फाइबर-ऑप्टिक संचारण

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फाइबर ऑप्टिक संचार में, जानकारी ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रकाश भेजने के द्वारा फैलता है।

फाइबर-ऑप्टिक संचारण एक प्रणाली है जिसमें सूचनाओं की जानकारी एक स्थान से दूसरे स्थान में ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रकाश बिन्दुओं के रूप में भेजी जाती हैं। प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग वाहक विकसित करता है जो विधिवत् रूप से जानकारी को साथ ले जाते हैं। 1970 के दशक में इसे सबसे पहले विकसित किया गया, फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रणाली ने दूरसंचार उद्योग में क्रांतिकारी परिवर्तन किया है और सूचना युग के आगमन में एक प्रमुख भूमिका निभाई है। विद्युत संचरण पर इसके फायदे के कारण, विकसित दुनिया में कोर नेटवर्क में ताबें की तारों की जगह काफी हद तक ऑप्टिकल फाइबर ने ले ली है।

फाइबर-ऑप्टिक्स के उपयोग की संचारण प्रक्रिया में निम्नलिखित मूल चरण होते हैं: एक ट्रांसमीटर के प्रयोग को शामिल कर ऑप्टिकल संकेत बनाना, फाइबर के साथ संकेत प्रसार करना, सुनिश्चित करना कि संकेत विकृत अथवा कमजोर नहीं हो, ऑप्टिकल संकेत प्राप्त करना और उसे एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करना।

अनुप्रयोग[संपादित करें]

कई दूरसंचार कंपनियां टेलीफोन संकेतों को संचारित करने के लिए, इंटरनेट संचारण और केबल टीवी के सिगनल के लिए ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करती हैं। बहुत कम क्षीणन और हस्तक्षेप के कारण लंबी दूरी और उच्च-मांग अनुप्रयोगों में मौजूदा तांबे के तार की तुलना में ऑप्टिकल फाइबर के बहुत फायदे हैं। हालांकि, शहर के भीतर बुनियादी ढांचों का विकास अपेक्षाकृत कठिन और समय लेने वाले थे और फाइबर ऑप्टिक सिस्टम को स्थापित और संचालित करना जटिल और महंगा था। इन कठिनाइयों के कारण, फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों को प्राथमिक रूप से लंबी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए स्थापित किए गए, जहां वे अपनी पूरी क्षमता के साथ प्रसारण के लिए इस्तेमाल किए जा सकते हैं, वृद्धि की लागत समायोजित की गई। 2000 के बाद से फाइबर ऑप्टिक-संचार की कीमतों में काफी गिरावट आई है। नेटवर्क आधारित एक तांबे के रोल की तुलना में घर के लिए फाइबर के रोल की कीमत वर्तमान में अधिक किफायती है। अमेरिका में $ 850 प्रति ग्राहक के दर से कीमतें गिर गई हैं और नीदरलैंड जैसे देशों में जहां खुदाई की लागत कम है वहां और कम हो गई हैं।

1990 जब से ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रणाली वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध हो गई थी, दूरसंचार उद्योग ने ट्रांसओशनिक फाइबर इंटरसिटी लाइनों के संचार के लिए एक विशाल नेटवर्क रखा। 2002 तक एक अंतरमहाद्वीपीय नेटवर्क, 250,000 किलोमीटर की क्षमता वाले सबमेरीन संचार केबल 2.56 Tb/s के साथ जिसका काम पूरा हो चुका है, यद्यपि विशेषाधिकार प्राप्त जानकारी, दूरसंचार निवेश रिपोर्टों से संकेत मिलता है कि नेटवर्क क्षमता 2004 के बाद से नाटकीय रूप से बढ़ गयी है।

इतिहास[संपादित करें]

1966 में चार्ल्स के काओ और जॉर्ज होक्कहम ने हरलो, इंग्लैंड के एसटीसी लेबोरेटरीज (STL)ऑप्टिकल फाइबर को प्रस्तावित किया, जब उन्होंने दिखाया कि 1000 dB/किमी मौजूदा ग्लास में (5-10 db/किमी कॉक्सियल केबल की तुलना में) नुकसान की वजह थी, जिसे हटाया जा सकता था।

1970 में कॉर्निंग ग्लास वर्क्स के द्वारा ऑप्टिकल फाइबर का सफलतापूर्वक विकास किया गया, कम क्षीणन के साथ जो संचार के उद्देश्यों (करीब 20 dB/किमी) के लिए पर्याप्त था और उसी समय में GaAs सेमीकनडक्टर लेज़र विकसित किए गए थे जो ऑप्टिक फाइबर के माध्यम से प्रकाश की लंबी दूरी के प्रसारण के लिए उपयुक्त था।

1975 से शुरू हुए अनुसंधान की एक अवधि के बाद, पहली व्यावसायिक फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणाली विकसित की गई, जिसे चारों ओर 0.8 μm के एक तरंगदैर्घ्य पर संचालित किया गया और GaAs सेमीकनडक्टर लेज़र को इस्तेमाल किया गया। यह पहली-पीढ़ी प्रणाली 45 एमबीपीएस के बिट के दर पर 10 किलोमीटर पुनरावर्तक के अंतर के साथ परिचालित की गई। जल्द ही 22 अप्रैल 1977 को, जनरल टेलीफोन और इलेक्ट्रॉनिक्स ने पहली फाइबर ऑपटिक 6 Mbit/s के माध्यम से लाइव टेलीफोन यातायात लॉन्ग बीच़, कैलिफोर्निया भेजा.

