ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క ప్రాథమిక జ్ఞానం

ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క ఆవిష్కరణ కమ్యూనికేషన్ రంగంలో విప్లవాన్ని నడిపించింది. అధిక-సామర్థ్యం గల హై-స్పీడ్ ఛానెల్‌లను అందించడానికి ఆప్టికల్ ఫైబర్ లేకపోతే, ఇంటర్నెట్ సైద్ధాంతిక దశలో మాత్రమే ఉండగలదు. 20 వ శతాబ్దం విద్యుత్ యుగం అయితే, 21 వ శతాబ్దం కాంతి యుగం. కాంతి కమ్యూనికేషన్‌ను ఎలా సాధిస్తుంది? దిగువ ఎడిటర్‌తో కలిసి ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ప్రాథమిక జ్ఞానాన్ని నేర్చుకుందాం.

పార్ట్ 1. కాంతి ప్రచారం యొక్క ప్రాథమిక జ్ఞానం

కాంతి తరంగాలను అర్థం చేసుకోవడం
కాంతి తరంగాలు వాస్తవానికి విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు, మరియు ఖాళీ స్థలంలో, విద్యుదయస్కాంత తరంగాల తరంగదైర్ఘ్యం మరియు పౌన frequency పున్యం విలోమానుపాతంలో ఉంటాయి. రెండింటి ఉత్పత్తి కాంతి వేగానికి సమానం, అంటే:

విద్యుదయస్కాంత స్పెక్ట్రం ఏర్పడటానికి విద్యుదయస్కాంత తరంగాల తరంగదైర్ఘ్యాలు లేదా పౌన encies పున్యాలను అమర్చండి. వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాలు లేదా పౌన encies పున్యాల ప్రకారం, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను రేడియేషన్ ప్రాంతం, అతినీలలోహిత ప్రాంతం, కనిపించే కాంతి ప్రాంతం, పరారుణ ప్రాంతం, మైక్రోవేవ్ ప్రాంతం, రేడియో వేవ్ ప్రాంతం మరియు దీర్ఘ వేవ్ ప్రాంతంగా విభజించవచ్చు. కమ్యూనికేషన్ కోసం ఉపయోగించే బ్యాండ్లు ప్రధానంగా పరారుణ ప్రాంతం, మైక్రోవేవ్ ప్రాంతం మరియు రేడియో వేవ్ ప్రాంతం. కింది చిత్రం మీకు కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్ల విభజన మరియు సంబంధిత ప్రచార మాధ్యమాలను నిమిషాల్లో అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది.

ఈ వ్యాసం యొక్క కథానాయకుడు, “ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్” ఇన్ఫ్రారెడ్ బ్యాండ్‌లో తేలికపాటి తరంగాలను ఉపయోగిస్తాడు. ఈ దశ విషయానికి వస్తే, పరారుణ బ్యాండ్‌లో ఎందుకు ఉండాలి అని ప్రజలు ఆశ్చర్యపోవచ్చు? ఈ సమస్య ఆప్టికల్ ఫైబర్ పదార్థాల ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిషన్ నష్టానికి సంబంధించినది, అవి సిలికా గ్లాస్. తరువాత, ఆప్టికల్ ఫైబర్స్ కాంతిని ఎలా ప్రసారం చేస్తాయో మనం అర్థం చేసుకోవాలి.

వక్రీభవనం, ప్రతిబింబం మరియు కాంతి యొక్క మొత్తం ప్రతిబింబం

కాంతి ఒక పదార్ధం నుండి మరొక పదార్ధానికి విడుదల చేయబడినప్పుడు, రెండు పదార్ధాల మధ్య ఇంటర్ఫేస్ వద్ద వక్రీభవనం మరియు ప్రతిబింబం సంభవిస్తుంది మరియు సంఘటన కాంతి యొక్క కోణంతో వక్రీభవన కోణం పెరుగుతుంది. మూర్తి ① → ② ② ② ② ② ② ② ② ②. సంఘటన కోణం ఒక నిర్దిష్ట కోణాన్ని చేరుకున్నప్పుడు లేదా మించినప్పుడు, వక్రీభవన కాంతి అదృశ్యమవుతుంది మరియు అన్ని సంఘటన కాంతి తిరిగి ప్రతిబింబిస్తుంది, ఇది కింది చిత్రంలో ② → an లో చూపిన విధంగా కాంతి యొక్క మొత్తం ప్రతిబింబం.

