ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन

प्रकाशिक दोलन की परिभाषा

प्रकाशिक दोलन उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें एक प्रकाश तरंग को ऐसे उच्च आवृत्ति वाले विद्युत संकेत के अनुसार बदला जाता है जिसमें जानकारी लदी होती है। बदली गई प्रकाश तरंगें फिर या तो एक पारदर्शी माध्यम के माध्यम से या ऑप्टिकल फाइबर केबल के माध्यम से प्रसारित की जाती हैं।

अधिक सटीक रूप से, प्रकाशिक दोलन को जानकारी-लदित विद्युत संकेत को एक संबंधित प्रकाश संकेत में परिवर्तित करने के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। यह परिवर्तन डेटा के लंबी दूरी पर उच्च विश्वसनीयता के साथ प्रभावी प्रसारण को संभव बनाता है।

मौलिक रूप से, प्रकाशिक संकेतों को दोलित करने के दो भिन्न दृष्टिकोण हैं, जो इस प्रकार वर्गीकृत किए गए हैं:

सीधा दोलन

नाम से स्पष्ट है, सीधा दोलन एक तकनीक है जिसमें प्रसारण के लिए उद्दिष्ट जानकारी को स्रोत द्वारा उत्पन्न प्रकाश धारा पर सीधे अधिरोपित किया जाता है। इस दृष्टिकोण में, प्रकाश स्रोत (आमतौर पर एक लेजर) के चालक विद्युत धारा को विद्युत जानकारी संकेत के अनुसार सीधे बदला जाता है। इस सीधे धारा के बदलाव से ऑप्टिकल शक्ति संकेत में संगत परिवर्तन होता है, जिससे अलग-अलग ऑप्टिकल दोलकों की आवश्यकता नहीं रहती जो प्रकाशिक संकेत को दोलित करते हैं।

हालांकि, यह दोलन तकनीक में महत्वपूर्ण खामियाँ हैं। ये खामियाँ आमतौर पर स्वतः और उत्तेजित उत्सर्जन के कैरियर जीवनकाल, और प्रकाश स्रोत के फोटॉन जीवनकाल से संबंधित होती हैं। जब लेजर ट्रांसमिटर का उपयोग सीधे दोलन के लिए किया जाता है, तो लेजर विद्युत संकेत या चालक धारा के अनुसार चालू और बंद होता है। इस प्रक्रिया के दौरान, लेजर लाइनविस्तार विस्तृत हो जाता है, जिसे चिर्प फेनोमेनन कहा जाता है। लेजर लाइनविस्तार का यह विस्तार सीधे दोलन के अनुप्रयोग को गंभीर रूप से सीमित करता है, जिससे यह 2.5 Gbps से अधिक डेटा दरों के लिए उपयुक्त नहीं रहता।

बाह्य दोलन

इसके विपरीत, बाह्य दोलन में विशेष रूप से ऑप्टिकल दोलकों का उपयोग किया जाता है जो प्रकाशिक संकेतों को बदलते हैं और उनके विशेषताओं को बदलते हैं। यह तकनीक 10 Gbps से अधिक डेटा दर वाले संकेतों को दोलित करने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है। यद्यपि यह उच्च-गति डेटा को संभालने में अच्छा है, फिर भी उच्च-डेटा-दर संकेतों के लिए बाह्य दोलन का उपयोग करने की कोई निर्दिष्ट आवश्यकता नहीं है; इसे अन्य परिस्थितियों में भी लागू किया जा सकता है।

निम्न चित्र एक बाह्य दोलक के संचालन तंत्र को दर्शाता है, जिसमें यह ऑप्टिकल संकेत के साथ कैसे बातचीत करता है और अपेक्षित दोलन प्राप्त करता है।

बाह्य दोलन विवरण

बाह्य दोलन सेटअप में, पहला घटक प्रकाश स्रोत है, जो आमतौर पर एक लेजर डायोड होता है। लेजर डायोड के बाद, एक ऑप्टिकल दोलक परिपथ आता है। यह परिपथ स्रोत द्वारा उत्पन्न प्रकाश तरंग को आने वाले विद्युत संकेत के अनुसार बदलता है।

लेजर डायोड एक स्थिर एम्प्लीचर के साथ एक प्रकाशिक संकेत उत्पन्न करता है। इसलिए, प्रकाशिक संकेत के एम्प्लीचर को बदलने के बजाय, विद्युत संकेत ऑप्टिकल आउटपुट के शक्ति स्तर पर प्रभाव डालता है। इस परिणामस्वरूप, दोलक के आउटपुट पर एक समय-परिवर्ती प्रकाशिक संकेत उत्पन्न होता है, जो विद्युत इनपुट में एन्कोड की गई जानकारी को प्रभावी रूप से ले जाता है।

