একটি অপটিক্যাল ফাইবারের মূল কি? সম্পূর্ণ গাইড

দ একটির মূল অপটিক্যাল ফাইবার ফাইবারের কেন্দ্রীয়, নলাকার আলো-বহনকারী অঞ্চল, অতি-বিশুদ্ধ সিলিকা গ্লাস বা বিশেষ প্লাস্টিক থেকে তৈরি, যার মাধ্যমে ডেটা-এনকোডেড লেজার বা এলইডি ডালগুলি ট্রান্সমিটার থেকে রিসিভারে ভ্রমণ করে। দূর-দূরত্বের টেলিযোগাযোগের জন্য ডিজাইন করা একক-মোড ফাইবারে, এই কোরটি কেবলমাত্র পরিমাপ করে 8 থেকে 10 মাইক্রন ব্যাস -মানুষের চুলের ঘনত্বের প্রায় এক-দশমাংশ। কোরটির চারপাশে কিছুটা কম প্রতিসরাঙ্ক সূচক সহ ক্ল্যাডিং কাচের একটি স্তর রয়েছে এবং এই দুটি উপাদানের মধ্যে সীমাটি সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের ভৌত নীতির মাধ্যমে মূলের মধ্যে আলোকে আটকে রাখে। ইন্টারন্যাশনাল টেলিকমিউনিকেশন ইউনিয়ন (ITU-T) রেকমেন্ডেশন G.652 অনুসারে, যেটি সবচেয়ে ব্যাপকভাবে স্থাপিত একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবারকে প্রমিত করে, কোরটি অবশ্যই ক্ল্যাডিংয়ের মধ্যে কেন্দ্রীভূত হতে হবে যাতে এর চেয়ে কম ঘনত্বের ত্রুটি থাকে। 0.6 মাইক্রন কম স্প্লিস ক্ষতি এবং দক্ষ আলো কাপলিং নিশ্চিত করতে. বোঝাপড়া একটি অপটিক্যাল ফাইবারের মূল কি? আধুনিক ফাইবার-অপ্টিক নেটওয়ার্কগুলি কেন প্রেরণ করতে পারে তা বোঝার জন্য মৌলিক প্রতি সেকেন্ডে টেরাবিট 100 কিলোমিটারেরও বেশি দূরত্বে থাকা সিগন্যাল রিপিটার সহ সমুদ্র জুড়ে ডেটা।

দ Physical Structure and Material of the Optical Fiber Core

দ core is fabricated from highly purified silica glass (SiO₂) that has been doped with small amounts of germanium dioxide or other index-raising elements to create a refractive index slightly higher than that of the surrounding pure silica cladding. দ manufacturing process, known as modified chemical vapor deposition or outside vapor deposition, begins with the creation of a preform—a thick glass rod roughly one meter long and two centimeters in diameter. Inside this preform, the core region is formed by depositing layer upon layer of germanium-doped silica soot onto a rotating mandrel inside a lathe, all within a rigorously clean environment to prevent contamination. After the deposition process is complete, the preform is heated to approximately 2,000 ডিগ্রি সেলসিয়াস (3,632 ডিগ্রি ফারেনহাইট) , যার ফলে কাঁচটি একটি শক্ত, স্বচ্ছ রডের সাথে মিলিত হয় যার মূলটি ঠিক তার কেন্দ্রে থাকে। এই প্রিফর্মটি তারপর একটি ড্রয়িং টাওয়ারে লোড করা হয়, যেখানে ডগাটি নরম হওয়া তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয় এবং একটি পাতলা স্ট্র্যান্ড একটি ট্র্যাক্টর প্রক্রিয়া দ্বারা নীচের দিকে টেনে নেওয়া হয়। অঙ্কন প্রক্রিয়া প্রিফর্মের ব্যাসকে সেন্টিমিটার থেকে শেষ ফাইবার ব্যাস পর্যন্ত কমিয়ে দেয় 125 মাইক্রন , যখন কোর তার আনুপাতিক ব্যাস ধরে রাখে - সাধারণত একক-মোডের জন্য 9 মাইক্রন বা মাল্টি-মোডের জন্য 50 থেকে 62.5 মাইক্রন ফাইবার কম-ক্ষতির অপটিক্যাল ফাইবারের উদ্ভাবক কর্নিং ইনকর্পোরেটেডের মতে, কোর গ্লাসের বিশুদ্ধতা এতটাই চরম যে যদি এই উপাদান থেকে এক কিলোমিটার পুরু জানালা তৈরি করা হয়, তবে এটি সাধারণ জানালার কাচের ফলকের মতো পরিষ্কার দেখাবে। লোহা, তামা এবং জলের অণুগুলির মতো অমেধ্যগুলি প্রতি বিলিয়নে অংশে কমে যায় কারণ এমনকি ট্রেস পরিমাণগুলিও আলোর সংকেতকে ছড়িয়ে দেয় বা শোষণ করে, যা দীর্ঘ দূরত্বে অগ্রহণযোগ্য ক্ষয় সৃষ্টি করে।

