آپٹیکل فائبر کا بنیادی علم

آپٹیکل فائبر کی ایجاد نے مواصلات کے میدان میں انقلاب کو آگے بڑھایا ہے۔ اگر اعلی صلاحیت والے تیز رفتار چینلز فراہم کرنے کے لئے آپٹیکل فائبر نہیں ہے تو ، انٹرنیٹ صرف نظریاتی مرحلے میں ہی رہ سکتا ہے۔ اگر 20 ویں صدی بجلی کا دور تھا ، تو 21 ویں صدی روشنی کا دور ہے۔ روشنی مواصلات کو کیسے حاصل کرتی ہے؟ آئیے ذیل میں ایڈیٹر کے ساتھ آپٹیکل مواصلات کا بنیادی علم سیکھیں۔

حصہ 1۔ روشنی کے پھیلاؤ کا بنیادی علم

روشنی کی لہروں کو سمجھنا
روشنی کی لہریں دراصل برقی مقناطیسی لہریں ہیں ، اور خالی جگہ میں ، برقی مقناطیسی لہروں کی طول موج اور تعدد الٹا متناسب ہے۔ دونوں کی پیداوار روشنی کی رفتار کے برابر ہے ، یعنی:

برقی مقناطیسی لہروں کی طول موج یا تعدد کا بندوبست کریں تاکہ برقی مقناطیسی سپیکٹرم تشکیل دیا جاسکے۔ مختلف طول موج یا تعدد کے مطابق ، برقی مقناطیسی لہروں کو تابکاری کے خطے ، الٹرا وایلیٹ خطے ، مرئی روشنی والے خطے ، اورکت خطے ، مائکروویو ریجن ، ریڈیو لہر کا علاقہ اور لمبی لہر والے خطے میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ مواصلات کے لئے استعمال ہونے والے بینڈ بنیادی طور پر اورکت خطے ، مائکروویو ریجن ، اور ریڈیو ویو ریجن ہیں۔ مندرجہ ذیل شبیہہ آپ کو مواصلات کے بینڈوں کی تقسیم اور اسی طرح کے پروپیگنڈہ میڈیا کو منٹ میں سمجھنے میں مدد فراہم کرے گی۔

اس مضمون کا مرکزی کردار ، "فائبر آپٹک مواصلات" ، اورکت بینڈ میں ہلکی لہروں کا استعمال کرتا ہے۔ جب بات اس مقام پر آتی ہے تو ، لوگ حیرت زدہ ہوسکتے ہیں کہ یہ اورکت بینڈ میں کیوں ہونا چاہئے؟ یہ مسئلہ آپٹیکل فائبر مواد ، یعنی سلکا گلاس کے آپٹیکل ٹرانسمیشن نقصان سے متعلق ہے۔ اگلا ، ہمیں یہ سمجھنے کی ضرورت ہے کہ آپٹیکل ریشے کیسے روشنی کو منتقل کرتے ہیں۔

اضطراب ، عکاسی ، اور روشنی کا کل عکاسی

جب روشنی کو ایک مادے سے دوسرے مادے تک خارج کیا جاتا ہے تو ، دونوں مادوں کے مابین انٹرفیس پر اضطراب اور عکاسی ہوتی ہے ، اور واقعہ کی روشنی کے زاویہ کے ساتھ اضطراب کا زاویہ بڑھ جاتا ہے۔ جیسا کہ شکل → → ② میں دکھایا گیا ہے۔ جب واقعہ کا زاویہ کسی خاص زاویہ تک پہنچ جاتا ہے یا اس سے تجاوز کرتا ہے تو ، ریفریٹڈ لائٹ غائب ہوجاتی ہے اور تمام واقعہ کی روشنی کی عکاسی ہوتی ہے ، جو روشنی کی کل عکاسی ہوتی ہے ، جیسا کہ مندرجہ ذیل اعداد و شمار میں ② → ③ میں دکھایا گیا ہے۔

