অপটিক্যাল মডুলেশন

অপটিক্যাল মডুলেশনের সংজ্ঞা

অপটিক্যাল মডুলেশন হল একটি প্রক্রিয়া যেখানে আলোর তরঙ্গকে এমনভাবে পরিবর্তন করা হয় যা তথ্যবহুল উচ্চ-আवৃত্তির বৈদ্যুতিক সিগন্যাল অনুসারে পরিবর্তিত হয়। পরিবর্তিত আলোর তরঙ্গগুলি পরবর্তীতে একটি প্রতিস্পর্শ মাধ্যম বা অপটিক্যাল ফাইবার কেবল দিয়ে সংবহন করা হয়।

আরও সঠিকভাবে বললে, অপটিক্যাল মডুলেশনকে তথ্যবহুল বৈদ্যুতিক সিগন্যালকে একটি সমতুল্য আলোর সিগন্যালে রূপান্তরিত করার প্রক্রিয়া হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা যায়। এই রূপান্তর দীর্ঘ দূরত্বে উচ্চ সত্যতা সহ ডেটা সংবহনে সক্ষম করে।

মৌলিকভাবে, অপটিক্যাল সিগন্যাল মডুলেশনের জন্য দুটি স্বতন্ত্র পদ্ধতি রয়েছে, যা নিম্নরূপ শ্রেণীবদ্ধ করা যায়:

ডায়ারেক্ট মডুলেশন

নামের অর্থ অনুযায়ী, ডায়ারেক্ট মডুলেশন একটি পদ্ধতি যেখানে সংবহনের জন্য প্রার্থিত তথ্য সরাসরি সূত্রে আলোর স্রোতে সুপারিমপোজ করা হয়। এই পদ্ধতিতে, আলোর উৎস (সাধারণত একটি লেজার) এর ড্রাইভিং বিদ্যুৎ সরাসরি বৈদ্যুতিক তথ্য সিগন্যালের সাথে সম্পর্কিতভাবে পরিবর্তিত হয়। এই ড্রাইভিং বিদ্যুৎ পরিবর্তন অপটিক্যাল পাওয়ার সিগন্যালে সংশ্লিষ্ট পরিবর্তন উৎপন্ন করে, যা পৃথক অপটিক্যাল মডুলেটরের প্রয়োজন না থাকায় অপটিক্যাল সিগন্যাল মডুলেট করতে সক্ষম হয়।

তবে, এই মডুলেশন পদ্ধতিটি প্রধানত স্বতঃস্ফূর্ত এবং উদ্দীপিত উৎসারণের বাহক জীবনকাল এবং আলোর উৎসের ফোটন জীবনকালের সাথে সম্পর্কিত বিশেষ দুর্বলতা রয়েছে। লেজার ট্রান্সমিটার ব্যবহার করে ডায়ারেক্ট মডুলেশন করলে, লেজার বৈদ্যুতিক সিগন্যাল বা ড্রাইভিং বিদ্যুতের প্রতিক্রিয়ায় চালু ও বন্ধ হয়। এই প্রক্রিয়ায়, লেজার লাইন ব্রড হয়, যা চির্প নামে পরিচিত। এই লেজার লাইন ব্রড হওয়া ডায়ারেক্ট মডুলেশনের ব্যবহারকে গুরুতরভাবে সীমাবদ্ধ করে, যা 2.5 Gbps এর বেশি ডেটা হারের জন্য অনুপযোগী করে তোলে।

এক্সটার্নাল মডুলেশন

বিপরীতে, এক্সটার্নাল মডুলেশন প্রদত্ত অপটিক্যাল মডুলেটর ব্যবহার করে অপটিক্যাল সিগন্যাল পরিবর্তন করে এবং তাদের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে। এই পদ্ধতি 10 Gbps এর বেশি ডেটা হারের সিগন্যাল মডুলেট করতে বিশেষভাবে উপযোগী। যদিও এটি উচ্চ-গতির ডেটা হান্ডলিংয়ে বিশেষ দক্ষ, তবে শুধুমাত্র উচ্চ-ডেটা-হার সিগন্যালের জন্য এক্সটার্নাল মডুলেশন ব্যবহার করার কোনও কঠোর প্রয়োজন নেই; এটি অন্যান্য পরিস্থিতিতেও ব্যবহার করা যেতে পারে।

নিম্নলিখিত চিত্রটি একটি এক্সটার্নাল মডুলেটরের প্রার্থনা প্রক্রিয়া দেখায়, যা অপটিক্যাল সিগন্যালের সাথে কীভাবে তার সাথে যোগাযোগ করে প্রয়োজনীয় মডুলেশন অর্জন করে।

এক্সটার্নাল মডুলেশন বিস্তারিত

এক্সটার্নাল মডুলেশন সেটআপে, প্রথম উপাদানটি হল আলোর উৎস, সাধারণত একটি লেজার ডায়োড। লেজার ডায়োডের পর, একটি অপটিক্যাল মডুলেটর সার্কিট প্রবেশ করে। এই সার্কিটটি উৎস থেকে নির্গত আলোর তরঙ্গকে আগত বৈদ্যুতিক সিগন্যাল অনুসারে পরিবর্তন করে।

লেজার ডায়োড একটি স্থির আম্পলিটিউডের অপটিক্যাল সিগন্যাল উত্পাদন করে। ফলে, অপটিক্যাল সিগন্যালের আম্পলিটিউড পরিবর্তন না করে, বৈদ্যুতিক সিগন্যাল অপটিক্যাল আউটপুটের পাওয়ার স্তরে প্রভাব ফেলে। ফলে, মডুলেটরের আউটপুটে একটি সময়-ভিত্তিক অপটিক্যাল সিগন্যাল উৎপন্ন হয়, যা বৈদ্যুতিক ইনপুটে এনকোড করা তথ্য বহন করে।