1980 के दशक में दूसरी पीढ़ी का फाइबर ऑप्टिक संचारण वाणिज्यिक इस्तेमाल के लिए विकसित किया गया था, जिसे 1.3 µm, InGaAsP सेमीकनडक्टर लेज़र पर परिचालित किया गया। हालांकि शुरू में इन पद्धतियों को प्रकीर्णन द्वारा सीमित किया गया, 1981 में एकल मोड फाइबर के प्रदर्शन से प्रणाली में बहुत सुधार हुए. 1987 तक, इन प्रणालियों को 1.7 जीबी के बिट के दर पर 50 किलोमीटर पुनरावर्तक के अंतर के साथ परिचालित किय गया।

पहली ट्रान्सअटलांटिक टेलीफोन केबल में ऑप्टिकल फाइबर TAT-8 का उपयोग किया गया था, जो डीसरवायर ऑपटिमाइज्ड लेज़र एमप्लिफिकेशन टेक्नोलॉजी पर आधारित था। 1988 से इसका परिचालन होने लगा।

तीसरी पीढ़ी के फाइबर ऑप्टिक सिस्टम 1.55 μm पर संचालित होता था और 0.2 dB/किलोमीटर का घाटा था। तरंगदैर्घ्य पर पल्स-प्रसार के साथ परम्परागत InGaAsP सेमीकनडक्टर लेज़र के उपयोग करते हुए, कठिनाइयों के बावजूद इसे हासिल किया गया। वैज्ञानिकों ने फैलाव-स्थानांतरित फाइबर का उपयोग किया जिसे कम से कम फैलाव 1.55 µm या एकल अनुदैर्घ्य मोड द्वारा सीमित किया और इस कठिनाई से ऊबरे. इन घटनाओं ने अंततः तीसरी पीढ़ी प्रणाली को वाणिज्यिक 2.5 Gbit/s पर 100 किलोमीटर पुनरावर्तक के अंतर के साथ संचालित करने की अनुमति दी।

चौथी पीढ़ी के फाइबर-ऑप्टिकल संचारण ऑप्टिकल प्रवर्धन का इस्तेमाल करती हैं, जिसे पुनरावर्तक को कम करने की आवश्यकता के लिए और तरंगदैर्ध्य-विभाजन बहुसंकेतन की डेटा क्षमता में वृद्धि के लिए उपयोग की जाती हैं। 1992 में इन दोनों के सुधार ने क्रांतिकारी परिणाम दिखाए जिसकी क्षमता हर 6 महीने में दोगुनी होने लगी, 2001 तक बिट दर 10 Tb/s पहुँच गया था। हाल ही में, बिट दर 14 Tbit/s ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के उपयोग से एकल 160 किलोमीटर लाइन के ऊपर पहुँच गया है।

फाइबर ऑप्टिक संचारण की पांचवीं पीढ़ी के विकास के लिए ध्यान केंद्रित किया जा रहा है, जिसे डब्लू डी एम प्रणाली के ऊपर तरंगदैर्घ्य की सीमा तक परिचालत किया जाता है। पारंपरिक तरंगदैर्घ्य विंडो, जो सी बैंड के नाम से जाना जात है, जिसमें तरंगदैर्घ्य रेंज 1.53-1.57 μm शामिल है और नए शुष्क फाइबर एक कम नुकसान वाला विन्डो का विस्तार 1.30-1.65 μm की सीमा पर हो रहा है। अन्य विकासों में ऐसी अवधारणा है किऑप्टिकल सोलीटन्स, पलसेस एक विशेष आकार का उपयोग करते हुए फैलाव के प्रतिकार को ननलीनियर के साथ उनके विशेष आकार में बनाए रखती हैं।

1990 के दशक से 2000 तक, उद्योग प्रमोटरों और अनुसंधान कंपनियों जैसे केएमआई और आरएचके ने भविष्यवाणी की कि इंटरनेट और बैंडविड्थ उपयोग की वजह से हुए व्यावसायीकरण, उपभोक्ता मांग, मांग पर वीडियो के कारण इसकी मांग में विशाल रूप से वृद्धि होने वाली है। इंटरनेट प्रोटोकॉल डेटा यातायात तेजी से बढ़ रहा था, मूर की विधि के तहत जटिल सर्किट एकीकृत की दर से भी तेज गति से बढ़ रहा था। 2006 से डॉट कॉम के ऊपरी बुलबुले से, तथापि, उद्योग की प्रवृत्ति के मुख्य समेकन के लिए और विनिर्माण कंपनियों के अपतट के लिए लागत को कम किया गया। हाल ही में, वेरिज़ोन और एटी एंड टी ने उपभोक्ताओं के लिए घरों में विविध प्रकार के डेटा और ब्रॉडबैंड की सेवा प्रदान करने के लिए फाइबर ऑप्टिक संचारण का लाभ उठाया.

प्रोद्योगिकी[संपादित करें]

आधुनिक फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों में आमतौर फाइबर शामिल एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर होता है जो ऑप्टिकल सिगनल को कन्वर्ट कर ऑप्टिकल फाइबर को भेजता है, एक केबल जिसमें ऑप्टिकल फाइबरों का एक बंडल को कराई और इमारतों के नीचे भूमिगत नलिका के माध्यम से कई एम्पलीफायरों, एक ऑप्टिकल रिसीवर जो संकेतों को बिजली के संकेत के रूप में प्राप्त करते हैं। आम तौर पर प्रेषित जानकारियां डिजिटल जानकारी होती हैं जो टेलीफोन प्रणालियों और केबल टीवी कंपनियों के लिए कंप्यूटर से उत्पन्न की जाती हैं।

ट्रांसमीटर[संपादित करें]

एक GBIC मॉड्यूल, अनिवार्य रूप से एक ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल ट्रान्सीवर है।

सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले ऑप्टिकल ट्रांसमीटरों में प्रकाश डायोड (एल ई डी) और लेज़र डायोड जैसे सेमीकनडक्टर डिवाइस हैं। एल ई डी और लेज़र डायोड में अंतर यह है कि एल ई डी बेतुके प्रकाश का उत्पादन और लेज़र डायोड सुसंगत प्रकाश का उत्पादन करते हैं। ऑप्टिकल संचार में उपयोग के लिए, अर्धचालक ऑप्टिकल ट्रांसमीटरों को कॉम्पैक्ट, कुशल और विश्वसनीय तरीके से डिजाइन किया जाना चाहिए, जबकि यह एक इष्टतम तरंगदैर्य रेंज में सक्रिय है और सीधे उच्च आवृत्तियों पर मॉड्यूलेटेड है।