কিভাবে কোর আলোকে গাইড করে: মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন

দ core guides light along the fiber by exploiting the optical phenomenon of total internal reflection at the core-cladding boundary: when light traveling in the higher-index core strikes the boundary at a shallow angle, it is reflected entirely back into the core rather than escaping into the cladding. দ physics behind this effect is described by Snell's law of refraction. The refractive index of the germanium-doped core is approximately 1.47 থেকে 1.48 , যখন বিশুদ্ধ সিলিকা ক্ল্যাডিং এর একটি সূচক আছে প্রায় 1.46 . ছোট পার্থক্য, ব-দ্বীপ নামে পরিচিত, সাধারণত চারপাশে থাকে 0.3% থেকে 0.5% একক-মোড ফাইবারের জন্য। গ্রহণযোগ্য কোণের চেয়ে কম কোণে ফাইবারে প্রবেশ করা আলোক রশ্মিগুলি কোর-ক্ল্যাডিং ইন্টারফেসকে সমালোচনামূলক কোণের চেয়ে বেশি আঘাত করবে এবং সম্পূর্ণরূপে প্রতিফলিত হবে। এই প্রক্রিয়াটি প্রতি মিটারে হাজার হাজার বার পুনরাবৃত্তি করে, আলোর সংকেতকে ফাইবারের দৈর্ঘ্য কমিয়ে অসামান্যভাবে কম ক্ষতি করে। আধুনিক অপটিক্যাল ফাইবার শুধুমাত্র ক্ষয় প্রদর্শন করে 1,550 ন্যানোমিটারের তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রতি কিলোমিটারে 0.2 ডেসিবেল , যার অর্থ হল 100 কিলোমিটার ভ্রমণ করার পরে, সংকেত তার মূল শক্তির প্রায় 1% ধরে রাখে। এই অসাধারণ স্বচ্ছতা, বিশুদ্ধতা দ্বারা সক্রিয় অপটিক্যাল ফাইবার কোর , এই কারণেই আন্তঃমহাদেশীয় সাবমেরিন ক্যাবলগুলি শুধুমাত্র বিচ্ছিন্ন পুনরাবৃত্তিকারী পয়েন্টগুলিতে প্রশস্তকরণের সাথে সমুদ্রের অববাহিকাগুলিকে বিস্তৃত করতে পারে। কোরের প্রতিসরণকারী সূচক প্রোফাইল - এটি একটি সাধারণ ধাপের সূচকই হোক না কেন, যেখানে সূচকটি কোর-ক্ল্যাডিং সীমানায় আকস্মিকভাবে পরিবর্তিত হয়, বা একটি গ্রেডেড সূচক, যেখানে সূচকটি কেন্দ্র থেকে ধীরে ধীরে বাইরের দিকে হ্রাস পায় - নির্ধারণ করে কিভাবে আলোর মোডগুলি প্রচার করে এবং কতটা মোডাল বিচ্ছুরণ ফাইবারের ব্যান্ডকে সীমাবদ্ধ করে।

একক-মোড বনাম মাল্টি-মোড কোর: ব্যাস সবকিছু নির্ধারণ করে

দ diameter of the optical fiber core determines whether the fiber operates as a single-mode waveguide supporting only one optical path or as a multi-mode waveguide supporting hundreds of paths, and this distinction has profound implications for bandwidth, distance capability, and system cost. দ table below summarizes the standard core sizes and their corresponding performance characteristics.

