंग) बनाया जाता है। विक्रिस्टली सामग्रियों के विपरीत, काँच की एक अच्छी रूप से परिभाषित, नियमित आणविक संरचना नहीं होती। इसके बजाय, इसके अणु अव्यवस्थित, यादृच्छिक पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं।

काँच की एक विशिष्ट विशेषता है: इसकी सामग्री संरचना को बदलने से इसके गुणों में संगत परिवर्तन होता है। यह गुणों में लचीलापन काँच को एक बहुमुखी सामग्री बनाता है, विशेष रूप से जब इसका उपयोग ऑप्टिकल फाइबर बनाने में किया जाता है, जिसमें उपयोग की गई विशिष्ट प्रदर्शन विशेषताएं होती हैं।

ऑप्टिकल फाइबर के फायदे

• विकृति-प्रतिरोधी संकेत प्रसारण: ऑप्टिकल फाइबर प्रकाश तरंगों के प्रसारण की सुविधा प्रदान करते हैं, जिससे संकेत विकृति के लिए लगभग अप्रतिरोधी रूप से प्रसारित होते हैं। यह सुनिश्चित करता है कि जानकारी की विशिष्टता लंबी दूरी पर भी बनी रहती है।

• सुरक्षित और लंबी-दूरी की संचार: ये फाइबर लंबी दूरी पर डेटा के संचार का एक सुरक्षित साधन प्रदान करते हैं। फाइबर के भीतर प्रकाश तरंगों के प्रसारण की प्रकृति संकेत को सीमित करती है, इंटरसेप्शन और विकृति के खतरे को कम करती है, जिससे इसे डेटा सुरक्षा के लिए प्राथमिकता रखने वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है।

• विस्तारित जीवनकाल: अन्य प्रकार के प्रसारण केबलों की तुलना में, ऑप्टिकल फाइबर का बहुत लंबा सेवा जीवनकाल होता है। उनकी लंबावधि और धाव और टूटने से प्रतिरोध के कारण, वे लंबे समय तक विश्वसनीय प्रदर्शन बनाए रखते हैं, नियमित प्रतिस्थापन की आवश्यकता को कम करते हैं।

ऑप्टिकल फाइबर के नुकसान

• उच्च स्थापन और रखरखाव की लागत: ऑप्टिकल फाइबर प्रणालियों की प्रारंभिक स्थापन और लगातार रखरखाव की लागत अपेक्षाकृत अधिक हो सकती है। यह विशेष उपकरणों, स्थापन के लिए निपुण श्रम और नियमित रखरखाव की लागत शामिल होती है, जिससे उत्तम प्रदर्शन की सुनिश्चिति होती है।

• पर्यावरणीय कारकों से भंगुर: ऑप्टिकल फाइबर अपनी भंगुर प्रकृति के कारण, विभिन्न पर्यावरणीय स्थितियों से बचने के लिए विशेष सुरक्षा की आवश्यकता होती है। भौतिक तनाव, चरम तापमान, नमी और अन्य पर्यावरणीय कारकों से संपर्क फाइबर को नुकसान पहुंचा सकता है और संकेत प्रसारण को अवरुद्ध कर सकता है।

• रिपीटर की आवश्यकता: यद्यपि ऑप्टिकल फाइबर लंबी दूरी पर संकेत प्रसारण कर सकते हैं बिना किसी महत्वपूर्ण विकृति के, फिर भी संकेत प्रसारण के दौरान रिपीटर का उपयोग अक्सर आवश्यक होता है। ये रिपीटर संकेत को बढ़ाते और नवीनीकृत करते हैं, जिससे दूरी के दौरान होने वाले किसी भी नुकसान की भरपाई की जाती है, जिससे पूरी प्रणाली की जटिलता और लागत बढ़ जाती है।