अपने सरल प्रपत्र में, एक एलईडी आगे-की-ओर-पक्षपाती पी.एन जंक्शन है, प्रकाश उत्सर्जन के माध्यम से उत्सर्जन स्वतःप्रवर्तित, एक घटना जिसे इलेक्ट्रोलुमिनेसीन भी कहा जाता है। उत्सर्जित प्रकाश एक अपेक्षाकृत व्यापक 30-60 एनएम के वर्णक्रमीय चौड़ाई के साथ बेतुका है। एलईडी प्रकाश संचरण भी अक्षम है, 1% इनपुट शक्ति या 100 माइक्रोवाट्स के साथ, अंततः लॉनच्ड पावर में परिवर्तित जिसे ऑप्टिकल फाइबर में युग्मित किया गया है। हालांकि, उनकी वजह से अपेक्षाकृत सरल डिजाइन करने के लिए, एल ई डी बहुत कम कीमत अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होते हैं।

संचार एल ई डी आमतौर पर गैलियम आर्सेनाइड फास्फाइड (GaAs) या गैलियम आर्सेनाइड से बनता है। क्योंकि GaAsP एल ई डी के एक लंबे समय तक GaAs एल ई डी (0.81-0.87 माइक्रोमीटर बनाम 1.3 माइक्रोमीटर) से तरंगदैर्घ्य पर काम करते हैं, अपने उत्पादन में स्पेक्ट्रम में 1.7 के एक पहलू से व्यापक है। एल ई डी के बड़े स्पेक्ट्रम चौड़ाई उच्च फाइबर फैलाव के कारण बनता है, काफी हद तक अपने बिट दर दूरी उत्पाद को (उपयोगिता का एक आम उपाय) सीमित करते हैं। एल ई डी स्थानीय क्षेत्र-नेटवर्क अनुप्रयोगों के लिए मुख्य रूप से, बिट दर 10-100 Mbit/स और कुछ किलोमीटर संचरण दूरी के साथ उपयुक्त है। एल ई डी को विकसित किया गया है कई क्वांटम वेल की उपयोगिता स्पेक्ट्रम के एक व्यापक प्रकाश का उत्सर्जन से अधिक पर विभिन्न तरंगदैर्य पर, स्थानीय क्षेत्र में वर्तमान में WDM नेटवर्क के उपयोग के लिए।

एक सेमीकनडक्टर लेज़र प्रकाश का उत्सर्जन करता है सुसंगत के बजाय प्रेरित उत्सर्जन के माध्यम से सहज और अच्छी तरह से करता है, जो परिणामों में उच्च उत्पादन शक्ति (~100 मेगावाट) के रूप में प्रकृति से संबंधित लाभ के रूप में होता है। एकल मोड फाइबर में उच्च दक्षता युग्मन (~ 50%) की अनुमति के साथ एक लेज़र का उत्पादन अपेक्षाकृत दिशात्मक है। संकीर्ण वर्णक्रमीय चौड़ाई की दरों बिट की अनुमति देता है के लिए उच्च के बाद से यह रंगीन फैलाव के प्रभाव को कम करता है। इसके अलावा, सेमीकनडक्टर लेज़र को ऊंची आवृत्तियों पर सीधे पुनर्संयोजन समय के कारण मॉड्यूलेट किया जा सकता है।

लेजर डायोड को अक्सर सीधे मॉड्यूलेट किया जा सकता है, इसलिए कि प्रकाश विद्युत के द्वारा नियंत्रित है जो डिवाइस पर सीधे लागू होता है। बहुत अधिक डेटा दरों या बहुत लंबी दूरी की लिंक के लिए एक लेज़र स्रोत निरंतर तरंग संचालित करती हैं और प्रकाश संग्राहक द्वारा एक बाह्य उपकरण में जैसा कि न्यूनाधिक विद्युत अवशोषणया माच-ज़ेहंदर इंटरफेरोमीटर से होता है। बाहरी मॉडुलेशन हासिल होने वाले लिंक को लेज़र चर्प के द्वारा बढ़ाती है, जो लाइनविड्थ को सीधे लेज़र संग्राहक से फैलाते हैं और फाइबर रंगीन फैलाव में वृद्धि करते हैं।

रिसिवर[संपादित करें]

एक ऑप्टिकल रिसीवर के मुख्य घटक फोटोडिटेक्टर है जो बिजली का उपयोग कर प्रकाश को फोटोइलेक्ट्रिकप्रभाव में बदल देता है। फोटोडिटेक्टर आमतौर पर एक अर्धचालक फोटोडिओड पर आधारित है। फोटोडिओड के प्रकार में पी.एन. फोटोडिओड, एक पिन फोटोडिओड और हिमस्खलन फोटोडिओड शामिल हैं। धातु-अर्धचालक-धातु (MSM) फोटोडिटेक्टर रिजेनेरेटर में प्रयुक्त सर्किट में उनकी उपयुक्तता के लिए और तरंग दैर्घ्य विभाजन मल्टीप्लेक्सर की वजह से उपयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल-बिजली कन्वर्टर्स आमतौर पर ट्रांसिम्पेदांस प्रवर्धक के साथ युग्मित और एक सीमित प्रवर्धक एक डिजिटल सिग्नल का उत्पादन डोमेन बिजली में आने वाले ऑप्टिकल सिग्नल जो क्षीणन और विकृत होता है जब चैनल के माध्यम से गुजरता है। आगे संकेत प्रसंस्करण जैसे कि डेटा से घड़ी की वसूली (CDR) फेस-लॉक्ड लूप द्वारा पारित किया और डेटा से पहले भी लागू किया जा सकता है।

फाइबर[संपादित करें]

नली के साथ एक केबल रील ट्रेलर है जिसे ऑप्टिकल फाइबर ले सकते हैं।
एक भूमिगत सेवा गड्ढे में एकल ऑप्टिकल फाइबर मोड