వేర్వేరు పదార్థాలు వేర్వేరు వక్రీభవన సూచికలను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి కాంతి ప్రచారం యొక్క వేగం వేర్వేరు మీడియాలో మారుతుంది. వక్రీభవన సూచిక n, n = c/v చే ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, ఇక్కడ C అనేది వాక్యూమ్‌లోని వేగం మరియు V అనేది మాధ్యమంలో ప్రచార వేగం. అధిక వక్రీభవన సూచిక ఉన్న మాధ్యమాన్ని ఆప్టికల్‌గా దట్టమైన మాధ్యమం అంటారు, అయితే తక్కువ వక్రీభవన సూచిక ఉన్న మాధ్యమాన్ని ఆప్టికల్‌గా చిన్న మాధ్యమం అంటారు. మొత్తం ప్రతిబింబం కోసం రెండు షరతులు:
1. ఆప్టికల్‌గా దట్టమైన మాధ్యమం నుండి ఆప్టికల్‌గా తక్కువ మాధ్యమానికి ప్రసారం చేయండి
2. సంఘటన కోణం మొత్తం ప్రతిబింబం యొక్క క్లిష్టమైన కోణం కంటే ఎక్కువ లేదా సమానం
ఆప్టికల్ సిగ్నల్ లీకేజీని నివారించడానికి మరియు ప్రసార నష్టాన్ని తగ్గించడానికి, ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లలో ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిషన్ మొత్తం ప్రతిబింబ పరిస్థితులలో సంభవిస్తుంది.

పార్ట్ 2. ఆప్టికల్ ప్రచారం మీడియా పరిచయం (ఫైబర్ ఆప్టిక్)

ఫైబర్ ఆప్టిక్ నిర్మాణం

మొత్తం ప్రతిబింబ కాంతి ప్రచారం యొక్క ప్రాథమిక జ్ఞానంతో, ఆప్టికల్ ఫైబర్స్ యొక్క రూపకల్పన నిర్మాణాన్ని అర్థం చేసుకోవడం సులభం. ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క బేర్ ఫైబర్ మూడు పొరలుగా విభజించబడింది: మొదటి పొర కోర్, ఇది ఫైబర్ మధ్యలో ఉంది మరియు అధిక-స్వచ్ఛత సిలికాన్ డయాక్సైడ్తో కూడి ఉంటుంది, దీనిని గాజు అని కూడా పిలుస్తారు. కోర్ వ్యాసం సాధారణంగా 9-10 మైక్రాన్లు (సింగిల్-మోడ్), 50 లేదా 62.5 మైక్రాన్లు (మల్టీ-మోడ్). ఫైబర్ కోర్ అధిక వక్రీభవన సూచికను కలిగి ఉంది మరియు కాంతిని ప్రసారం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. రెండవ పొర క్లాడింగ్: ఫైబర్ కోర్ చుట్టూ ఉంది, ఇది సిలికా గ్లాస్‌తో కూడి ఉంటుంది (సాధారణంగా 125 మైక్రాన్ల వ్యాసంతో). క్లాడింగ్ యొక్క వక్రీభవన సూచిక తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ఫైబర్ కోర్ తో పాటు మొత్తం ప్రతిబింబ పరిస్థితిని ఏర్పరుస్తుంది. మూడవ పూత పొర: బయటి పొర రీన్ఫోర్స్డ్ రెసిన్ పూత. రక్షిత పొర పదార్థం అధిక బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పెద్ద ప్రభావాలను తట్టుకోగలదు, ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ను నీటి ఆవిరి కోత మరియు యాంత్రిక రాపిడి నుండి కాపాడుతుంది.

ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిషన్ నష్టం

ఫైబర్ ఆప్టిక్ ట్రాన్స్మిషన్ నష్టం ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క నాణ్యతను ప్రభావితం చేసే చాలా ముఖ్యమైన అంశం. ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ యొక్క అటెన్యుయేషన్ కలిగించే ప్రధాన కారకాలు పదార్థాల శోషణ నష్టం, ప్రసార సమయంలో చెదరగొట్టే నష్టం మరియు ఫైబర్ బెండింగ్, కుదింపు మరియు డాకింగ్ నష్టం వంటి కారకాల వల్ల కలిగే ఇతర నష్టాలు.

కాంతి యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం భిన్నంగా ఉంటుంది మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్స్ లో ప్రసార నష్టం కూడా భిన్నంగా ఉంటుంది. నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు ప్రసార ప్రభావాన్ని నిర్ధారించడానికి, శాస్త్రవేత్తలు చాలా సరిఅయిన కాంతిని కనుగొనటానికి కట్టుబడి ఉన్నారు. 1260nm ~ 1360nm యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలోని కాంతి చెదరగొట్టడం మరియు అతి తక్కువ శోషణ నష్టం వలన కలిగే అతిచిన్న సిగ్నల్ వక్రీకరణను కలిగి ఉంది. ప్రారంభ రోజుల్లో, ఈ తరంగదైర్ఘ్యం పరిధి ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ బ్యాండ్‌గా స్వీకరించబడింది. తరువాత, సుదీర్ఘ కాలం అన్వేషణ మరియు అభ్యాసం తరువాత, నిపుణులు క్రమంగా తక్కువ నష్ట తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిని (1260nm ~ 1625nm) సంగ్రహించారు, ఇది ఆప్టికల్ ఫైబర్స్ లో ప్రసారం చేయడానికి చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్‌లో ఉపయోగించే కాంతి తరంగాలు సాధారణంగా పరారుణ బ్యాండ్‌లో ఉంటాయి.

ఫైబర్ ఆప్టిక్ వర్గీకరణ

మల్టీమోడ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్: బహుళ మోడ్‌లను ప్రసారం చేస్తుంది, అయితే పెద్ద ఇంటర్ మోడల్ చెదరగొట్టడం డిజిటల్ సిగ్నల్‌లను ప్రసారం చేసే పౌన frequency పున్యాన్ని పరిమితం చేస్తుంది మరియు పెరుగుతున్న ప్రసార దూరంతో ఈ పరిమితి మరింత తీవ్రంగా మారుతుంది. అందువల్ల, మల్టీమోడ్ ఫైబర్ ఆప్టిక్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క దూరం చాలా తక్కువ, సాధారణంగా కొన్ని కిలోమీటర్లు మాత్రమే.
సింగిల్ మోడ్ ఫైబర్: చాలా చిన్న ఫైబర్ వ్యాసంతో, సిద్ధాంతపరంగా ఒక మోడ్‌ను మాత్రమే ప్రసారం చేయవచ్చు, ఇది రిమోట్ కమ్యూనికేషన్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

పార్ట్ 3. ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్ యొక్క పని సూత్రం

సళ్ళ

మొబైల్ ఫోన్లు మరియు కంప్యూటర్లు వంటి సాధారణంగా ఉపయోగించే కమ్యూనికేషన్ ఉత్పత్తులు ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్స్ రూపంలో సమాచారాన్ని ప్రసారం చేస్తాయి. ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌ను నిర్వహించేటప్పుడు, మొదటి దశ ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌లను ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లుగా మార్చడం, ఫైబర్ ఆప్టిక్ కేబుల్స్ ద్వారా వాటిని ప్రసారం చేయడం, ఆపై సమాచార ప్రసారం యొక్క ఉద్దేశ్యాన్ని సాధించడానికి ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లను ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌లుగా మార్చడం. ప్రాథమిక ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలో ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిటర్, ఆప్టికల్ రిసీవర్ మరియు కాంతిని ప్రసారం చేయడానికి ఫైబర్ ఆప్టిక్ సర్క్యూట్ ఉంటాయి. సుదూర సిగ్నల్ ట్రాన్స్మిషన్ యొక్క నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి మరియు ట్రాన్స్మిషన్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను మెరుగుపరచడానికి, ఆప్టికల్ రిపీటర్లు మరియు మల్టీప్లెక్సర్‌లను సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు.

ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లోని ప్రతి భాగం యొక్క పని సూత్రానికి సంక్షిప్త పరిచయం క్రింద ఉంది.

ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిటర్:ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌లను ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌లుగా మారుస్తుంది, ప్రధానంగా సిగ్నల్ మాడ్యులేటర్లు మరియు కాంతి వనరులతో కూడి ఉంటుంది.

సిగ్నల్ మల్టీప్లెక్సర్:జంటలు వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాల యొక్క బహుళ ఆప్టికల్ క్యారియర్ సిగ్నల్స్ ట్రాన్స్మిషన్ కోసం ఒకే ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లోకి, ప్రసార సామర్థ్యాన్ని రెట్టింపు చేసే ప్రభావాన్ని సాధిస్తాయి.

ఆప్టికల్ రిపీటర్:ప్రసార సమయంలో, సిగ్నల్ యొక్క తరంగ రూపం మరియు తీవ్రత క్షీణిస్తుంది, కాబట్టి తరంగ రూపాన్ని అసలు సిగ్నల్ యొక్క చక్కని తరంగ రూపానికి పునరుద్ధరించడం మరియు కాంతి తీవ్రతను పెంచడం అవసరం.

సిగ్నల్ డెమల్టిప్లెక్సర్:మల్టీప్లెక్స్డ్ సిగ్నల్‌ను దాని అసలు వ్యక్తిగత సంకేతాలలోకి కుళ్ళిపోండి.

ఆప్టికల్ రిసీవర్:అందుకున్న ఆప్టికల్ సిగ్నల్‌ను ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్‌గా మారుస్తుంది, ప్రధానంగా ఫోటోడెటెక్టర్ మరియు డెమోడ్యులేటర్‌తో కూడి ఉంటుంది.

పార్ట్ 4. ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలు మరియు అనువర్తనాలు

ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలు:

1. పొడవైన రిలే దూరం, ఆర్థిక మరియు శక్తిని ఆదా చేయడం
సమాచారం యొక్క 10 GBPS (సెకనుకు 10 బిలియన్ 0 లేదా 1 సిగ్నల్స్) ప్రసారం అవుతుందని uming హిస్తే, ఎలక్ట్రికల్ కమ్యూనికేషన్ ఉపయోగించినట్లయితే, సిగ్నల్ ప్రతి కొన్ని వందల మీటర్లకు ప్రసారం చేయబడాలి మరియు సర్దుబాటు చేయాలి. దీనితో పోలిస్తే, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల 100 కిలోమీటర్ల రిలే దూరాన్ని సాధించవచ్చు. సిగ్నల్ తక్కువ సార్లు సర్దుబాటు చేయబడుతుంది, తక్కువ ఖర్చు. మరోవైపు, ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క పదార్థం సిలికాన్ డయాక్సైడ్, ఇది సమృద్ధిగా నిల్వలు మరియు రాగి తీగ కంటే చాలా తక్కువ ఖర్చును కలిగి ఉంటుంది. అందువల్ల, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ ఆర్థిక మరియు శక్తిని ఆదా చేసే ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

