ऑप्टिकल फायबरवरील माहितीचे रूपांतरण आणि प्रसारणाचे तत्त्व

या तंत्रज्ञानाच्या उच्च कार्यक्षमतेमुळे, लांब पल्ल्यांवरील माहितीच्या प्रसारणासाठी अभिप्रेत असलेल्या आधुनिक संप्रेषण ओळी बहुतेकदा फक्त ऑप्टिकल रेषा असतात, ज्याने अनेक वर्षांपासून यशस्वीरित्या प्रदर्शित केले आहे, उदाहरणार्थ, इंटरनेटवर ब्रॉडबँड प्रवेश प्रदान करण्याचे साधन म्हणून. .

फायबरमध्येच एका काचेच्या कोरचा समावेश असतो ज्याच्या भोवती म्यान असते ज्याचा अपवर्तक निर्देशांक कोरपेक्षा कमी असतो. रेषेच्या बाजूने माहिती प्रसारित करण्यासाठी जबाबदार असलेला प्रकाश किरण फायबरच्या कोरच्या बाजूने प्रसारित होतो, क्लॅडिंगमधून त्याच्या मार्गावर परावर्तित होतो आणि अशा प्रकारे ट्रान्समिशन लाइनच्या बाहेर जात नाही.

बीमफॉर्मिंग प्रकाश स्रोत सामान्यतः आहे डायोड किंवा सेमीकंडक्टर लेसर, तर फायबर स्वतः, कोर व्यास आणि अपवर्तक निर्देशांक वितरणावर अवलंबून, सिंगल-मोड किंवा मल्टी-मोड असू शकतो.

कम्युनिकेशन लाईन्समधील ऑप्टिकल फायबर हे संप्रेषणाच्या इलेक्ट्रॉनिक माध्यमांपेक्षा श्रेष्ठ आहेत, ज्यामुळे लांब अंतरावर डिजिटल डेटाचे उच्च-गती आणि तोटाविरहित प्रेषण सक्षम होते.

तत्त्वानुसार, ऑप्टिकल लाईन्स स्वतंत्र नेटवर्क तयार करू शकतात किंवा आधीपासून अस्तित्वात असलेल्या नेटवर्क्सना एकत्रित करण्यासाठी सेवा देऊ शकतात — ऑप्टिकल फायबर हायवेचे विभाग भौतिकदृष्ट्या ऑप्टिकल फायबरच्या स्तरावर किंवा तार्किकदृष्ट्या — डेटा ट्रान्समिशन प्रोटोकॉलच्या स्तरावर एकत्र केले जातात.

ऑप्टिकल लाईन्सवर डेटा ट्रान्समिशनची गती शेकडो गीगाबिट्स प्रति सेकंदात मोजली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ 10 Gbit इथरनेट मानक, जे आधुनिक दूरसंचार संरचनांमध्ये बर्याच वर्षांपासून वापरले जात आहे.

फायबर ऑप्टिक्सच्या शोधाचे वर्ष 1970 मानले जाते, जेव्हा पीटर शुल्त्झ, डोनाल्ड केक आणि रॉबर्ट मॉरेर - कॉर्निंग येथील शास्त्रज्ञांनी - कमी तोटा असलेल्या ऑप्टिकल फायबरचा शोध लावला ज्याने टेलिफोन सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी केबल सिस्टमची नक्कल करण्याची शक्यता उघडली. रिपीटर्सशिवाय वापरले जातात. विकसकांनी एक वायर तयार केली आहे जी आपल्याला स्त्रोतापासून 1 किलोमीटर अंतरावर ऑप्टिकल सिग्नल पॉवरच्या 1% बचत करण्यास अनुमती देते.

हा तंत्रज्ञानाचा टर्निंग पॉइंट होता. लाईन्स मूळतः प्रकाशाच्या शेकडो टप्प्यांचे एकाच वेळी प्रसारित करण्यासाठी डिझाइन केल्या गेल्या होत्या, नंतर सिंगल-फेज फायबर उच्च कार्यक्षमतेसह विकसित केले गेले जे जास्त अंतरावर सिग्नल अखंडता राखण्यास सक्षम होते. सिंगल-फेज झिरो-ऑफसेट फायबर हा 1983 पासून आजपर्यंत सर्वाधिक मागणी असलेला फायबर प्रकार आहे.

ऑप्टिकल फायबरवर डेटा प्रसारित करण्यासाठी, सिग्नल प्रथम इलेक्ट्रिकलमधून ऑप्टिकलमध्ये रूपांतरित केले जाणे आवश्यक आहे, नंतर रेषेच्या खाली प्रसारित केले जाणे आवश्यक आहे आणि नंतर रिसीव्हरवर परत इलेक्ट्रिकलमध्ये रूपांतरित केले जाणे आवश्यक आहे.संपूर्ण उपकरणाला ट्रान्सीव्हर म्हणतात आणि त्यात केवळ ऑप्टिकलच नाही तर इलेक्ट्रॉनिक घटक देखील समाविष्ट आहेत.

