फाइबर-ऑप्टिक संचारण

Structure of  a fiber optic cable

   फाइबर-ऑप्टिक संचारण एक प्रणाली है जिसमें सूचनाओं की जानकारी एक स्थान से दूसरे स्थान में ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रकाश बिन्दुओं के रूप में भेजी जाती हैं. प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग वाहक विकसित करता है जो विधिवत् रूप से जानकारी को साथ ले जाते हैं. 1970 के दशक में इसे सबसे पहले विकसित किया गया, फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रणाली ने दूरसंचार उद्योग में क्रांतिकारी परिवर्तन किया है और सूचना युग के आगमन में एक प्रमुख भूमिका निभाई है. विद्युत संचरण पर इसके फायदे के कारण, विकसित दुनिया में कोर नेटवर्क में ताबें की तारों की जगह काफी हद तक ऑप्टिकल फाइबर ने ले ली है.

फाइबर-ऑप्टिक्स के उपयोग की संचारण प्रक्रिया में निम्नलिखित मूल चरण होते हैं: एक ट्रांसमीटर के प्रयोग को शामिल कर ऑप्टिकल संकेत बनाना, फाइबर के साथ संकेत प्रसार करना, सुनिश्चित करना कि संकेत विकृत अथवा कमजोर नहीं हो, ऑप्टिकल संकेत प्राप्त करना और उसे एक विद्युत संकेत में परिवर्तित करना.

Structure of  a fiber optic cable

इतिहास

• 1966 में चार्ल्स के काओ  और जॉर्ज होक्कहम ने हरलो, इंग्लैंड के एसटीसी लेबोरेटरीज (STL)ऑप्टिकल फाइबर को प्रस्तावित किया, जब उन्होंने दिखाया कि 1000 dB/किमी मौजूदा ग्लास में (5-10 db/किमी कॉक्सियल केबल की तुलना में) नुकसान की वजह थी, जिसे हटाया जा सकता था.
• 1970 में कॉर्निंग ग्लास वर्क्स के द्वारा ऑप्टिकल फाइबर का सफलतापूर्वक विकास किया गया,कम क्षीणन के साथ जो संचार के उद्देश्यों (करीब 20dB/किमी) के लिए पर्याप्त था और उसी समय में GaAs सेमीकनडक्टर लेज़र विकसित किए गए थे जो ऑप्टिक फाइबर के माध्यम से प्रकाश की लंबी दूरी के प्रसारण के लिए उपयुक्त था.
• 1975 से शुरू हुए अनुसंधान की एक अवधि के बाद, पहली व्यावसायिक फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणाली विकसित की गई, जिसे चारों ओर 0.8 μm के एक तरंगदैर्ध्य पर संचालित किया गया और GaAs सेमीकनडक्टर लेज़र को इस्तेमाल किया गया. यह पहली-पीढ़ी प्रणाली 45 एमबीपीएस के बिट के दर पर 10 किमी. पुनरावर्तक के अंतर के साथ परिचालित की गई. जल्द ही 22 अप्रैल 1977 को, जनरल टेलीफोन और इलेक्ट्रॉनिक्स ने पहली फाइबर ऑपटिक 6 Mbit/s के माध्यम से लाइव टेलीफोन यातायात लॉन्ग बीच़, कैलिफोर्निया भेजा.
• 1980 के दशक में दूसरी पीढ़ी का फाइबर ऑप्टिक संचारण वाणिज्यिक इस्तेमाल के लिए विकसित किया गया था, जिसे 1.3 µm, InGaAsP सेमीकनडक्टर लेज़र पर परिचालित किया गया. हालांकि शुरू में इन पद्धतियों को प्रकीर्णन द्वारा सीमित किया गया, 1981 में एकल मोड फाइबर के प्रदर्शन से प्रणाली में बहुत सुधार हुए. 1987 तक, इन प्रणालियों को 1.7 जीबी के बिट के दर पर 50 किमी. पुनरावर्तक के अंतर के साथ परिचालित किय गया.
• पहली ट्रान्सअटलांटिक टेलीफोन केबल में ऑप्टिकल फाइबर TAT-8 का उपयोग किया गया था, जो डीसरवायर ऑपटिमाइज्ड लेज़र एमप्लिफिकेशन टेक्नोलॉजी पर आधारित था. 1988 से इसका परिचालन होने लगा.
• तीसरी पीढ़ी के फाइबर ऑप्टिक सिस्टम 1.55 μm पर संचालित होता था और 0.2 dB/किमी. का घाटा था. तरंगदैर्ध्य पर पल्स-प्रसार के साथ परम्परागत InGaAsP सेमीकनडक्टर लेज़र के उपयोग करते हुए, कठिनाइयों के बावजूद इसे हासिल किया गया. वैज्ञानिकों ने फैलाव-स्थानांतरित फाइबर का उपयोग किया जिसे कम से कम फैलाव 1.55 µm या एकल अनुदैर्ध्य मोड द्वारा सीमित किया और इस कठिनाई से ऊबरे. इन घटनाओं ने अंततः तीसरी पीढ़ी प्रणाली को वाणिज्यिक 2.5 Gbit/s पर 100 किमी. पुनरावर्तक के अंतर के साथ संचालित करने की अनुमति दी.