مختلف مواد میں مختلف اضطراب انگیز اشارے ہوتے ہیں ، لہذا روشنی کے پھیلاؤ کی رفتار مختلف میڈیا میں مختلف ہوتی ہے۔ اضطراری اشاریہ کی نمائندگی N ، n = c/v کے ذریعہ کی جاتی ہے ، جہاں سی ویکیوم میں رفتار ہے اور V میڈیم میں پھیلاؤ کی رفتار ہے۔ ایک اعلی اضطراب انگیز انڈیکس والا ایک میڈیم آپٹیکل گھنے میڈیم کہا جاتا ہے ، جبکہ ایک نچلے اضطراب انڈیکس والا ایک میڈیم آپٹیکل ویرل میڈیم کہا جاتا ہے۔ کل عکاسی کرنے کے لئے دو شرائط یہ ہیں:
1. آپٹیکل گھنے میڈیم سے آپٹیکل ویرل میڈیم تک ٹرانسمیشن
2. واقعہ کا زاویہ کل عکاسی کے اہم زاویہ سے زیادہ یا اس کے برابر ہے
آپٹیکل سگنل رساو سے بچنے اور ٹرانسمیشن کے نقصان کو کم کرنے کے ل ، ، آپٹیکل ریشوں میں آپٹیکل ٹرانسمیشن کل عکاسی کے حالات کے تحت ہوتا ہے۔

حصہ 2۔ آپٹیکل پروپیگیشن میڈیا کا تعارف (فائبر آپٹک)

فائبر آپٹک ڈھانچہ

کل عکاسی روشنی کے پھیلاؤ کے بنیادی علم کے ساتھ ، آپٹیکل ریشوں کے ڈیزائن ڈھانچے کو سمجھنا آسان ہے۔ آپٹیکل فائبر کے ننگے فائبر کو تین پرتوں میں تقسیم کیا گیا ہے: پہلی پرت بنیادی ہے ، جو فائبر کے مرکز میں واقع ہے اور اعلی طہارت سلیکن ڈائی آکسائیڈ پر مشتمل ہے ، جسے شیشے کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ بنیادی قطر عام طور پر 9-10 مائکرون (سنگل موڈ) ، 50 یا 62.5 مائکرون (ملٹی موڈ) ہوتا ہے۔ فائبر کور میں ایک اعلی اضطراب انگیز انڈیکس ہوتا ہے اور روشنی منتقل کرنے کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ دوسری پرت کی کلیڈنگ: فائبر کور کے آس پاس واقع ہے ، جس میں سلکا گلاس پر بھی مشتمل ہے (عام طور پر 125 مائکرون کے قطر کے ساتھ)۔ کلیڈنگ کا اضطراب انگیز اشاریہ کم ہے ، جو فائبر کور کے ساتھ مل کر کل عکاسی کی حالت تشکیل دیتا ہے۔ تیسری کوٹنگ پرت: بیرونی پرت ایک پربلت رال کوٹنگ ہے۔ حفاظتی پرت کے مواد میں اعلی طاقت ہوتی ہے اور وہ آپٹیکل فائبر کو پانی کے بخارات کے کٹاؤ اور مکینیکل رگڑ سے بچاتا ہے۔

آپٹیکل ٹرانسمیشن کا نقصان

فائبر آپٹک ٹرانسمیشن نقصان ایک بہت اہم عنصر ہے جو فائبر آپٹک مواصلات کے معیار کو متاثر کرتا ہے۔ آپٹیکل سگنلز کی توجہ کا باعث بننے والے اہم عوامل میں مواد کا جذب نقصان ، ٹرانسمیشن کے دوران بکھرنے والے نقصان ، اور فائبر موڑنے ، کمپریشن ، اور ڈاکنگ کے نقصان جیسے عوامل کی وجہ سے ہونے والے دیگر نقصانات شامل ہیں۔

روشنی کی طول موج مختلف ہے ، اور آپٹیکل ریشوں میں ٹرانسمیشن کا نقصان بھی مختلف ہے۔ نقصان کو کم سے کم کرنے اور ٹرانسمیشن اثر کو یقینی بنانے کے ل scientists ، سائنس دان انتہائی مناسب روشنی تلاش کرنے کے لئے پرعزم ہیں۔ 1260nm ~ 1360Nm کی طول موج کی حد میں روشنی میں بازی اور سب سے کم جذب کے نقصان کی وجہ سے سب سے چھوٹی سگنل مسخ ہوتی ہے۔ ابتدائی دنوں میں ، اس طول موج کی حد کو آپٹیکل مواصلات بینڈ کے طور پر اپنایا گیا تھا۔ بعد میں ، تلاش اور مشق کی ایک طویل مدت کے بعد ، ماہرین نے آہستہ آہستہ کم نقصان کی طول موج کی حد (1260nm ~ 1625nm) کا خلاصہ کیا ، جو آپٹیکل ریشوں میں ٹرانسمیشن کے لئے سب سے موزوں ہے۔ لہذا فائبر آپٹک مواصلات میں استعمال ہونے والی روشنی کی لہریں عام طور پر اورکت بینڈ میں ہوتی ہیں۔

