संचरण लाभ
1960 तक, अमेरिकी वैज्ञानिक मैमन ने दुनिया के' के पहले लेजर का आविष्कार किया, जिसने ऑप्टिकल संचार के लिए एक अच्छा प्रकाश स्रोत प्रदान किया। दो दशकों से अधिक समय के बाद, लोगों ने ऑप्टिकल ट्रांसमिशन मीडिया पर शोध किया है और अंत में कम-नुकसान वाले ऑप्टिकल फाइबर बनाए हैं, इस प्रकार ऑप्टिकल संचार की आधारशिला रखी गई है। तब से, ऑप्टिकल संचार तेजी से विकास के चरण में प्रवेश कर गया है।
ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन के कई उत्कृष्ट लाभ हैं:
आवृत्ति बैंडविड्थ
आवृत्ति बैंड की चौड़ाई संचरण क्षमता के आकार का प्रतिनिधित्व करती है। वाहक की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, सिग्नल की बैंडविड्थ उतनी ही अधिक होगी जिसे प्रेषित किया जा सकता है। वीएचएफ आवृत्ति बैंड में, वाहक आवृत्ति 48.5 मेगाहर्ट्ज ~ 300 मेगाहर्ट्ज है। लगभग 250 मेगाहर्ट्ज की बैंडविड्थ के साथ, यह केवल 27 टीवी सेट और दर्जनों एफएम प्रसारण प्रसारित कर सकता है। दृश्य प्रकाश की आवृत्ति 100,000 GHz तक पहुँचती है, जो VHF आवृत्ति बैंड की तुलना में दस लाख गुना अधिक है। यद्यपि प्रकाश की विभिन्न आवृत्तियों के लिए ऑप्टिकल फाइबर के अलग-अलग नुकसान होते हैं, बैंडविड्थ प्रभावित होता है, लेकिन सबसे कम नुकसान वाले क्षेत्र में बैंडविड्थ भी 30,000 गीगाहर्ट्ज़ तक पहुंच सकता है। वर्तमान में, एकल प्रकाश स्रोत की बैंडविड्थ केवल इसके एक छोटे से हिस्से पर कब्जा करती है (मल्टी-मोड फाइबर का आवृत्ति बैंड लगभग कई सौ मेगाहर्ट्ज है, और एक अच्छा सिंगल-मोड फाइबर 10 गीगाहर्ट्ज से अधिक तक पहुंच सकता है)। उन्नत सुसंगत ऑप्टिकल संचार के उपयोग से 30,000 गीगाहर्ट्ज़ की सीमा में 2,000 रोशनी की व्यवस्था की जा सकती है। वाहक, तरंग दैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन, लाखों चैनलों को समायोजित कर सकता है।
कम नुकसान
समाक्षीय केबलों से बनी एक प्रणाली में, 800 मेगाहर्ट्ज सिग्नल संचारित करते समय सबसे अच्छी केबल में प्रति किलोमीटर 40dB से अधिक का नुकसान होता है। इसके विपरीत, ऑप्टिकल फाइबर का नुकसान बहुत छोटा है, 1.31um प्रकाश का संचरण, प्रति किलोमीटर नुकसान 0.35dB से कम है, यदि 1.55um प्रकाश का संचरण, प्रति किलोमीटर नुकसान छोटा है, 0.2dB तक या कम। यह एक समाक्षीय केबल के बिजली के नुकसान से 100 मिलियन गुना छोटा है, जिससे अधिक लंबी दूरी पर संचार करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन लॉस में दो विशेषताएं हैं। एक यह है कि सभी केबल टीवी चैनलों में इसका समान नुकसान होता है, और केबल ट्रंक की तरह इक्वलाइज़र को पेश करने की कोई आवश्यकता नहीं है; दूसरा यह है कि तापमान के साथ इसका नुकसान शायद ही बदलता है, इसलिए आपको इसके बारे में चिंता करने की आवश्यकता नहीं है। परिवेश के तापमान में परिवर्तन के कारण मुख्य स्तर में उतार-चढ़ाव होता है।
हल्का वजन
क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर बहुत पतला होता है, सिंगल-मोड फाइबर कोर वायर का व्यास आम तौर पर 4um ~ 10um होता है, और बाहरी व्यास केवल 125um होता है। जलरोधक परत के साथ, पसलियों, म्यान आदि को मजबूत करने के लिए, 4 से 48 ऑप्टिकल फाइबर से बने ऑप्टिकल केबल का व्यास 13 मिमी से कम होता है। यह 47 मिमी के व्यास के साथ मानक समाक्षीय केबल से बहुत छोटा है। इसके अलावा, ऑप्टिकल फाइबर एक छोटा विशिष्ट गुरुत्व वाला एक ग्लास फाइबर है, जो इसे छोटे व्यास और हल्के वजन की विशेषताओं को बनाता है, और इसे स्थापित करना बहुत सुविधाजनक है।
मजबूत विरोधी हस्तक्षेप क्षमता
