ऑप्टिकल फाइबर पर सूचना के रूपांतरण और प्रसारण का सिद्धांत

लंबी दूरी पर सूचना के प्रसारण के लिए बनाई गई आधुनिक संचार लाइनें अक्सर इस तकनीक की उच्च दक्षता के कारण सिर्फ ऑप्टिकल लाइनें होती हैं, जिसे इसने कई वर्षों तक सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया है, उदाहरण के लिए, इंटरनेट तक ब्रॉडबैंड पहुंच प्रदान करने के साधन के रूप में .

फाइबर में ही एक ग्लास कोर होता है जो कोर की तुलना में कम अपवर्तक सूचकांक के साथ एक म्यान से घिरा होता है। लाइन के साथ सूचना प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार प्रकाश किरण फाइबर के कोर के साथ फैलती है, क्लैडिंग से अपने रास्ते पर प्रतिबिंबित होती है और इस प्रकार ट्रांसमिशन लाइन के बाहर नहीं जाती है।

बीमफॉर्मिंग प्रकाश स्रोत आमतौर पर होता है डायोड या सेमीकंडक्टर लेजर, जबकि फाइबर ही, कोर व्यास और अपवर्तक सूचकांक वितरण के आधार पर, सिंगल-मोड या मल्टी-मोड हो सकता है।

संचार लाइनों में ऑप्टिकल फाइबर संचार के इलेक्ट्रॉनिक माध्यमों से बेहतर हैं, जो लंबी दूरी पर डिजिटल डेटा के उच्च गति और दोषरहित संचरण को सक्षम करते हैं।

सिद्धांत रूप में, ऑप्टिकल लाइनें एक स्वतंत्र नेटवर्क बना सकती हैं या पहले से मौजूद नेटवर्क को एकजुट करने के लिए काम कर सकती हैं - ऑप्टिकल फाइबर राजमार्गों के खंड ऑप्टिकल फाइबर के स्तर पर या तार्किक रूप से - डेटा ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल के स्तर पर।

ऑप्टिकल लाइनों पर डेटा संचरण की गति प्रति सेकंड सैकड़ों गीगाबिट्स में मापी जा सकती है, उदाहरण के लिए 10 Gbit ईथरनेट मानक, जिसका उपयोग आधुनिक दूरसंचार संरचनाओं में कई वर्षों से किया जा रहा है।

फाइबर ऑप्टिक्स के आविष्कार का वर्ष 1970 माना जाता है, जब कॉर्निंग के पीटर शुल्त्स, डोनाल्ड केक और रॉबर्ट मौरर-वैज्ञानिकों ने एक कम-नुकसान वाले ऑप्टिकल फाइबर का आविष्कार किया, जिसने टेलीफोन सिग्नल प्रसारित करने के लिए केबल सिस्टम को डुप्लिकेट करने की संभावना को खोल दिया। बिना रिपीटर्स का उपयोग किया जाता है। डेवलपर्स ने एक तार बनाया है जो आपको स्रोत से 1 किलोमीटर की दूरी पर ऑप्टिकल सिग्नल पावर का 1% बचाने की अनुमति देता है।

यह टेक्नोलॉजी के लिए टर्निंग प्वाइंट था। लाइनों को मूल रूप से प्रकाश के सैकड़ों चरणों को एक साथ प्रसारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, बाद में एकल-चरण फाइबर को उच्च प्रदर्शन के साथ विकसित किया गया था जो लंबी दूरी पर सिग्नल अखंडता को बनाए रखने में सक्षम था। 1983 से आज तक सिंगल-फेज जीरो-ऑफसेट फाइबर सबसे अधिक मांग वाला फाइबर प्रकार रहा है।

एक ऑप्टिकल फाइबर पर डेटा संचारित करने के लिए, सिग्नल को पहले इलेक्ट्रिकल से ऑप्टिकल में परिवर्तित किया जाना चाहिए, फिर लाइन में ट्रांसमिट किया जाना चाहिए, और फिर रिसीवर पर वापस इलेक्ट्रिकल में परिवर्तित किया जाना चाहिए।संपूर्ण उपकरण को ट्रांसीवर कहा जाता है और इसमें न केवल ऑप्टिकल बल्कि इलेक्ट्रॉनिक घटक भी शामिल होते हैं।