فائبر آپٹک درجہ بندی

ملٹی موڈ آپٹیکل فائبر: ایک سے زیادہ طریقوں کو منتقل کرتا ہے ، لیکن بڑے انٹر موڈل بازی ڈیجیٹل سگنلز کو منتقل کرنے کی تعدد کو محدود کردیتی ہے ، اور ٹرانسمیشن کے بڑھتے ہوئے فاصلے کے ساتھ یہ حد زیادہ سخت ہوجاتی ہے۔ لہذا ، ملٹی موڈ فائبر آپٹک ٹرانسمیشن کا فاصلہ نسبتا short مختصر ہے ، عام طور پر صرف چند کلومیٹر۔
سنگل موڈ فائبر: ایک بہت ہی چھوٹے فائبر قطر کے ساتھ ، نظریاتی طور پر صرف ایک ہی موڈ منتقل کیا جاسکتا ہے ، جس سے یہ ریموٹ مواصلات کے لئے موزوں ہے۔

حصہ 3. فائبر آپٹک مواصلات کے نظام کا کام کرنے کا اصول

آپٹیکل فائبر مواصلات کا نظام

مواصلات کی مصنوعات عام طور پر استعمال ہونے والی موبائل فون اور کمپیوٹرز ، بجلی کے اشاروں کی شکل میں معلومات منتقل کرتی ہیں۔ آپٹیکل مواصلات کا انعقاد کرتے وقت ، پہلا قدم بجلی کے اشاروں کو آپٹیکل سگنلز میں تبدیل کرنا ، انہیں فائبر آپٹک کیبلز کے ذریعے منتقل کرنا ، اور پھر انفارمیشن ٹرانسمیشن کے مقصد کو حاصل کرنے کے لئے آپٹیکل سگنلز کو برقی اشاروں میں تبدیل کرنا ہے۔ بنیادی آپٹیکل مواصلات کا نظام آپٹیکل ٹرانسمیٹر ، آپٹیکل وصول کنندہ ، اور روشنی کو منتقل کرنے کے لئے فائبر آپٹک سرکٹ پر مشتمل ہوتا ہے۔ لمبی دوری کے سگنل ٹرانسمیشن کے معیار کو یقینی بنانے اور ٹرانسمیشن بینڈوتھ کو بہتر بنانے کے ل you ، آپٹیکل ریپیٹرز اور ملٹی پلیکسر عام طور پر استعمال ہوتے ہیں۔

ذیل میں فائبر آپٹک مواصلات کے نظام میں ہر جزو کے ورکنگ اصول کا ایک مختصر تعارف ہے۔

آپٹیکل ٹرانسمیٹر:بجلی کے سگنل کو آپٹیکل سگنلز میں تبدیل کرتا ہے ، بنیادی طور پر سگنل ماڈیولرز اور روشنی کے ذرائع پر مشتمل ہوتا ہے۔

سگنل ملٹی پلیکسر:ٹرانسمیشن کی صلاحیت کو دوگنا کرنے کے اثر کو حاصل کرتے ہوئے ، ٹرانسمیشن کے لئے ایک ہی آپٹیکل فائبر میں مختلف طول موج کے متعدد آپٹیکل کیریئر سگنل۔

آپٹیکل ریپیٹر:ٹرانسمیشن کے دوران ، سگنل کی لہراتی اور شدت خراب ہوجائے گی ، لہذا یہ ضروری ہے کہ ویوفورم کو اصل سگنل کے صاف موج میں بحال کریں اور روشنی کی شدت میں اضافہ کریں۔

سگنل ڈیمولٹپلیکسر:ملٹی پلیکس سگنل کو اس کے اصل انفرادی اشاروں میں سڑیں۔

آپٹیکل وصول کنندہ:موصولہ آپٹیکل سگنل کو بجلی کے سگنل میں تبدیل کرتا ہے ، جو بنیادی طور پر فوٹوٹیکٹر اور ڈیموڈولیٹر پر مشتمل ہے۔

حصہ 4. آپٹیکل مواصلات کے فوائد اور درخواستیں

آپٹیکل مواصلات کے فوائد:

