optical modulation کو تبدیل کرنا

روشنی کی مودولیشن کا تعریف

روشنی کی مودولیشن اس عمل کو کہا جاتا ہے جس میں ایک روشنی کی لہر کو ایک عالی فریکونسی کے برقی سگنل کے مطابق تبدیل کیا جاتا ہے جس میں معلومات ہوتی ہیں۔ تبدیل شدہ روشنی کی لہر پھر کسی شفاف واسطے یا آپٹک فائبر کیبل کے ذریعے منتقل کی جاتی ہیں۔

زیادہ صحیح طور پر، روشنی کی مودولیشن کو ایک معلومات بھاری برقی سگنل کو متناسب روشنی کے سگنل میں تبدیل کرنے کے طور پر تعریف کیا جا سکتا ہے۔ یہ تبدیلی معلومات کو لمبی دوسریں پر عالی صداقت کے ساتھ کارآمد طور پر منتقل کرنے کی اجازت دیتی ہے۔

بنیادی طور پر، روشنی کے سگنل کو مودول کرنے کے دو مختلف طریقے ہیں، جو نیچے درج کیے گئے ہیں:

مستقیم مودولیشن

اسم سے ظاہر ہے، مستقیم مودولیشن ایک طریقہ ہے جس میں منتقلی کے لیے معلومات کو مستقیماً ماخذ سے نکلنے والی روشنی کی لہر پر ڈالا جاتا ہے۔ اس منصوبے میں، روشنی کے ماخذ کا ڈرائیو کرنٹ، عام طور پر لیزر، برقی معلومات کے سگنل کے مطابق مستقیماً تبدیل کیا جاتا ہے۔ یہ ڈرائیو کرنٹ کی مستقیم تبدیلی کرنے سے روشنی کے طاقت کے سگنل میں متناسب تبدیلی پیدا ہوتی ہے، البتہ الگ سے آپٹک مودولیٹرز کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے تاکہ روشنی کے سگنل کو مودول کیا جا سکے۔

تاہم، یہ مودولیشن کا طریقہ کئی قابل ذکر کمزوریوں کا حامل ہے۔ یہ کئی طرح سے تلقینی اور متاثرہ تابش کے کیریئر کے زندگیوں، اور روشنی کے ماخذ کے فوٹون کے زندگی سے متعلق ہیں۔ مستقیم مودولیشن کے لیے لیزر کو ٹرانسمیٹر کے طور پر استعمال کرتے وقت، لیزر برقی سگنل یا ڈرائیو کرنٹ کے مطابق اوں اور بند ہوتا ہے۔ اس عمل کے دوران، لیزر کا لائن وڈث پھیلتا ہے، ایک پہنومین جسے چرپ کہا جاتا ہے۔ لیزر کے لائن وڈث کی یہ پھیلتی ہوئی وضع مستقیم مودولیشن کے استعمال کو شدید حد تک محدود کرتی ہے، اس کی وجہ سے یہ 2.5 Gbps سے زائد ڈیٹ ریٹس کے لیے مناسب نہیں ہوتا۔

بیرونی مودولیشن

مقابلہ کے طور پر، بیرونی مودولیشن میں خاص طور پر مخصوص آپٹک مودولیٹرز کو استعمال کیا جاتا ہے تاکہ روشنی کے سگنل کو تبدیل کیا جا سکے اور ان کی خصوصیات کو تبدیل کیا جا سکے۔ یہ طریقہ خصوصی طور پر 10 Gbps سے زائد ڈیٹ ریٹس کے سگنل کو مودول کرنے کے لیے موزوں ہے۔ حالانکہ یہ عالی رفتار ڈیٹ کے ساتھ نمایاں کام کرتا ہے، لیکن عالی ڈیٹ ریٹ سگنل کے لیے صرف بیرونی مودولیشن کا استعمال کرنے کا کوئی محکم الزام نہیں ہے؛ یہ دیگر ماحولات میں بھی استعمال ہو سکتا ہے۔

نیچے دی گئی تصویر میں بیرونی مودولیٹر کا کام کرنے کا طریقہ دکھایا گیا ہے، جس میں یہ دکھایا گیا ہے کہ یہ روشنی کے سگنل کے ساتھ کیسے تفاعل کرتا ہے تاکہ مطلوبہ مودولیشن حاصل کی جا سکے۔

بیرونی مودولیشن کی تفصیلات

بیرونی مودولیشن کے سیٹ اپ میں، پہلا حصہ روشنی کا ماخذ ہوتا ہے، عام طور پر لیزر ڈائیوڈ ہوتا ہے۔ لیزر ڈائیوڈ کے بعد، آپٹک مودولیٹر سرکٹ کا کردار ہوتا ہے۔ یہ سرکٹ ماخذ سے نکلنے والی روشنی کی لہر کو آنے والے برقی سگنل کے مطابق تبدیل کرتا ہے۔

لیزر ڈائیوڈ ایک مستقل طاقت کے ساتھ ایک روشنی کا سگنل پیدا کرتا ہے۔ نتیجے میں، روشنی کے سگنل کی طاقت کو تبدیل کرنے کے بجائے، برقی سگنل روشنی کے آؤٹ پٹ کی طاقت کو متاثر کرتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، مودولیٹر کے آؤٹ پٹ پر وقت کے ساتھ تبدیل ہونے والا ایک روشنی کا سگنل پیدا ہوتا ہے، جس میں برقی ان پٹ میں کوڈ شدہ معلومات موجود ہوتی ہیں۔