एक ऑप्टिकल फाइबर में एक कोर, एक क्लैडिंग और एक बफर (एक बाहरी सुरक्षात्मक कोटिंग) होते हैं, जिसमें क्लैडिंग आंतरिक प्रतिबिंब कुल विधि का उपयोग कोर द्वारा प्रकाश के साथ गाइड करता है। कोर और क्लैडिंग (जिसमें नीचा अपवर्तक-सूचक है) जिसे आमतौर पर उच्च गुणवत्ता वाले सिलिका ग्लास से बना होता है, हालांकि इसे प्लास्टिक से भी बनाया जा सकता है। दो फाइबर ऑप्टिकल को जोड़ने का काम फ्युज़न स्प्लिसिंग या यांत्रिक स्प्लिसिंग द्वारा किया जाता है और इसे विशेष कौशल और एक दूसरे का संबंध फाइबर प्रौद्योगिकी की वजह से संरेखित करने के लिए आवश्यक सूक्ष्म परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।[1]

ऑप्टिक संचार में दो मुख्य प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर प्रयुक्त होते हैं जिसमें बहु मोड ऑप्टिकल फाइबर और एकल मोड ऑप्टिकल फाइबर शामिल हैं। एक बहु मोड ऑप्टिकल फाइबर जोड़ता है किसी बड़े कोर (≥ 50 माइक्रोमीटर) जो सस्ता, कम सटीक, सस्ता ट्रांसमीटरों के साथ ही रिसीवर और कनेक्ट करने की अनुमति देता है। हालांकि, एक बहु मोड फाइबर लिंकबहुपद्वति विरूपण है, जो अक्सर लंबाई सीमा और बैंडविड्थ का परिचय देता है। इसके अलावा, सामग्री दोपंत की वजह से अपनी उच्च, बहु मोड फाइबर आमतौर पर महंगी और क्षीणन प्रदर्शन अधिक है। एक एकल मोड फाइबर की कोर छोटी है (<10 माइक्रोमीटर) और अधिक महंगी घटकों और परस्पर संपर्क के तरीकों की आवश्यकता है, लेकिन बहुत लंबे समय तक, उच्च प्रदर्शन लिंक्स की अनुमति देता है।

व्यवहार्य-वाणिज्यिक आदेश में उत्पाद पैकेज फाइबर में एक है, आमतौर पर यह केबल प्रयोग में लिपटे पराबैंगनी (UV), द्वारा सुरक्षित है, लाइट-क्योर्ड एक्रीलेट पॉलिमर, इसके बाद फाइबर संबंधक के साथ समाप्त और अंत में केबल के रूप इकट्ठे होते हैं। उसके बाद, यह जमीन में रखा जा सकता है और फिर एक इमारत की दीवारों के माध्यम से चलाने के लिए और एक तांबे केबलों के समान तरीके से एरियल के रूप में तैनात किया जा सकता है। इन फाइबरों को कम रखरखाव की तुलना में आम व्यावर्तित युग्म तार की आवश्यकता होती है।[2]

एम्प्लीफायर[संपादित करें]

एक फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणाली के प्रसारण दूरी परंपरागत फाइबर क्षीणन द्वारा और फाइबर विरूपण द्वारा सीमित किया गया है। ऑप्टो इलेक्ट्रॉनिक रिपीटर्स के उपयोग से, इन समस्याओं को समाप्त किया गया है। रिपीटर्स इन संकेतों को एक विद्युत संकेत में परिवर्तित कर देते हैं और फिर एक ट्रांसमीटर का उपयोग कर संकेत भेजते हैं और पहले की तुलना में फिर से एक उच्च तीव्रता पर संकेत भेजते हैं। आधुनिक तरंगदैर्ध्य-डिवीजन (तथ्य यह है कि इसे हर 20 किलोमीटर पर एक बार स्थापित किया चाहिए) मल्टिप्लेक्स संकेतों के साथ उच्च जटिलता के कारण, इन रिपीटर्स की लागत बहुत अधिक है।

ऑप्टिकल एमप्लीफायरएक के उपयोग करने का वैकल्पिक दृष्टिकोण है कि ऑप्टिकल संकेत को सीधे बिजली के डोमेन के संकेत में परिवर्तित कर देता है। यह एक फाइबर के द्वारा डोपिंग की लंबाई पर बनाया गया है जिसके साथ दुर्लभ-पृथ्वी खनिज एर्बियम, जो लाइट को पंपिंग कर संचार संकेत छोटी तरंग दैर्घ्य की तुलना में लेज़र से निकालता है (आमतौर पर 980 nm). नए प्रतिष्ठानों में एम्पलीफायरों को बड़े पैमाने पर रिपीटर्स से बदल दिया गया है।

तरंगदैर्ध्य-विभाजन बहुसंकेतन[संपादित करें]

तरंगदैर्ध्य-विभाजन बहुसंकेतन (WDM) में नये चैनल के साथ, एक उपलब्ध ऑप्टिकल फाइबर की क्षमता को प्रत्येक चैनल के प्रकाश को एक नई तरंग दैर्घ्य के साथ जोड़ा जाता है। इस संचारण उपकरण में तरंगदैर्घ्य विभाजन बहुसंकेतक की आवश्यकता है और एक प्राप्त उपकरण में (मूलतः एक स्पेक्ट्रोमीटर) एक बहुसंकेतक की। अर्रयेड वेभगाइड ग्रेटिंग का उपयोग आमतौर पर तरंगदैर्ध्य-विभाजन बहुसंकेतन (WDM) के लिए किया जाता है। अब WDM प्रौद्योगिकी व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है, एक फाइबर की बैंडविड्थ चैनलों[3] 160 भागों में विभाजित किया जा सकता है, जो संयुक्त दर टेराबित प्रति सेकंड को समर्थन करते हैं।

बैंडविड्थ-दूरी उत्पाद[संपादित करें]

फाइबर की लंबाई के साथ फैलाव का प्रभाव बढ़ता है क्योंकि, अक्सर एक फाइबर पारेषण प्रणाली में बैंडविड्थ दूरी उत्पाद मेगाहर्ट्ज × किलोमीटर की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। यह मान बैंडविड्थ और दूरी का एक उत्पाद है क्योंकि वहाँ एक व्यापार होता है जो बैंडविड्थ के संकेत और दूरी के बीच ले जाया जाता है। उदाहरण के लिए, 500 मेगाहर्ट्ज × किमी की दूरी बैंडविड्थ उत्पाद के साथ एक आम बहुपद्वति फाइबर एक 500 मेगाहर्ट्ज के लिए 1 किमी संकेत या एक 1000 के लिए 0.5 किमी मेगाहर्ट्ज संकेत ले सकता है।