1. طویل ریلے کا فاصلہ ، معاشی اور توانائی کی بچت
معلومات کے 10 جی بی پی ایس (10 ارب 0 یا 1 سگنل فی سیکنڈ) کی منتقلی کو فرض کرتے ہوئے ، اگر بجلی کا مواصلات استعمال کیے جاتے ہیں تو ، سگنل کو ہر چند سو میٹر کے فاصلے پر ریلے اور ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے۔ اس کے مقابلے میں ، آپٹیکل مواصلات کا استعمال 100 کلومیٹر سے زیادہ کا ریلے فاصلہ حاصل کرسکتا ہے۔ سگنل کو ایڈجسٹ کیا جاتا ہے ، قیمت کم ہوتی ہے۔ دوسری طرف ، آپٹیکل فائبر کا مواد سلیکن ڈائی آکسائیڈ ہے ، جس میں تانبے کے تار سے وافر ذخائر اور بہت کم لاگت ہے۔ لہذا ، آپٹیکل مواصلات کا معاشی اور توانائی کی بچت کا اثر پڑتا ہے۔

2. تیز رفتار معلومات ٹرانسمیشن اور اعلی مواصلات کا معیار

مثال کے طور پر ، اب جب بیرون ملک دوستوں سے بات کرتے ہو یا آن لائن چیٹ کرتے ہو تو ، آواز پہلے کی طرح پیچھے نہیں رہتی ہے۔ ٹیلی مواصلات کے دور میں ، بین الاقوامی مواصلات بنیادی طور پر مصنوعی مصنوعی سیاروں پر ٹرانسمیشن کے ریلے کے طور پر انحصار کرتے ہیں ، جس کے نتیجے میں ٹرانسمیشن کے طویل راستے اور سگنل کی آہستہ آہستہ آمد ہوتی ہے۔ اور آپٹیکل مواصلات ، سب میرین کیبلز کی مدد سے ، ٹرانسمیشن کا فاصلہ مختصر کرتا ہے ، جس سے معلومات کو تیزی سے ٹرانسمیشن تیزی سے بنایا جاتا ہے۔ لہذا ، آپٹیکل مواصلات کا استعمال بیرون ملک مقیم ہموار مواصلات کو حاصل کرسکتا ہے۔

3. مضبوط اینٹی مداخلت کی صلاحیت اور اچھی رازداری

برقی مواصلات کو برقی مقناطیسی مداخلت کی وجہ سے غلطیوں کا سامنا کرنا پڑ سکتا ہے ، جس کی وجہ سے مواصلات کے معیار میں کمی واقع ہوتی ہے۔ تاہم ، آپٹیکل مواصلات بجلی کے شور سے متاثر نہیں ہوتے ہیں ، جس سے یہ محفوظ اور زیادہ قابل اعتماد ہوتا ہے۔ اور کل عکاسی کے اصول کی وجہ سے ، سگنل ٹرانسمیشن کے لئے آپٹیکل فائبر تک مکمل طور پر محدود ہے ، لہذا رازداری اچھی ہے۔

4. ٹرانسمیشن کی بڑی صلاحیت
عام طور پر ، بجلی سے متعلق مواصلات صرف 10 جی بی پی ایس (10 ارب 0 یا 1 سگنل فی سیکنڈ) معلومات منتقل کرسکتے ہیں ، جبکہ آپٹیکل مواصلات معلومات کے 1TBPS (1 ٹریلین 0 یا 1 سگنل) منتقل کرسکتے ہیں۔

آپٹیکل مواصلات کا اطلاق

آپٹیکل مواصلات کے بہت سے فوائد ہیں ، اور اس کی ترقی کے بعد سے یہ ہماری زندگی کے ہر کونے میں ضم کیا گیا ہے۔ انٹرنیٹ استعمال کرنے والے موبائل فون ، کمپیوٹرز ، اور آئی پی فون جیسے آلات ہر ایک کو اپنے خطے ، پورے ملک اور یہاں تک کہ عالمی مواصلات کے نیٹ ورک سے جوڑتے ہیں۔ مثال کے طور پر ، کمپیوٹر اور موبائل فون کے ذریعہ خارج ہونے والے اشارے مقامی مواصلات آپریٹر بیس اسٹیشنوں اور نیٹ ورک فراہم کرنے والے سامان پر جمع ہوتے ہیں ، اور پھر آبدوز کیبلز میں فائبر آپٹک کیبلز کے ذریعے دنیا کے مختلف حصوں میں منتقل ہوتے ہیں۔

روزانہ کی سرگرمیوں جیسے ویڈیو کالز ، آن لائن شاپنگ ، ویڈیو گیمز ، اور بائینج کو پردے کے پیچھے اس کی مدد اور مدد پر انحصار کرتے ہوئے دیکھ رہے ہیں۔ آپٹیکل نیٹ ورکس کے ظہور نے ہماری زندگی کو زیادہ آرام دہ اور آسان بنا دیا ہے۔