এটি গুরুত্বপূর্ণ যে, এক্সটার্নাল মডুলেটরের সার্কিট দুই উপায়ে ডিজাইন করা যেতে পারে। এটি অপটিক্যাল উৎসের সাথে একীভূত করা যেতে পারে, যা একটি আরও সংকুচিত এবং সুষম সমাধান তৈরি করে। বিকল্পভাবে, এটি একটি আলাদা, স্বাধীন ডিভাইস হিসাবে কাজ করতে পারে, যা সিস্টেম ডিজাইন এবং একীকরণে সুবিধা প্রদান করে।

অপটিক্যাল মডুলেটর, যা এক্সটার্নাল মডুলেশন প্রক্রিয়ার কেন্দ্রীয় উপাদান, দুইটি প্রধান ধরনে শ্রেণীবদ্ধ করা যায়:

ইলেকট্রো-অপটিক্যাল ফেজ মডুলেটর

এটি ম্যাচ-জেহনার মডুলেটর নামেও পরিচিত, এই ধরনের অপটিক্যাল মডুলেটর মূলত লিথিয়াম নাইবেট ব্যবহার করে নির্মিত হয়। লিথিয়াম নাইবেটের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি বৈদ্যুতিক ইনপুট অনুসারে অপটিক্যাল সিগন্যালের সুনিশ্চিত পরিচালনা সম্ভব করে। নিম্নলিখিত চিত্রটি ইলেকট্রো-অপটিক্যাল এক্সটার্নাল মডুলেটরের প্রার্থনা প্রক্রিয়া দেখায়, যা বৈদ্যুতিক এবং অপটিক্যাল উপাদানের মধ্যে যোগাযোগের মাধ্যমে অপটিক্যাল সিগন্যাল পরিবর্তন করে কীভাবে বিস্তারিত বর্ণনা করে।

ইলেকট্রো-অপটিক্যাল ফেজ মডুলেটর প্রার্থনা

ইলেকট্রো-অপটিক্যাল ফেজ মডুলেটরে, একটি বিম স্প্লিটার এবং একটি বিম কম্বাইনার আলোর তরঙ্গ পরিচালনায় গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। যখন একটি অপটিক্যাল সিগন্যাল মডুলেটরে প্রবেশ করে, বিম স্প্লিটার আলোর বিমটিকে দুই সমান অংশে বিভক্ত করে, প্রতিটি অংশকে একটি স্বতন্ত্র পথে পরিচালিত করে। পরে, একটি প্রয়োগকৃত বৈদ্যুতিক সিগন্যাল একটি পথ দিয়ে প্রবাহিত হওয়া আলোর বিমের ফেজ পরিবর্তন করে।

প্রতিটি পথ পার হয়ে দুই আলোর তরঙ্গ বিম কম্বাইনারে পৌঁছায়, যেখানে তারা পুনরায় সংযুক্ত হয়। এই পুনরায় সংযোজন দুই উপায়ে ঘটতে পারে: নির্মাণমূলক বা বিনাশমূলক। যখন নির্মাণমূলক পুনরায় সংযোজন ঘটে, সংযুক্ত আলোর তরঙ্গগুলি পরস্পরকে বাড়িয়ে দেয়, যা মডুলেটরের আউটপুটে একটি উজ্জ্বল আলোর তরঙ্গ উৎপন্ন করে, যা পালস 1 দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। বিপরীতে, বিনাশমূলক পুনরায় সংযোজনের সময়, আলোর বিমের দুই অংশ পরস্পরকে বাতিল করে, যা আউটপুটে কোনও আলোর সিগন্যাল না পাওয়ার ফলে পালস 0 দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়।

ইলেকট্রো-অ্যাবসর্পশন মডুলেটর

ইলেকট্রো-অ্যাবসর্পশন মডুলেটর মূলত ইন্ডিয়াম ফসফাইড থেকে নির্মিত। এই ধরনের মডুলেটরে, তথ্যবহুল বৈদ্যুতিক সিগন্যাল আলো প্রবাহের মাধ্যম হিসাবে পদার্থের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে। এই বৈশিষ্ট্য পরিবর্তনের উপর ভিত্তি করে, আউটপুটে পালস 1 বা 0 উৎপন্ন হয়।

লক্ষণীয়ভাবে, ইলেকট্রো-অ্যাবসর্পশন মডুলেটর একটি লেজার ডায়োড এবং একটি স্ট্যান্ডার্ড বাটারফ্লাই প্যাকেজের মধ্যে একীভূত করা যেতে পারে। এই একীভূত ডিজাইন গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা প্রদান করে। মডুলেটর এবং লেজার ডায়োড একটি একক ইউনিটে একীভূত করে, ডিভাইসের মোট স্থান প্রয়োজন কমিয়ে দেয়। এছাড়াও, এটি পাওয়ার ব্যবহার এবং ভোল্টেজ দাবি অপটিমাইজ করে, যা একটি আলাদা লেজার উৎস এবং মডুলেটর সার্কিট ব্যবহার করার তুলনায় একটি আরও সংকুচিত, দক্ষ এবং ব্যবহারিক সমাধান প্রদান করে বিভিন্ন অপটিক্যাল কমিউনিকেশন প্রয়োগের জন্য।