एम्पलीफायरों और ऑप्टिकल, विभाजन बहुसंकेतन के माध्यम से एक संयोजन के अग्रिमों में फैलाव प्रबंधन, तरंगदैर्ध्य-, आधुनिक दिन ऑप्टिकल फाइबर फाइबर के किलोमीटर 160 प्रति सेकंड से अधिक लगभग 14 तेराबीट्स जानकारी में ले जा सकता है [4] इंजीनियर फाइबर ऑप्टिक संचार में सुधार के लिए हमेशा वर्तमान सीमाओं को देख रहे हैं और वर्तमान में इन प्रतिबंधों के कई शोध किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, NTT 69.1 Tbit/s संचरण प्राप्त करने में सक्षम था तरंगदैर्घ्य विभाजन मल्टीप्लेक्स (WDM) 432 तरंग दैर्घ्य की 171 Gbit की क्षमता के साथ एक 240 किलोमीटर लंबी ऑप्टिकल फाइबर पर 25 मार्च 2010 को लागू किया गया। इसे उच्चतम ऑप्टिकल संचरण की गति के रूप में दर्ज किया गया। [5] .

प्रति चैनल प्रकाश संकेत प्रचार फाइबर में उच्च दरों 111 गिगाबाइट प्रति सेकंड NTT[6][7] के द्वारा, हालांकि 10 या 40 Gbit/s प्रणाली तैनात है।[8][9] प्रत्येक फाइबर कई स्वतंत्र चैनल ले जा सकते हैं, प्रत्येक एक अलग तरंग दैर्घ्य का उपयोग कर (तरंगदैर्घ्य विभाजन मल्टीप्लेक्स (WDM)). शुद्ध डेटा दर (डेटा दर प्रति बाइट्स भूमि के ऊपर) प्रति फाइबर प्रति-चैनल डेटा दर भूमि के ऊपर FEC द्वारा कम कर चैनलों की संख्या से गुणा किया जाता है, (आमतौर पर अस्सी वाणिज्यिक घने WDM सिस्टम में.2008 के अनुसार  वर्तमान प्रयोगशाला फाइबर ऑप्टिक डाटा दर रिकॉर्ड, विल्लार्सौक्स फ्रांस में बेल लैब्स द्वारा आयोजित, बहुसंकेतन 155 चैनलों का, प्रत्येक 100 Gbit/s पर 7000 किलोमीटर फाइबर ले जा सकते हैं।[10]

फैलाव[संपादित करें]

आधुनिक ग्लास ऑप्टिकल फाइबर के लिए, अधिकतम संचरण दूरी सीमित प्रत्यक्ष अवशोषण सामग्री के कारण नहीं बल्कि कई प्रकार के फैलाव या ऑप्टिकल दानों के प्रसार की वजह से होती है, जब वे फाइबर के साथ यात्रा करते हैं। ऑप्टिकल फाइबर में फैलाव कारकों की एक किस्म के कारण होता है। इंटरमोडल फैलाव, मोड अनुप्रस्थ अक्सिअल गति के अलग अलग कारण से, मल्टी-मोड फाइबर के प्रदर्शन को सीमित करता है। क्योंकि एकल मोड फाइबर केवल एक अनुप्रस्थ मोड का समर्थन करता है, इंटरमोडल फैलाव सफाया कर दिया गया है।

एकल-मोड में फाइबर प्रदर्शन प्रथमिक रूप से रंगीन फैलावद्वारा सीमित कर दिया जाता है। (समूह वेग फैलाव के नाम से भी जाना जाता है), क्योंकि कांच का सूचकांक तरंगदैर्घ्य की रोशनी पर निर्भर करता है और असली ऑप्टिकल ट्रांसमीटरों की रोशनी का वर्णक्रमीय अशून्य (मॉडुलन के कारण) होता है। ध्रुवीकरण मोड फैलाव अन्य परिसीमा का स्रोत इसलिए होता है क्योंकि एकल मोड फाइबर केवल एक विधा है जो अनुप्रस्थ बनाए रख सकते हैं, अलग दो मोड के साथ यह ध्रुवीकरण ले जा सकता है और एक फाइबर में मामूली विकृतियों या खामियों को प्रसार वेग दो ध्रुवीकरण के लिए बदल सकते हैं। इस घटना को बायरफ्रिन्जेन्स फाइबर कहा जाता है और प्रतिक्रिया द्वारा फाइबर ऑप्टिकल ध्रुवीकरण बनाए रखा जा सकता है। फैलाव फाइबर की बैंडविड्थ सीमित है क्योंकि प्रसार ऑप्टिकल पल्स दर को सीमित करती है जो एक दूसरे का अनुसरण करते हैं और अभी भी अलग पहचाने जा सकते हैं।

कुछ फैलाव, विशेष रूप से रंगीन फैलाव, एक 'फैलाव कम्पेसाटर' द्वारा हटाया जा सकता है। यह काम करता है फाइबर की एक विशेष रूप से तैयार की गई लंबाई जिसका विपरीत फैलाव और जो प्रसारण फाइबर से प्रेरित है और यह नाड़ी को तेज करता है ताकि इसे सही ढंग से इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा डीकोडेड किया जा सके।

क्षीणन[संपादित करें]

फाइबर क्षीणन, प्रवर्धन प्रणाली के उपयोग को जरूरी कर देता है जो सामग्री अवशोषण के एक संयोजन रेले बिखरन और माई बिखरन के कारण होता है। हालांकि शुद्ध सिलिका के लिए सामग्री के अवशोषण 0.03 dB/किलोमीटर के आसपास होता है (आधुनिक फाइबर 0.03 dB/किलोमीटर के आसपास क्षीणन है), मूल ऑप्टिकल फाइबर में दोष के बारे में 1000 dB/किलोमीटर के क्षीणन के कारण होता है। क्षीणन के अन्य रूपों का कारण फाइबर का प्राकृतिक खिंचाव है, घनत्व में सूक्ष्म उतार चढ़ाव, अपूर्ण और स्प्लिसिंग तकनीकों को प्राकृतिक जोर दिया गया है।