یہ ضروری ہے کہ یاد رہے کہ بیرونی مودولیٹر کی سرکٹری دو طریقوں سے ڈیزائن کی جا سکتی ہے۔ یہ روشنی کے ماخذ کے ساتھ یکجا ہو سکتی ہے، جس سے مزید جامع اور منظم حل پیدا ہوتا ہے۔ یا پھر یہ الگ، کسٹنڈ الف سیڈ ڈیوائس کے طور پر کام کر سکتی ہے، جس سے سسٹم ڈیزائن اور یکجا کرنے میں مہارت پیدا ہوتی ہے۔

آپٹک مودولیٹرز، جو بیرونی مودولیشن کے مرکزی حصے ہیں، کو بنیادی طور پر دو اہم قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

برقی - روشنی کا فیز مودولیٹر

جسے عام طور پر مچ-زہنڈر مودولیٹر کے نام سے جانا جاتا ہے، یہ قسم کا آپٹک مودولیٹر عموماً لیتھیم نیوبیٹ کو اپنے بنیادی مواد کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ لیتھیم نیوبیٹ کی منفرد خصوصیات برقی ان پٹ کے مطابق روشنی کے سگنل کو دقت سے منسلک کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ نیچے دی گئی تصویر میں برقی - روشنی کے بیرونی مودولیٹر کے کام کرنے کا طریقہ دکھایا گیا ہے، جس میں یہ دکھایا گیا ہے کہ یہ برقی اور روشنی کے کمپوننٹس کے درمیان تفاعل کے ذریعے روشنی کے سگنل کو کیسے تبدیل کرتا ہے۔

برقی - روشنی کا فیز مودولیٹر کا کام

برقی - روشنی کے فیز مودولیٹر میں، روشنی کی لہر کو منسلک کرنے اور تقسیم کرنے میں بیم سپلٹر اور بیم کمبائنر کا کردار اہم ہوتا ہے۔ جب روشنی کا سگنل مودولیٹر میں داخل ہوتا ہے، تو بیم سپلٹر روشنی کی لہر کو دو برابر حصوں میں تقسیم کرتا ہے، ہر نصف کو الگ الگ راستے پر ہدایت کرتا ہے۔ پھر، لاگو کردہ برقی سگنل ایک از راستوں سے گذرنے والی روشنی کی لہر کی فیز کو تبدیل کرتا ہے۔

اپنے مخصوص راستوں کو گذر کرنے کے بعد، دونوں روشنی کی لہریں بیم کمبائنر تک پہنچتی ہیں، جہاں وہ دوبارہ منسلک ہوتی ہیں۔ یہ منسلک ہونا دو طریقوں سے ہو سکتا ہے: تعمیری یا تخریبی۔ جب تعمیری منسلک ہوتا ہے تو مجموعی روشنی کی لہریں ایک دوسرے کو مضبوط کرتی ہیں، جس کے نتیجے میں مودولیٹر کے آؤٹ پٹ پر ایک روشن روشنی کی لہر پیدا ہوتی ہے، جو پالس 1 کی نمائندگی کرتی ہے۔ بالکل مقابل میں، تخریبی منسلک ہونے پر، روشنی کی دو نصفیں ایک دوسرے کو منسوخ کر دیتی ہیں، جس کے نتیجے میں آؤٹ پٹ پر کوئی روشنی کا سگنل نہیں ڈٹکھائی جاتا، جو پالس 0 کی نمائندگی کرتا ہے۔

برقی - جذب مودولیٹر

برقی - جذب مودولیٹر عموماً انڈیم فوسفائڈ سے تیار کیا جاتا ہے۔ اس قسم کے مودولیٹر میں، معلومات بھاری برقی سگنل روشنی کے لیے گزرنا والے مواد کی خصوصیات کو تبدیل کرتا ہے۔ ان خصوصیات کے تبدیل ہونے کے مطابق، آؤٹ پٹ پر پالس 1 یا 0 پیدا ہوتا ہے۔

نیز، برقی - جذب مودولیٹر کو لیزر ڈائیوڈ کے ساتھ یکجا کیا جا سکتا ہے اور ایک معیاری بٹرفلائی پیکیج میں بند کیا جا سکتا ہے۔ یہ یکجا ڈیزائن کئی فائدے پیدا کرتا ہے۔ مودولیٹر اور لیزر ڈائیوڈ کو ایک واحد یونٹ میں ملایا جانے سے ڈیوائس کی کل جگہ کی ضرورت کم ہو جاتی ہے۔ اس کے علاوہ یہ باقدرت گزار کو کم کرتا ہے اور الگ الگ لیزر ماخذ اور مودولیٹر سرکٹ کے استعمال کے مقابلے میں ولٹیج کی مانگ کو کم کرتا ہے، جس سے یہ کئی آپٹک مواصلات کے اطلاقیات کے لیے مزید جامع، کارآمد اور عملی حل بن جاتا ہے۔