क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर का मूल घटक क्वार्ट्ज है, यह केवल प्रकाश संचारित करता है, बिजली का संचालन नहीं करता है, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से प्रभावित नहीं होता है। इसमें प्रेषित प्रकाशीय संकेत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से प्रभावित नहीं होते हैं। इसलिए, ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप और औद्योगिक हस्तक्षेप के लिए मजबूत प्रतिरोध है। ठीक इसी वजह से, ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित सिग्नल को छिपाना आसान नहीं है, जो गोपनीयता के लिए अनुकूल है।
उच्च निष्ठा
क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन को आम तौर पर रिले प्रवर्धन की आवश्यकता नहीं होती है, यह प्रवर्धन के कारण नए गैर-रेखीय विकृतियों को पेश नहीं करेगा। जब तक लेज़र की रैखिकता अच्छी है, तब तक टीवी सिग्नल को उच्च निष्ठा के साथ प्रेषित किया जा सकता है। वास्तविक परीक्षण से पता चलता है कि एक अच्छे AM फाइबर सिस्टम का वाहक संयोजन ट्रिपल बीट अनुपात C/CTB 70dB से अधिक है, और इंटरमॉड्यूलेशन इंडेक्स cM भी 60dB से अधिक है, जो सामान्य केबल ट्रंक के नॉनलाइनियर विरूपण सूचकांक से बहुत अधिक है। प्रणाली।
विश्वसनीय कामकाजी प्रदर्शन
हम जानते हैं कि किसी सिस्टम की विश्वसनीयता उस सिस्टम को बनाने वाले उपकरणों की संख्या से संबंधित होती है। जितने अधिक उपकरण, उतनी ही अधिक विफलता की संभावना। क्योंकि ऑप्टिकल फाइबर सिस्टम में निहित उपकरणों की संख्या कम है (केबल सिस्टम के विपरीत जिसमें दर्जनों एम्पलीफायरों की आवश्यकता होती है), विश्वसनीयता स्वाभाविक रूप से अधिक होती है। इसके अलावा, ऑप्टिकल फाइबर उपकरण का जीवन बहुत लंबा है, और परेशानी से मुक्त काम करने का समय 500,000 से 750,000 घंटे है। उनमें से, सबसे छोटा जीवन काल ऑप्टिकल ट्रांसमीटर में लेजर है, और सबसे कम जीवन काल 100,000 घंटे से अधिक है। इसलिए, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए, सही ढंग से स्थापित और डीबग किए गए ऑप्टिकल फाइबर सिस्टम का कार्य प्रदर्शन बहुत विश्वसनीय है।
लागत में गिरावट जारी है
वर्तमान में, कुछ लोगों ने एक नया मूर' का नियम प्रस्तावित किया है, जिसे ऑप्टिकल कानून (ऑप्टिकल लॉ) भी कहा जाता है। कानून कहता है कि सूचना के ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन की बैंडविड्थ हर 6 महीने में दोगुनी हो जाती है, जबकि कीमत दोगुनी हो जाती है। ऑप्टिकल संचार प्रौद्योगिकी के विकास ने इंटरनेट ब्रॉडबैंड प्रौद्योगिकी के विकास के लिए एक बहुत अच्छी नींव रखी है। इसने ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन विधियों को अपनाने के लिए बड़े पैमाने पर केबल टेलीविजन सिस्टम के लिए आखिरी बाधा को दूर कर दिया। चूंकि ऑप्टिकल फाइबर के लिए सामग्री (क्वार्ट्ज) का स्रोत बहुत प्रचुर मात्रा में है, प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, लागत और कम हो जाएगी; जबकि केबल के लिए आवश्यक तांबे की सामग्री सीमित है, कीमत अधिक और अधिक होगी। जाहिर है, भविष्य में ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन का पूर्ण लाभ होगा, और यह पूरे प्रांत और यहां तक कि पूरे देश में केबल टीवी नेटवर्क की स्थापना के लिए सबसे महत्वपूर्ण ट्रांसमिशन विधि बन जाएगी।
संरचना सिद्धांत
ऑप्टिकल फाइबर विभिन्न अपवर्तक सूचकांकों के साथ कांच की दो परतों से बना होता है। आंतरिक परत एक ऑप्टिकल आंतरिक कोर है जिसका व्यास कई माइक्रोमीटर से लेकर कई दसियों माइक्रोमीटर तक होता है, और बाहरी परत का व्यास 0.1 से 0.2 मिमी होता है। आम तौर पर, इनर कोर ग्लास का अपवर्तनांक बाहरी ग्लास की तुलना में 1% बड़ा होता है। प्रकाश के अपवर्तन और पूर्ण परावर्तन के सिद्धांत के अनुसार, जब प्रकाश जिस कोण पर आंतरिक कोर और बाहरी परत के बीच के अंतरफलक से टकराता है, वह कुल प्रतिबिंब के लिए महत्वपूर्ण कोण से अधिक होता है, तो प्रकाश इंटरफ़ेस से नहीं गुजर सकता है और पूरी तरह से परावर्तित हो जाता है। .