ट्रांसमिसन विन्डोज़[संपादित करें]

प्रत्येक क्षीणन और फैलाव के योगदान में प्रभाव डालता है जो ऑप्टिकल तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करता है। तरंगदैर्घ्य बैंड (या विंडोज़) का प्रभाव जहां कमजोर है वहां यह सबसे अधिक संचरण के लिए अनुकूल है। इन खिड़कियों का मानकीकरण किया गया है और वर्तमान में परिभाषित बैंड निम्नलिखित हैं:[11]

बैंड विवरण तरंगदैर्घ्य रेंज
ओ बैंड मूल 1260-1360 एनएम
ई बैंड विस्तृत 1360-1460 एनएम
एस बैंड छोटी तरंग दैर्घ्य 1460-1530 एनएम
सी बैंड पारंपरिक ("एर्बियम खिड़की") 1530-1565 एनएम
एल बैंड लंबी तरंगदैर्य 1565-1625 एनएम
यू बैंड बहुत लंबी तरंगदैर्य 1625-1675 एनएम

ध्यान दें कि इस तालिका से पता चलता है कि मौजूदा प्रौद्योगिकी के लिए दूसरे और तीसरे विन्डोज़ के मूल रूप के संबंध को जोड़ने की कोशिशें सफल रही हैं।

ऐतिहासिक दृष्टि से, ओ बैंड से नीचे 800-900 एनएम पर एक विन्डोज़ का प्रयोग किया जाता है, जिसे प्रथम विन्डोज़ कहते है; लेकिन इस क्षेत्र में नुकसान अधिक हैं इसलिए इस विंडो को मुख्य रूप से कम दूरी की संचार के लिए प्रयोग किया जाता है। 1300 एनएम के आसपास वर्तमान कम विंडो (ओ और ई) बहुत कम नुकसान होता है। इस क्षेत्र का फैलाव शून्य है। 1500 एनएम के आसपास बीच विंडो (एस और सी) सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस क्षेत्र में सबसे कम क्षीणन की हानि है और सबसे लंबा रेंज प्राप्त होता है। इसमें कुछ फैलाव है, जो फैलाव कम्पेसाटर उपकरणों द्वारा इसे निकालने के लिए किया जाता है।

पुनरुत्पादन[संपादित करें]

जब एक संचार लिंक को अवधि से अधिक दूरी चाहिए तो ऑप्टिक फाइबर प्रौद्योगिकी जो सक्षम है, मध्यवर्ती बिन्दू पर रिपीटर्स से लिंक करने में सिगनल को पुनरुत्पादन करना चाहिए। रिपीटर्स एक संचार प्रणाली के लिए पर्याप्त मूल्य जोड़ने हैं ताकि सिस्टम डिजाइनर उनके उपयोग को कम करने की कोशिश करें।

हाल ही में फाइबर और ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी ने संकेत में निम्नीकरण किया है इतना ही कि ऑप्टिकल संकेत के पुनरुत्पादन के लिए सैकड़ों किलोमीटर की दूरी की जरूरत हो। इससे ऑप्टिकल नेटवर्किंग की लागत बहुत कम हो गई है, विशेषकर समुद्र के नीचे जहां रिपीटर्स की लागत और विश्वसनीयता केबल की पूरी प्रणाली के प्रदर्शन को निर्धारित करना ही सबसे प्रमुख कारकों में से एक है। इस प्रदर्शन के योगदान के लिए मुख्य प्रयास फैलाव प्रबंधन है, जिसे गैर-रैखिकता; और सोलीटोंस के विरूद्ध फैलाव के प्रभाव को संतुलित करने की जरूरत है, जो फाइबर के गैररैखिक प्रभाव का उपयोग करता है ताकि लंबी दूरी के फैलाव-मुक्त प्रसार को सक्षम करे.

अंतिम मील[संपादित करें]

हालांकि फाइबर-ऑप्टिक सिस्टम एक्सेल में उच्च-बैंडविड्थ के अनुप्रयोगों में, ऑप्टिकल फाइबर ने बहुत धीमी गति से लक्ष्य को किया है फाइबर से प्रेमिसेस में आने वाली समस्याओं को दूर करने के अन्तिम प्रयास किए जा रहें हैं। हालांकि, जैसे-जैसे बैंडविड्थ की मांग बढ़ती जाएगी, इस लक्ष्य के प्रति अधिक से अधिक प्रगति देखा जा सकता है। जापान में, उदाहरण के लिए EPON ने बड़े पैमाने पर DSL को ब्रॉडबैंड इंटरनेट के स्रोत के रूप में प्रतिस्थापित कर लिया है। दक्षिण कोरिया के के.टी. ने FTTH (घर के लिए फाइबर) नामक सेवा प्रदान करता है, जो ग्राहक के लिए 100 प्रतिशत फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन प्रदान करता है। सबसे बड़ा FTTH जापान, कोरिया और हाल ही में चीन में तैनात किया गया है।

अमेरिका में, वेरिज़ोन संचार FTTH सेवा प्रदान करता है जिसे FiOS कहते हैं उसी क्षेत्र के बाजार के भीतर चयन करने के लिए उच्च अर्पु (औसत राजस्व प्रति उपयोगकर्ता). अन्य प्रमुख सेवक ILEC (या पदधारी स्थानीय एक्सचेंज कैरियर), एटी एंड टी,) FTTN (फाइबर टू द नोड) का उपयोग करता है जिसे यू-भर्स कहते हैं और जो मुड़े-जोड़े के साथ घर तक पहुंचता है। उनके MSO प्रतियोगी FTTN को रोजगार पर रखते हैं साथ ही कोक्स HFC का उपयोग करते हैं। प्रमुख उपयोग नेटवर्क के सभी सेवा प्रदाता नेटवर्क से दूरी के थोक ग्राहकों के लिए फाइबर का उपयोग करते हैं।