यह महत्वपूर्ण है कि बाह्य दोलक के परिपथ को दो तरीकों से डिजाइन किया जा सकता है। इसे ऑप्टिकल स्रोत के साथ एकीकृत किया जा सकता है, जिससे एक अधिक संक्षिप्त और व्यवस्थित समाधान बनता है। वैकल्पिक रूप से, इसे एक अलग, स्वतंत्र उपकरण के रूप में कार्य करने के लिए डिजाइन किया जा सकता है, जो सिस्टम डिजाइन और एकीकरण में लचीलापन प्रदान करता है।

ऑप्टिकल दोलक, जो बाह्य दोलन प्रक्रिया के केंद्र में होते हैं, दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किए जा सकते हैं:

विद्युत-प्रकाशीय दশा दोलक

इसे माच-जेहेनर दोलक के रूप में भी जाना जाता है, यह प्रकार का ऑप्टिकल दोलक आमतौर पर लिथियम नाइओबेट को अपने मूल सामग्री के रूप में उपयोग करके बनाया जाता है। लिथियम नाइओबेट की विशिष्ट गुणवत्ताएं विद्युत इनपुट के आधार पर प्रकाशिक संकेत को ताकत से नियंत्रित करने की अनुमति देती हैं। निम्न चित्र एक विद्युत-प्रकाशीय बाह्य दोलक के संचालन तंत्र को दर्शाता है, जिसमें यह विद्युत और प्रकाशीय घटकों के बीच की बातचीत के माध्यम से प्रकाशिक संकेत को कैसे बदलता है, विस्तार से विवरण दिया गया है।

विद्युत-प्रकाशीय दशा दोलक का संचालन

विद्युत-प्रकाशीय दशा दोलक में, एक बीम स्प्लिटर और एक बीम कंबाइनर प्रकाश तरंगों को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जब एक प्रकाशिक संकेत दोलक में प्रवेश करता है, तो बीम स्प्लिटर प्रकाश बीम को दो समान भागों में विभाजित करता है, जो प्रत्येक अलग-अलग पथ पर दिशा देता है। फिर, एक लगाया गया विद्युत संकेत एक इन पथों से गुजरने वाले प्रकाश बीम की दशा को बदलता है।

अपने संबंधित मार्गों के माध्यम से गुजरने के बाद, दो प्रकाश तरंगें बीम कंबाइनर तक पहुंचती हैं, जहाँ वे फिर से जुड़ती हैं। यह फिर से जुड़ने दो तरीकों से हो सकती है: निर्माणात्मक या नष्टात्मक। जब निर्माणात्मक फिर से जुड़ने का आघात होता है, तो जुड़े हुए प्रकाश तरंगें एक दूसरे को बढ़ावा देती हैं, जिसके परिणामस्वरूप दोलक के आउटपुट पर एक चमकदार प्रकाश तरंग, पल्स 1 के रूप में प्रतिनिधित्व किया जाता है। इसके विपरीत, नष्टात्मक फिर से जुड़ने के दौरान, प्रकाश बीम के दो आधे भाग एक दूसरे को रद्द कर देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट पर कोई प्रकाश संकेत नहीं देखा जाता, जो पल्स 0 द्वारा दर्शाया जाता है।

विद्युत-अवशोषण दोलक

विद्युत-अवशोषण दोलक आमतौर पर इंडियम फॉस्फाइड से निर्मित होता है। इस प्रकार के दोलक में, जानकारी-लदित विद्युत संकेत प्रकाश के प्रसार के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री के गुणों को बदलता है। इन गुणों के बदलाव के आधार पर, आउटपुट पर या तो पल्स 1 या 0 उत्पन्न होता है।

विशेष रूप से, विद्युत-अवशोषण दोलक को एक लेजर डायोड के साथ एकीकृत किया जा सकता है और एक मानक बटरफ्लाई पैकेज में बंद किया जा सकता है। यह एकीकृत डिजाइन कई लाभ प्रदान करता है। दोलक और लेजर डायोड को एक इकाई में जोड़कर, यह उपकरण की कुल जगह की आवश्यकता को कम करता है। इसके अलावा, यह ऊर्जा उपभोग को अनुकूलित करता है और अलग-अलग लेजर स्रोत और दोलक परिपथ की तुलना में वोल्टेज की मांग को कम करता है, जिससे विभिन्न प्रकाशिक संचार अनुप्रयोगों के लिए एक अधिक संक्षिप्त, प्रभावी और व्यावहारिक समाधान बनता है।