तो, एक ऑप्टिकल लाइन का पहला तत्व एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर है। यह विद्युत डेटा की एक श्रृंखला को एक ऑप्टिकल स्ट्रीम में परिवर्तित करता है। ट्रांसमीटर में शामिल हैं: एक सिंक पल्स सिंथेसाइज़र, एक ड्राइवर और एक ऑप्टिकल सिग्नल स्रोत के साथ एक समानांतर-टू-सीरियल कनवर्टर।

ऑप्टिकल सिग्नल का स्रोत लेजर डायोड या एलईडी हो सकता है। दूरसंचार प्रणालियों में पारंपरिक एलईडी का उपयोग नहीं किया जाता है। लेज़र डायोड के प्रत्यक्ष मॉडुलन के लिए बायस धारा और मॉडुलन धारा की आपूर्ति लेज़र चालक द्वारा की जाती है। फिर ऑप्टिकल कनेक्टर के माध्यम से प्रकाश की आपूर्ति फाइबर में की जाती है। ऑप्टिक केबल.

लाइन के दूसरी तरफ, एक ऑप्टिकल रिसीवर (ज्यादातर एक फोटोडायोड सेंसर) द्वारा सिग्नल और टाइमिंग सिग्नल का पता लगाया जाता है, जहां उन्हें एक विद्युत सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है जो प्रवर्धित होता है और फिर प्रेषित सिग्नल का पुनर्निर्माण किया जाता है। विशेष रूप से, सीरियल डेटा स्ट्रीम को समानांतर में परिवर्तित किया जा सकता है।

प्री-एम्पलीफायर फोटोडायोड सेंसर से असममित करंट को वोल्टेज में बदलने के लिए जिम्मेदार है, इसके बाद के प्रवर्धन और अंतर सिग्नल में रूपांतरण के लिए। डेटा तुल्यकालन और पुनर्प्राप्ति चिप प्राप्त डेटा स्ट्रीम से घड़ी के संकेतों और उनके समय को ठीक करता है।

समय-विभाजन बहुसंकेतक 10 Gb/s तक की डेटा अंतरण दर प्राप्त करता है। इसलिए आज ऑप्टिकल सिस्टम के माध्यम से डेटा ट्रांसमिशन की गति के लिए निम्नलिखित मानक हैं:

वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग और वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग आपको डेटा ट्रांसमिशन घनत्व को और बढ़ाने की अनुमति देता है जब एक ही चैनल पर कई मल्टीप्लेक्स डेटा स्ट्रीम भेजे जाते हैं, लेकिन प्रत्येक स्ट्रीम की अपनी तरंग दैर्ध्य होती है।

सिंगल-मोड फाइबर में लगभग 8 माइक्रोन का अपेक्षाकृत छोटा बाहरी कोर व्यास होता है। ऐसा फाइबर किसी दिए गए फाइबर की विशेषताओं के अनुरूप एक विशिष्ट आवृत्ति के बीम को इसके माध्यम से फैलाने की अनुमति देता है। जब बीम अकेले चलता है, इंटरमोड फैलाव समस्या गायब हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप लाइन प्रदर्शन में वृद्धि होती है।

सामग्री का घनत्व वितरण ढाल या चरण-जैसा हो सकता है। ग्रेडिएंट डिस्ट्रीब्यूशन उच्च थ्रूपुट को सक्षम बनाता है। सिंगल-मोड तकनीक मल्टी-मोड की तुलना में पतली और अधिक महंगी है, लेकिन यह वर्तमान में दूरसंचार में उपयोग की जाने वाली सिंगल-मोड तकनीक है।

मल्टीमोड फाइबर विभिन्न कोणों पर कई ट्रांसमिशन बीम को एक साथ प्रचारित करने की अनुमति देता है। कोर व्यास आमतौर पर 50 या 62.5 माइक्रोन है, इसलिए ऑप्टिकल विकिरण की शुरूआत की सुविधा है। सिंगल-मोड वाले की तुलना में ट्रांससीवर्स की कीमत कम है।

यह एक मल्टीमोड फाइबर है जो छोटे घरेलू और स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क के लिए बहुत उपयुक्त है। इंटरमोड फैलाव की घटना को मल्टीमोड फाइबर का मुख्य नुकसान माना जाता है, इसलिए, इस हानिकारक घटना को कम करने के लिए, एक ढाल अपवर्तक सूचकांक वाले फाइबर को विशेष रूप से विकसित किया गया है, ताकि किरणें परवलयिक पथों के साथ फैलें और उनके ऑप्टिकल पथों में अंतर छोटा हो .एक तरह से या किसी अन्य, एकल-मोड प्रौद्योगिकी का प्रदर्शन अभी भी उच्च बना हुआ है।