फाइबर क्षीणन
फाइबर क्षीणन का कारण बनने वाले मुख्य कारक हैं: आंतरिक, मोड़, निचोड़, अशुद्धता, असमानता और बट जोड़, आदि।
आंतरिक
यह ऑप्टिकल फाइबर का अंतर्निहित नुकसान है, जिसमें शामिल हैं: रेले का बिखरना, अंतर्निहित अवशोषण, आदि।
झुकने
जब ऑप्टिकल फाइबर मुड़ा हुआ होता है, तो ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश का हिस्सा बिखरने के कारण खो जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप नुकसान होगा।
बाहर निकालना
ऑप्टिकल फाइबर को निचोड़ने पर मामूली झुकने से होने वाली हानि।
अपवित्रता
ऑप्टिकल फाइबर में अशुद्धियां ऑप्टिकल फाइबर में फैलने वाले प्रकाश को अवशोषित और बिखेरती हैं, जिससे नुकसान होता है।
असमतल
ऑप्टिकल फाइबर सामग्री के गैर-समान अपवर्तक सूचकांक के कारण होने वाली हानि।
डॉकिंग
फाइबर बट के कारण होने वाला नुकसान, जैसे: विभिन्न अक्ष (एकल-मोड फाइबर समाक्षीयता 0.8μm से कम होना आवश्यक है), अंतिम चेहरा अक्ष के लंबवत नहीं है, अंतिम चेहरा सपाट नहीं है, बट कोर व्यास है मेल नहीं खाता, और splicing की गुणवत्ता खराब है।
कृत्रिम क्षीणन
वास्तविक कार्य में, कभी-कभी कृत्रिम ऑप्टिकल फाइबर क्षीणन करना आवश्यक होता है, जैसे ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में उपयोग किए जाने वाले ऑप्टिकल फाइबर एटेन्यूएटर्स, ऑप्टिकल पावर प्रदर्शन को डीबग करने के लिए, ऑप्टिकल फाइबर इंस्ट्रूमेंट कैलिब्रेशन और ऑप्टिकल फाइबर सिग्नल क्षीणन को डीबग करने के लिए।
उत्पाद विधि
वर्तमान में, संचार में प्रयुक्त ऑप्टिकल फाइबर आमतौर पर सिलिका ऑप्टिकल फाइबर होता है। क्वार्ट्ज का रासायनिक नाम सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) है, जिसकी मुख्य संरचना वही है जो रेत का उपयोग हम घर बनाने के लिए करते हैं। हालाँकि, साधारण क्वार्ट्ज सामग्री से बने ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग संचार के लिए नहीं किया जा सकता है। संचार ऑप्टिकल फाइबर अत्यंत उच्च शुद्धता सामग्री से बना होना चाहिए; हालांकि, मुख्य सामग्री में थोड़ी मात्रा में डोपेंट जोड़ने से कोर और क्लैडिंग का अपवर्तनांक थोड़ा अलग हो सकता है, जो संचार के लिए फायदेमंद है।
VAD विधि द्वारा ऑप्टिकल फाइबर प्रीफॉर्म के निर्माण की कई विधियाँ हैं। वर्तमान में, मुख्य रूप से हैं: इन-ट्यूब सीवीडी (रासायनिक वाष्प जमाव) विधि, इन-रॉड सीवीडी विधि, पीसीवीडी (प्लाज्मा रासायनिक वाष्प जमाव) विधि और वीएडी (अक्षीय वाष्प जमाव) विधि। लेकिन कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस विधि का उपयोग किया जाता है, प्रीफॉर्म को पहले उच्च तापमान पर बनाया जाना चाहिए, और फिर एक उच्च तापमान भट्ठी में गर्म और नरम किया जाना चाहिए, एक फिलामेंट में खींचा जाता है, और फिर ऑप्टिकल फाइबर कोर तार बनने के लिए लेपित और ढाला जाता है। ऑप्टिकल फाइबर के निर्माण के लिए आवश्यक है कि प्रत्येक प्रक्रिया कंप्यूटर द्वारा समान रूप से सटीक और नियंत्रित होनी चाहिए। ऑप्टिकल फाइबर के निर्माण की प्रक्रिया में, हमें ध्यान देना चाहिए:
VAD विधि द्वारा बनाया गया ऑप्टिकल फाइबर पहिले
ऑप्टिकल फाइबर कच्चे माल की शुद्धता बहुत अधिक होनी चाहिए।
अशुद्धता संदूषण और हवा के बुलबुले को ऑप्टिकल फाइबर में प्रवेश करने से रोकने के लिए आवश्यक है।
अपवर्तक सूचकांक के वितरण को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए;
ऑप्टिकल फाइबर के संरचनात्मक आकार को सही ढंग से नियंत्रित करें;
ऑप्टिकल फाइबर की सतह पर निशान क्षति को कम करें और ऑप्टिकल फाइबर की यांत्रिक शक्ति में सुधार करें।
ट्यूब स्टिक विधि
आंतरिक कोर ग्लास रॉड को बाहरी ग्लास ट्यूब में डालें (जितना संभव हो सके), पिघलाएं और तार खींचें;
डबल क्रूसिबल विधि
दो संकेंद्रित प्लेटिनम क्रूसिबल में, आंतरिक कोर और बाहरी कांच के फ्रिट को क्रमशः आंतरिक और बाहरी क्रूसिबल में डालें;
आणविक भरने की विधि
आवश्यक अपवर्तक सूचकांक वितरण की क्रॉस-अनुभागीय संरचना प्राप्त करने के लिए माइक्रोप्रोसेसर सिलिका ग्लास रॉड को उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ योजक समाधान में डुबोया जाता है, और फिर ड्राइंग ऑपरेशन किया जाता है। प्रक्रिया अधिक जटिल है। ऑप्टिकल फाइबर संचार में, आंतरिक और बाहरी वाष्प जमाव विधियों का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए भी किया जा सकता है कि कम ऑप्टिकल हानि दर वाले ऑप्टिकल फाइबर का निर्माण किया जा सकता है।
अंतरिक्ष संलयन
इसे खींचने के लिए फाइबर ड्राइंग डिवाइस को अंतरिक्ष के माइक्रोग्रैविटी वातावरण में रखें, और आप अल्ट्रा-लॉन्ग हाई-क्वालिटी लाइट गाइड फाइबर प्राप्त कर सकते हैं जो पृथ्वी पर उपलब्ध नहीं है।
फाइबर वर्गीकरण
विभिन्न ऑप्टिकल फाइबर वर्गीकरण मानकों की वर्गीकरण पद्धति के अनुसार, एक ही ऑप्टिकल फाइबर के अलग-अलग नाम होंगे।
फाइबर सामग्री द्वारा वर्गीकृत
ऑप्टिकल फाइबर की सामग्री के अनुसार, ऑप्टिकल फाइबर के प्रकारों को क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फाइबर और ऑल-प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर में विभाजित किया जा सकता है।
सिलिका फाइबर आम तौर पर एक डोप्ड सिलिका कोर और एक डोप्ड सिलिका क्लैडिंग से बना एक ऑप्टिकल फाइबर को संदर्भित करता है। इस फाइबर में बहुत कम नुकसान और मध्यम फैलाव है। वर्तमान में, संचार के लिए ऑप्टिकल फाइबर के विशाल बहुमत क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फाइबर हैं।
ऑल-प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए एक नए प्रकार का ऑप्टिकल फाइबर है, जो अभी भी विकास और परीक्षण चरण में है। ऑल-प्लास्टिक फाइबर में बड़े नुकसान, मोटे कोर (100-600μm व्यास), बड़े संख्यात्मक एपर्चर (एनए) (आमतौर पर 0.3-0.5, जिसे बड़े प्रकाश स्पॉट के साथ प्रकाश स्रोतों के साथ जोड़ा जा सकता है) और कम विनिर्माण लागत की विशेषताएं हैं। वर्तमान में, ऑल-प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर छोटी लंबाई के अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे कि इनडोर कंप्यूटर नेटवर्किंग और जहाजों में संचार।