विश्व स्तर पर प्रभावी नेटवर्क का उपयोग प्रौद्योगिकी है EPON (ईथरनेट पैसिभ ऑप्टिकल नेटवर्क). यूरोप में और संयुक्त राज्य अमेरिका में टेल्को के बीच, BPON (एटीएम आधारित ब्रॉडबैंड PON) और GPON (गिगाबित PON) में दूरसंचार कंपनियों के बीच उनके नियंत्रण में उनके (फुल सर्विस एक्सेस नेटवर्क) FSAN और आईटीयू आयकर मानक संगठनों में जड़ों की वजह से इष्ट हैं।

विद्युतीय ट्रांसमिशन के साथ तुलना[संपादित करें]

एक मोबाइल फाइबर ऑप्टिक जोड़ के लिए उपयोग और भूमिगत केबलों के जोड़ के लिए इस्तेमाल प्रयोगशाला.
एक भूमिगत फाइबर ऑप्टिक जोड़ संलग्नक खुला हुआ।

प्रसारण के लिए ऑप्टिकल फाइबर और बिजली या (तांबा) की विशेष प्रणाली को चुनना पूरी तरह व्यापार पर आधारित होता है। बिजली के केबल की अपेक्षा ऑप्टिकल फाइबर को चुनने की जरूरत आम तौर पर ऊंची बैंडविड्थ या अधिक दूरी के लिए केबल को बिछाने के लिए होती है।

फाइबर का मुख्य लाभ यह है कि इसमें असाधारण रूप से कम हानि होती है (एम्पलीफायरों / रिपीटर्सों के बीच लंबी दूरी की अनुमति), प्रकाश पर जमीनी धाराओं और अन्य परजीवी संकेत और बिजली की लंबी समानांतर बिजली कंडक्टर को आम रन की वजह से अपनी निर्भरता को (क्योंकि मुद्दों की अपनी अनुपस्थिति के बजाय बिजली के लिए इसका भरोसा और ऑप्टिक फाइबर की प्रकृति) और उसके स्वाभाविक उच्च डेटा ले जाने की क्षमता है। एक उच्च बैंडविड्थ फाइबर केबल की जगह बिजली के हजारों लिंक की आवश्यकता होगी। फाइबर का दूसरा लाभ यह है कि जब भी इसे लंबी दूरी तक दूसरे केबल के साथ बिछाई जाती हैं ये कभी भी किसी प्रकार के बिजली के ट्रांसमिशन लाइन के विपरीत क्रॉसटॉक नहीं करती. फाइबर को क्षेत्रों में उच्च विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के साथ स्थापित किया जा सकता है जैसे कि उपयोगिता लाइन, पावर लाइन और रेलरोड ट्रैक्स. गैरधात्विक सभी केबल को ढांकता हुआ उच्च बिजली गिरने की घटना के क्षेत्रों के लिए आदर्श है।

तुलना के लिए, जबकि एकल लाइन, आवाज ग्रेड किलोमीटर की एक जोड़ी से तांबा अब सिस्टम में लाइन संतोषजनक प्रदर्शन के लिए संकेत रिपीटर्स की आवश्यकता होती है, इसे असामान्य ऑप्टिकल प्रणाली 100 किलोमीटर (60 मील) पर जाने के लिए कोई सक्रिय या निष्क्रिय प्रसंस्करण नहीं है। एकल मोड फाइबर केबल आमतौर पर 12 किलोमीटर लंबाई में उपलब्ध हैं, एक लंबे समय से अधिक केबल की आवश्यकता जोड़ की संख्या में कम से कम होती है। बहु मोड फाइबर 4 किमी तक लंबाई में उपलब्ध है, हालांकि औद्योगिक मानकों केवल 2 किलोमीटर का अटूट रन का जनादेश है।

इसे कम दूरी की और अपेक्षाकृत कम बैंडविड्थ अनुप्रयोगों में, बिजली के ट्रांसमिशन की वजह से अक्सर पसंद किया जाता है।

  • कम माल की लागत, जहां बड़ी मात्रा की आवश्यकता नहीं है
  • ट्रांसमीटर और रिसीवर की कम लागत
  • इलेक्ट्रीकल पावर के साथ अच्छी तरह से सिगनल्स को ले जाने की क्षमता (विशेष रूप से डिजाइन केबलों के लिए)
  • रैखिक मोड में ट्रांसड्यूसर ऑपरेटिंग सरलता.

बिजली के कंडक्टर की अपेक्षा ऑप्टिकल फाइबर को जोड़ना अधिक कठिन और महंगा होता है। उच्च शक्तियों में, ऑप्टिकल फाइबर फाइबर फ्यूज को अतिसंवेदनशील हैं, घटक संचरण के विनाश में जिसके परिणामस्वरूप आपत्तिजनक फाइबर कोर को नुकसान होता है।[12]

विद्युत संचरण लाभ की वजह से इन, ऑप्टिकल संचार आम नहीं है संक्षेप में बॉक्स-से-बॉक्स, बैकप्लेन या चिप-से-चिप अनुप्रयोगों में, लेकिन, ऑप्टिकल प्रणाली के उस स्केल को प्रयोगशाला में प्रदर्शित किया गया।

कुछ स्थितियों में फाइबर कम दूरी या कम बैंडविड्थ अनुप्रयोगों के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है, अन्य महत्वपूर्ण सुविधाओं के कारण:

  • प्रतिरक्षण के लिए विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप, विद्युत चुम्बकीय नाड़ीसहित नाभिकीय किया जा सकता है (हालांकि अल्फा और बीटा विकिरण से फाइबर क्षतिग्रस्त हो सकता है)
  • उच्च विद्युत प्रतिरोध, इसे सुरक्षित करने के लिए वोल्टेज उपकरण या क्षेत्रों के बीच भिन्न पृथ्वी की क्षमता का उपयोग.
  • हल्का वजन-महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, विमान में.
  • कोई ज्वलनशील गैस या विस्फोटक वातावरण में महत्वपूर्ण स्पार्क्स.
  • विद्युतचुम्बकीय विकिरण नहीं और बाधा पहुँचाए बिना ठोकना मुश्किल- उच्च सुरक्षा वातावरण में संकेत महत्वपूर्ण .
  • बहुत छोटे आकार केबल-महत्वपूर्ण मार्ग सीमित है, जैसे कि नेटवर्किंग एक मौजूदा इमारत में, जहाँ छोटे चैनलों को ड्रिल किया जा सकता है और मौजूदा नलिकाओं और ट्रे में केबल को बचाया जा सकता है।