কেন কোর সাইজ সরাসরি ব্যান্ডউইথ এবং দূরত্বকে প্রভাবিত করে

দ core diameter governs the number of optical modes the fiber can support, and because different modes travel different path lengths through the core, a larger core introduces modal dispersion that spreads light pulses over time and limits the maximum data rate achievable over distance. একটি একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবার কোর এর 9-মাইক্রন ব্যাস একটি তরঙ্গ নির্দেশক হিসাবে কাজ করে যা আলোকে একটি একক, সু-সংজ্ঞায়িত স্থানিক মোডে সীমাবদ্ধ করে। কারণ একটি মাত্র পথ আছে, সমস্ত আলোক শক্তি মূলত ফাইবার অক্ষ বরাবর একই বেগে ভ্রমণ করে এবং ইনপুটে প্রবর্তিত একটি সংক্ষিপ্ত পালস আউটপুটে ন্যূনতম টেম্পোরাল স্প্রেডিং সহ আসে। এটি একক-মোড সিস্টেমকে এর হারে ডেটা মডিউল করতে দেয় প্রতি সেকেন্ডে 100 গিগাবিট বা তার বেশি এবং পুনর্জন্ম ছাড়াই 80 কিলোমিটারের বেশি সেই সংকেতগুলি প্রেরণ করা। একটি 50-মাইক্রোন মাল্টি-মোড কোর, বিপরীতে, একযোগে শত শত মোড প্রচার করার অনুমতি দেয়। প্রতিটি মোড কোরের মধ্য দিয়ে কিছুটা ভিন্ন জিগজ্যাগ পথ অনুসরণ করে এবং যে মোডগুলি খাড়া কোণে বাউন্স করে সেগুলি মোট দীর্ঘ দূরত্ব অতিক্রম করে। ফলস্বরূপ নাড়ির প্রসারণ, যা মোডাল বিচ্ছুরণ নামে পরিচিত, একটি আদর্শ OM1 ফাইবারকে প্রায় 300 মিটার প্রতি সেকেন্ডে 10 গিগাবিট . লেজার-অপ্টিমাইজড OM4 ফাইবার কোরে গ্রেডেড-ইনডেক্স প্রোফাইল ব্যবহার করে এটিকে প্রশমিত করে, যেখানে প্রতিসরণ সূচকটি কেন্দ্র থেকে বাইরের দিকে প্যারাবোলিকভাবে হ্রাস পায়, যার ফলে বাইরের মোডগুলি দ্রুত ভ্রমণ করে এবং আগমনের সময়কে সংকুচিত করে। এই পরিমার্জন নাগাল প্রসারিত 400 মিটার প্রতি সেকেন্ডে 100 গিগাবিট , যা বেশিরভাগ ডেটা সেন্টার ইন্টারকানেক্টের জন্য যথেষ্ট। এর পদার্থবিদ্যা অপটিক্যাল ফাইবার কোর এইভাবে একটি সরাসরি ট্রেড-অফ প্রতিনিধিত্ব করে: একটি ছোট কোর দীর্ঘ দূরত্বে উচ্চ ব্যান্ডউইথ সরবরাহ করে কিন্তু লেজার উত্স এবং সংযোগকারীগুলির আরও সুনির্দিষ্ট প্রান্তিককরণের প্রয়োজন হয়, যখন একটি বড় কোর প্রান্তিককরণ সহজ করে এবং ব্যান্ডউইথ-দূরত্ব পণ্যের ব্যয়ে সংযোগকারীর খরচ হ্রাস করে।

Optical Fiber Cores সম্পর্কিত প্রায়শ জিজ্ঞাস্য প্রশ্নাবলী

অপটিক্যাল ফাইবারের মূল কি থেকে তৈরি?

দ একটির মূল optical fiber আল্ট্রা-পিউর সিলিকা গ্লাস থেকে তৈরি করা হয় যা জার্মেনিয়াম ডাই অক্সাইড দিয়ে ডোপ করা হয় যাতে এটির প্রতিসরণ সূচক ক্ল্যাডিং-এর কিছুটা উপরে থাকে। প্লাস্টিক অপটিক্যাল ফাইবার কোর পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেট বা পলিকার্বোনেট থেকে তৈরি। কাচের বিশুদ্ধতা হল একটি গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর যা দূর-দূরত্বের যোগাযোগের জন্য প্রয়োজনীয় কম টেনশনকে সক্ষম করে।

একটি অপটিক্যাল ফাইবারের কোর ভেঙ্গে গেলে কি মেরামত করা যায়?