तर, ऑप्टिकल लाइनचा पहिला घटक ऑप्टिकल ट्रान्समीटर आहे. हे इलेक्ट्रिकल डेटाच्या मालिकेला ऑप्टिकल प्रवाहात रूपांतरित करते. ट्रान्समीटरमध्ये हे समाविष्ट आहे: सिंक पल्स सिंथेसायझरसह समांतर-टू-सीरियल कनवर्टर, ड्रायव्हर आणि ऑप्टिकल सिग्नल स्रोत.

ऑप्टिकल सिग्नलचा स्त्रोत लेसर डायोड किंवा एलईडी असू शकतो. पारंपारिक एलईडी दूरसंचार प्रणालींमध्ये वापरले जात नाहीत. लेसर डायोडच्या डायरेक्ट मॉड्युलेशनसाठी बायस करंट आणि मॉड्युलेशन करंट लेसर ड्रायव्हरद्वारे पुरवले जातात. त्यानंतर प्रकाश ऑप्टिकल कनेक्टरद्वारे फायबरमध्ये पुरवला जातो. ऑप्टिक केबल.

ओळीच्या दुसर्‍या बाजूला, सिग्नल आणि टाइमिंग सिग्नल हे ऑप्टिकल रिसीव्हर (बहुधा फोटोडायोड सेन्सर) द्वारे शोधले जातात जेथे ते विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतरित केले जातात आणि नंतर प्रसारित सिग्नलची पुनर्रचना केली जाते. विशेषतः, सीरियल डेटा प्रवाह समांतर मध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते.

फोटोडायोड सेन्सरमधून असममित प्रवाहाचे व्होल्टेजमध्ये रूपांतर करण्यासाठी प्री-एम्प्लीफायर जबाबदार आहे, त्यानंतरच्या प्रवर्धनासाठी आणि विभेदक सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी. डेटा सिंक्रोनाइझेशन आणि रिकव्हरी चिप प्राप्त डेटा प्रवाहातून घड्याळ सिग्नल आणि त्यांची वेळ पुनर्प्राप्त करते.

टाइम-डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सर 10 Gb/s पर्यंत डेटा ट्रान्सफर दर प्राप्त करतो. म्हणून आज ऑप्टिकल सिस्टमद्वारे डेटा ट्रान्समिशनच्या गतीसाठी खालील मानक आहेत:

एकाच चॅनेलवर अनेक मल्टीप्लेक्स डेटा प्रवाह पाठवले जातात तेव्हा वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग आणि वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टीप्लेक्सिंग तुम्हाला डेटा ट्रान्समिशन घनता आणखी वाढवण्याची परवानगी देतात, परंतु प्रत्येक प्रवाहाची स्वतःची तरंगलांबी असते.

सिंगल-मोड फायबरमध्ये तुलनेने लहान बाह्य कोर व्यास सुमारे 8 मायक्रॉन आहे. असा फायबर दिलेल्या फायबरच्या वैशिष्ट्यांशी संबंधित, विशिष्ट वारंवारतेच्या बीमला त्याद्वारे प्रसारित करण्यास अनुमती देतो. जेव्हा बीम एकटा फिरतो, तेव्हा इंटरमोड फैलाव समस्या अदृश्य होते, परिणामी रेषेची कार्यक्षमता वाढते.

सामग्रीचे घनता वितरण ग्रेडियंट किंवा पायर्यासारखे असू शकते. ग्रेडियंट वितरण उच्च थ्रुपुट सक्षम करते. सिंगल-मोड तंत्रज्ञान मल्टी-मोडपेक्षा पातळ आणि अधिक महाग आहे, परंतु ते सध्या टेलिकम्युनिकेशनमध्ये वापरले जाणारे सिंगल-मोड तंत्रज्ञान आहे.

मल्टीमोड फायबर वेगवेगळ्या कोनातील एकाधिक ट्रान्समिशन बीम्सचा एकाच वेळी प्रसार करण्यास अनुमती देतो. कोर व्यास सामान्यतः 50 किंवा 62.5 µm असतो, त्यामुळे ऑप्टिकल रेडिएशनचा परिचय सुलभ होतो. ट्रान्सीव्हर्सची किंमत सिंगल-मोडच्या तुलनेत कमी आहे.

हे एक मल्टीमोड फायबर आहे जे लहान घर आणि स्थानिक क्षेत्र नेटवर्कसाठी अतिशय योग्य आहे. इंटरमोड डिस्पर्शनची घटना मल्टीमोड फायबरचा मुख्य तोटा मानली जाते, म्हणून, ही हानिकारक घटना कमी करण्यासाठी, ग्रेडियंट अपवर्तक निर्देशांक असलेले तंतू विशेषतः विकसित केले गेले आहेत, जेणेकरून किरण पॅराबॉलिक मार्गांवर पसरतात आणि त्यांच्या ऑप्टिकल मार्गांमधील फरक कमी होतो. .एक मार्ग किंवा दुसरा, सिंगल-मोड तंत्रज्ञानाची कार्यक्षमता अजूनही उच्च आहे.