ऑप्टिकल फाइबर केबल एक ही उपकरण है जो भवनों में तांबे और समाक्षीय केबल स्थापित करने के लिए किया जाता है, इसके छोटे आकार और सीमित खींच तनाव और ऑप्टिकल केबलों की त्रिज्या मोड़ के कारण इसे कुछ संशोधनों के साथ स्थापित किया जा सकता है। ऑप्टिकल केबलों आमतौर पर 6000 मीटर या वाहिनी की हालत, वाहिनी प्रणाली की लेआउट और स्थापना तकनीक के आधार पर स्थापित किया जा सकता है। लंबे केबल को एक मध्यवर्ती बिंदु पर कुण्डलित किया जा सकता है और आवश्यक रूप वाहिनी प्रणाली में आगे खींचा जा सकता है।

संचालन मानक[संपादित करें]

विभिन्न निर्माताओं के लिए फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों में संघटकों को विकसित करने में सक्षम होने के लिए, मानकों की एक संख्या को विकसित किया गया है। अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ ने फाइबर के प्रदर्शन और कई विशेषताओं से संबंधित मानकों को प्रकाशित किया है, सहित-

  • आईटीयू G.651 टी, "बहुपद्वति μm विशेषताओं का एक 50/125 केबल वर्गीकृत सूचकांक ऑप्टिकल फाइबर"
  • आईटीयू आयकर G.652, "केबल अभिलक्षण की एक एकल मोड ऑप्टिकल फाइबर"

अन्य मानकों फाइबर, ट्रांसमीटरों के लिए प्रदर्शन मापदंड निर्दिष्ट और रिसीवर प्रणाली अनुरूप के साथ इस्तेमाल. इन मानकों में से कुछ निम्नलिखित हैं:

  • 10 गीगाबिट ईथरनेट
  • फाइबर चैनल
  • गीगाबिट ईथरनेट
  • HIPPI
  • तुल्यकालिक डिजिटल पदानुक्रम
  • तुल्यकालिक ऑप्टिकल नेटवर्किंग
  • ऑप्टिकल परिवहन नेटवर्क (OTN)

टॉसलिंक एक आम प्रारूप है जो डिजिटल ऑडियो केबल का उपयोग प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर डिजिटल सूत्रों को डिजिटल रिसीवरसे कनेक्ट करता है।

इन्हें भी देखें[संपादित करें]

  • फाइबर के लिए एक्स
  • फ़्री-स्पेस ऑप्टिकल संचार
  • सूचना सिद्धांत
  • निष्क्रिय ऑप्टिकल नेटवर्क
  • अंधेरे फाइबर

== सन्दर्भ

==
  • लेजर भौतिकी और प्रौद्योगिकी के विश्वकोश
  • विवेक अल्वायं द्वारा फाइबर ऑप्टिक प्रौद्योगिकी
  • Agrawal, Govind P. (2002). Fiber-optic communication systems. New York: John Wiley & Sons. आई॰ऍस॰बी॰ऍन॰ 0-471-21571-6.

टिप्पणियां[संपादित करें]

  1. एक ऑप्टिकल फाइबर टूट जाएगा अगर इसे तेजी से मोड़ा जाए. Alwayn, Vivek (2004-04-23). "Splicing". Fiber-Optic Technologies. Cisco Systems. अभिगमन तिथि 2006-12-31.
  2. [1]
  3. [8] ^ इन्फिनेरा इनट्रोड्यूसेस न्यू लाइन सिस्टम इन्फिनेरा कॉर्प प्रेस विज्ञप्ति जारी, 2009/08/26 लिया गया
  4. NTT (2006-09-29). 14 Tbit/s over a single optical fiber: successful demonstration of world's largest capacity. प्रेस रिलीज़. http://www.ntt.co.jp/news/news06e/0609/060929a.html. अभिगमन तिथि: 2006-12-31. 
  5. NTT (2010-03-25). World Record 69-Terabit Capacity for Optical Transmission over a Single Optical Fiber. प्रेस रिलीज़. http://www.ntt.co.jp/news2010/1003e/100325a.html. अभिगमन तिथि: 2010-04-03. 
  6. M. S. Alfiad; एवं अन्य (2008). "111 Gb/s POLMUX-RZ-DQPSK Transmission over 1140 km of SSMF with 10.7 Gb/s NRZ-OOK Neighbours". Proceedings ECOC 2008. पपृ॰ Mo.4.E.2.
  7. [14] ^ ऑप्टिकल फाइबर एकल 14 Tbps पर: विश्व की सबसे बड़ी क्षमता का सफल प्रदर्शन - 140 डिजिटल हाई-डेफिनिशन मूवीज़ ट्रान्समिटेड इन वन सेकंड. NTT प्रेस विज्ञप्ति. 29 सितम्बर 2006. [2]
  8. एस याओ, "सिस्टम फाइबर ध्रुवीकरण में: बैंडविड्थ फैलाएंगे से अधिक", फोटोनिक्स पुस्तिका, लॉरिन प्रकाशन, 2003, p.1.
  9. Ciena, जेनेट उद्धार यूरोप के पहले 40 सर्विस Gbps वेवलेंथ 2007/07/09 2009 को लिया 29 अक्टूबर.
  10. [20] ^ अल्काटेल लैब पेटाबिट्स में स्पीड बढ़ा देता है फाइबर 100 के लिए, स्टेसी हिग्गिनबोथम, 28 सितंबर 2009
  11. प्रौद्योगिकी और विश्वकोश लेजर भौतिकी
  12. Lee, M. M.; J. M. Roth, T. G. Ulmer, and C. V. Cryan (2006). "The Fiber Fuse Phenomenon in Polarization-Maintaining Fibers at 1.55 μm" (PDF). Conference on Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference and Photonic Applications Systems Technologies. paper JWB66. Optical Society of America. अभिगमन तिथि March 14, 2010.

बाहरी कड़ियाँ[संपादित करें]

साँचा:Optical communication