একটি ভাঙা অপটিক্যাল ফাইবার কোর অদৃশ্যভাবে পুনরায় যোগদান করার অর্থে মেরামত করা যাবে না। স্ট্যান্ডার্ড অভ্যাস হল ভাঙা প্রান্তগুলিকে পরিষ্কারভাবে ছিঁড়ে ফেলা এবং তারপর একটি ফিউশন স্প্লাইসারে একটি বৈদ্যুতিক চাপ ব্যবহার করে তাদের একসাথে ফিউজ করা। ফলস্বরূপ স্প্লাইস কোরগুলিকে কয়েক মাইক্রনের মধ্যে সারিবদ্ধ করে এবং একটি অবিচ্ছিন্ন কাচের জয়েন্ট তৈরি করে যা সাধারণত নীচে একটি সন্নিবেশ ক্ষয় করে। 0.05 ডেসিবেল . যথার্থ প্রান্তিককরণ ফিক্সচার এবং সূচক-ম্যাচিং জেল ব্যবহার করে যান্ত্রিক স্প্লাইসগুলি অস্থায়ী মেরামতের জন্য একটি বিকল্প।

মূল আকার কিভাবে ফাইবার সংযোগকারীর রঙ প্রভাবিত করে?

দ industry standard color code helps technicians identify the fiber type at a glance. Single-mode connectors and patch cords with a 9-micron core are typically blue (UPC polish) or green (APC polish). Multi-mode connectors with a 50 or 62.5 micron core are beige for OM1, black for OM2, aqua for OM3, and violet for OM4. The connector color does not change the optical properties of the মূল নিজেই কিন্তু বেমানান ফাইবার ধরনের ব্যয়বহুল মিশ্রণ প্রতিরোধ করে।

কেন একটি ছোট কোর একটি LED আলোর উৎসের পরিবর্তে একটি লেজার প্রয়োজন?

দ 9-micron একটির মূল optical fiber একক-মোড অপারেশনের জন্য ডিজাইন করা একটি ক্রস-বিভাগীয় এলাকা মাত্র 60 বর্গ মাইক্রন। একটি বিস্তৃত-ক্ষেত্রের LED থেকে এইরকম একটি ছোট অ্যাপারচারে আলো যুক্ত করা অত্যন্ত অকার্যকর কারণ LED-এর বেশিরভাগ আলোই মূল গ্রহণযোগ্য কোণের বাইরে পড়ে। একটি লেজার ডায়োড, তার সংকীর্ণ, অত্যন্ত সংমিশ্রিত রশ্মি সহ, এটির আউটপুটের অনেক বেশি শতাংশ সরাসরি কোরে ফোকাস করতে পারে। 50- থেকে 62.5-মাইক্রোন কোর সহ মাল্টি-মোড ফাইবারগুলির একটি অনেক বড় গ্রহণযোগ্যতা ক্ষেত্র রয়েছে এবং কম খরচের LED বা উল্লম্ব-গহ্বর পৃষ্ঠ-নির্গত লেজার উত্স দ্বারা দক্ষতার সাথে চালিত হতে পারে।

দ একটির মূল optical fiber একটি সংজ্ঞায়িত উপাদান যা নির্ধারণ করে যে একটি ফাইবার একটি সমুদ্র জুড়ে ডেটার একক প্রবাহ বহন করতে পারে বা একটি ডেটা সেন্টার জুড়ে উচ্চ-ব্যান্ডউইথ সংকেত বিতরণ করতে পারে। এর ব্যাস, বিশুদ্ধতা এবং প্রতিসরণকারী সূচক প্রোফাইল কয়েক দশকের পদার্থ বিজ্ঞান এবং উত্পাদন পরিমার্জনের ফলাফল। মূল ভূমিকাটি বোঝার ফলে স্পষ্ট হয় যে কেন একক-মোড এবং মাল্টি-মোড ফাইবারগুলি আধুনিক যোগাযোগ পরিকাঠামোতে এই ধরনের বিভিন্ন কুলুঙ্গি পরিবেশন করে৷