2. ఫాస్ట్ ఇన్ఫర్మేషన్ ట్రాన్స్మిషన్ మరియు హై కమ్యూనికేషన్ క్వాలిటీ

ఉదాహరణకు, ఇప్పుడు విదేశాలలో స్నేహితులతో మాట్లాడేటప్పుడు లేదా ఆన్‌లైన్‌లో చాట్ చేస్తున్నప్పుడు, ధ్వని మునుపటిలా వెనుకబడి లేదు. టెలికమ్యూనికేషన్ యుగంలో, అంతర్జాతీయ కమ్యూనికేషన్ ప్రధానంగా కృత్రిమ ఉపగ్రహాలపై ప్రసారం కోసం రిలేలుగా ఆధారపడుతుంది, దీని ఫలితంగా ఎక్కువ కాలం ప్రసార మార్గాలు మరియు నెమ్మదిగా సిగ్నల్ రాక వస్తుంది. మరియు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్, జలాంతర్గామి తంతులు సహాయంతో, ప్రసార దూరాన్ని తగ్గిస్తుంది, సమాచార ప్రసారాన్ని వేగంగా చేస్తుంది. అందువల్ల, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల విదేశాలతో సున్నితమైన కమ్యూనికేషన్ సాధించగలదు.

3. బలమైన జోక్యం వ్యతిరేక సామర్థ్యం మరియు మంచి గోప్యత

విద్యుదయస్కాంత జోక్యం కారణంగా ఎలక్ట్రికల్ కమ్యూనికేషన్ లోపాలను అనుభవించవచ్చు, ఇది కమ్యూనికేషన్ నాణ్యత తగ్గడానికి దారితీస్తుంది. అయినప్పటికీ, ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ విద్యుత్ శబ్దం ద్వారా ప్రభావితం కాదు, ఇది సురక్షితంగా మరియు మరింత నమ్మదగినదిగా చేస్తుంది. మరియు మొత్తం ప్రతిబింబం యొక్క సూత్రం కారణంగా, సిగ్నల్ పూర్తిగా ప్రసారం కోసం ఆప్టికల్ ఫైబర్‌కు పరిమితం చేయబడింది, కాబట్టి గోప్యత మంచిది.

4. పెద్ద ప్రసార సామర్థ్యం
సాధారణంగా, ఎలక్ట్రికల్ కమ్యూనికేషన్ 10GBPS (సెకనుకు 10 బిలియన్ 0 లేదా 1 సిగ్నల్స్) సమాచారాన్ని మాత్రమే ప్రసారం చేయగలదు, అయితే ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ 1TBPS (1 ట్రిలియన్ 0 లేదా 1 సిగ్నల్స్) సమాచారాన్ని ప్రసారం చేస్తుంది.

ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క అనువర్తనం

ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌కు చాలా ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, మరియు ఇది అభివృద్ధి నుండి మన జీవితంలోని ప్రతి మూలలోకి కలిసిపోయింది. ఇంటర్నెట్‌ను ఉపయోగించే మొబైల్ ఫోన్లు, కంప్యూటర్లు మరియు ఐపి ఫోన్‌లు వంటి పరికరాలు ప్రతి ఒక్కరినీ తమ ప్రాంతానికి, మొత్తం దేశానికి మరియు గ్లోబల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌కు కూడా కనెక్ట్ చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, కంప్యూటర్లు మరియు మొబైల్ ఫోన్‌ల ద్వారా విడుదలయ్యే సిగ్నల్స్ లోకల్ కమ్యూనికేషన్ ఆపరేటర్ బేస్ స్టేషన్లు మరియు నెట్‌వర్క్ ప్రొవైడర్ పరికరాలలో సేకరిస్తాయి మరియు తరువాత జలాంతర్గామి తంతులులోని ఫైబర్ ఆప్టిక్ కేబుల్స్ ద్వారా ప్రపంచంలోని వివిధ ప్రాంతాలకు ప్రసారం చేయబడతాయి.

వీడియో కాల్స్, ఆన్‌లైన్ షాపింగ్, వీడియో గేమ్స్ మరియు అతిగా చూడటం వంటి రోజువారీ కార్యకలాపాల సాక్షాత్కారం తెర వెనుక దాని మద్దతు మరియు సహాయంపై ఆధారపడటం. ఆప్టికల్ నెట్‌వర్క్‌ల ఆవిర్భావం మన జీవితాలను మరింత సౌకర్యవంతంగా మరియు సౌకర్యవంతంగా చేసింది.