फाइबर प्रोफाइल अपवर्तक सूचकांक वितरण द्वारा वर्गीकरण
फाइबर प्रोफाइल के विभिन्न अपवर्तक सूचकांक वितरण के अनुसार, फाइबर के प्रकार को स्टेप-टाइप फाइबर और ग्रेडेड-टाइप फाइबर में विभाजित किया जा सकता है।
ट्रांसमिशन मोड द्वारा वर्गीकृत
ऑप्टिकल फाइबर ट्रांसमिशन मोड की संख्या के अनुसार, ऑप्टिकल फाइबर के प्रकारों को मल्टी-मोड ऑप्टिकल फाइबर और सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर में विभाजित किया जा सकता है।
सिंगल-मोड फाइबर एक फाइबर है जो केवल एक मोड को ट्रांसमिट कर सकता है। सिंगल-मोड फाइबर केवल मौलिक मोड (निम्नतम-ऑर्डर मोड) को प्रसारित कर सकता है, कोई अंतर-मोड विलंब अंतर नहीं है, और इसमें मल्टी-मोड फाइबर की तुलना में बहुत बड़ा बैंडविड्थ है, जो उच्च गति संचरण के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। एकल-मोड फाइबर का मोड फ़ील्ड व्यास केवल कुछ माइक्रोन (माइक्रोन) होता है, और इसकी बैंडविड्थ आमतौर पर एक ग्रेडेड मल्टीमोड फाइबर की तुलना में परिमाण के एक या दो ऑर्डर अधिक होती है। इसलिए, यह बड़ी क्षमता, लंबी दूरी की संचार के लिए उपयुक्त है।
अंतरराष्ट्रीय मानकों के अनुसार वर्गीकरण (आईटीयू-टी सिफारिशों के अनुसार वर्गीकरण)
ऑप्टिकल फाइबर को एक एकीकृत अंतरराष्ट्रीय मानक बनाने के लिए, अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (आईटीयू-टी) ने एक एकीकृत ऑप्टिकल फाइबर मानक (जी मानक) तैयार किया है। ऑप्टिकल फाइबर पर ITU-T की सिफारिशों के अनुसार, ऑप्टिकल फाइबर के प्रकारों को विभाजित किया जा सकता है:
G.651 फाइबर (50/125μm मल्टीमोड ग्रेडेड इंडेक्स फाइबर)
G.652 फाइबर (गैर-फैलाव स्थानांतरित फाइबर)
G.653 फाइबर (फैलाव स्थानांतरित फाइबर DSF)
G.654 फाइबर (कट-ऑफ वेवलेंथ शिफ्ट फाइबर)
G.655 फाइबर (गैर-शून्य फैलाव स्थानांतरित फाइबर)।
नई प्रौद्योगिकियों के विकास की जरूरतों को पूरा करने के लिए, वर्तमान G.652 फाइबर को आगे तीन उप-श्रेणियों G.652A, G.652B, और G.652C में विभाजित किया गया है, और G.655 फाइबर को आगे विभाजित किया गया है G.655A और G.655B। उपश्रेणियाँ।
आईईसी मानक वर्गीकरण के अनुसार, आईईसी मानक ऑप्टिकल फाइबर के प्रकारों को विभाजित करता है
एक मल्टीमोड फाइबर टाइप करें:
A1a मल्टीमोड फाइबर (50/125μm टाइप मल्टीमोड फाइबर)
A1b मल्टीमोड फाइबर (62.5/125μm टाइप मल्टीमोड फाइबर)
A1d मल्टीमोड फाइबर (100/140μm टाइप मल्टीमोड फाइबर)
क्लास बी सिंगल-मोड फाइबर:
B1.1 G652 फाइबर से मेल खाता है, और B1.3 फाइबर G652C फाइबर के अनुरूप जोड़ा जाता है
B1.2 G654 फाइबर से मेल खाती है
B2 फाइबर G.653 फाइबर से मेल खाता है
B4 फाइबर G.655 फाइबर से मेल खाता है