Fiber Cable global network

• चौथी पीढ़ी के फाइबर-ऑप्टिकल संचारण ऑप्टिकल प्रवर्धन का इस्तेमाल करती हैं, जिसे पुनरावर्तक को कम करने की आवश्यकता के लिए और तरंगदैर्ध्य-विभाजन बहुसंकेतन की डेटा क्षमता में वृद्धि के लिए उपयोग की जाती हैं. 1992 में इन दोनों के सुधार ने क्रांतिकारी परिणाम दिखाए जिसकी क्षमता हर 6 महीने में दोगुनी होने लगी, 2001 तक बिट दर 10 Tb/s पहुँच गया था. हाल ही में, बिट दर 14 Tbit/s ऑप्टिकल एम्पलीफायरों के उपयोग से एकल 160 किमी. लाइन के ऊपर पहुँच गया है.
• फाइबर ऑप्टिक संचारण की पांचवीं पीढ़ी के विकास के लिए ध्यान केंद्रित किया जा रहा है, जिसे डब्लू डी एम प्रणाली के ऊपर तरंगदैर्ध्य की सीमा तक परिचालत किया जाता है. पारंपरिक तरंगदैर्ध्य विंडो, जो सी बैंड के नाम से जाना जात है, जिसमें तरंगदैर्ध्य रेंज 1.53-1.57 μm शामिल है और नए शुष्क फाइबर एक कम नुकसान वाला विन्डो का विस्तार 1.30-1.65 μm की सीमा पर हो रहा है. अन्य विकासों में ऐसी अवधारणा है किऑप्टिकल सोलीटन्स, पलसेस एक विशेष आकार का उपयोग करते हुए फैलाव के प्रतिकार को ननलीनियर के साथ उनके विशेष आकार में बनाए रखती हैं.
• 1990 के दशक से 2000 तक, उद्योग प्रमोटरों और अनुसंधान कंपनियों जैसे केएमआई और आरएचके ने भविष्यवाणी की कि इंटरनेट और बैंडविड्थ उपयोग की वजह से हुए व्यावसायीकरण, उपभोक्ता मांग, मांग पर वीडियो के कारण इसकी मांग में विशाल रूप से वृद्धि होने वाली है. इंटरनेट प्रोटोकॉल डेटा यातायात तेजी से बढ़ रहा था, मूर की विधि के तहत जटिल सर्किट एकीकृत की दर से भी तेज गति से बढ़ रहा था. 2006 से डॉट कॉम के ऊपरी बुलबुले से, तथापि, उद्योग की प्रवृत्ति के मुख्य समेकन के लिए और विनिर्माण कंपनियों के अपतट के लिए लागत को कम किया गया. हाल ही में, वेरिज़ोन और एटी एंड टी ने उपभोक्ताओं के लिए घरों में विविध प्रकार के डेटा और ब्रॉडबैंड की सेवा प्रदान करने के लिए फाइबर ऑप्टिक संचारण का लाभ उठाया.

प्रोद्योगिकी

         आधुनिक फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों में आमतौर फाइबर शामिल एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर होता है जो ऑप्टिकल सिगनल को कन्वर्ट कर ऑप्टिकल फाइबर को भेजता है, एक केबल जिसमें ऑप्टिकल फाइबरों का एक बंडल को कराई और इमारतों के नीचे भूमिगत नलिका के माध्यम से कई एम्पलीफायरों, एक ऑप्टिकल रिसीवर जो संकेतों को बिजली के संकेत के रूप में प्राप्त करते हैं. आम तौर पर प्रेषित जानकारियां डिजिटल जानकारी होती हैं जो टेलीफोन प्रणालियों और केबल टीवी कंपनियों के लिए कंप्यूटर से उत्पन्न की जाती हैं.

अनुप्रयोग

Fiber cable Internet

         कई दूरसंचार कंपनियां टेलीफोन संकेतों को संचारित करने के लिए, इंटरनेट संचारण और केबल टीवी के सिगनल के लिए ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करती हैं. बहुत कम क्षीणन और हस्तक्षेप के कारण लंबी दूरी और उच्च-मांग अनुप्रयोगों में मौजूदा तांबे के तार की तुलना में ऑप्टिकल फाइबर के बहुत फायदे हैं. हालांकि, शहर के भीतर बुनियादी ढांचों का विकास अपेक्षाकृत कठिन और समय लेने वाले थे और फाइबर ऑप्टिक सिस्टम को स्थापित और संचालित करना जटिल और महंगा था. इन कठिनाइयों के कारण, फाइबर ऑप्टिक संचार प्रणालियों को प्राथमिक रूप से लंबी दूरी के अनुप्रयोगों के लिए स्थापित किए गए, जहां वे अपनी पूरी क्षमता के साथ प्रसारण के लिए इस्तेमाल किए जा सकते हैं, वृद्धि की लागत समायोजित की गई. 2000 के बाद से फाइबर ऑप्टिक-संचार की कीमतों में काफी गिरावट आई है. नेटवर्क आधारित एक तांबे के रोल की तुलना में घर के लिए फाइबर के रोल की कीमत वर्तमान में अधिक किफायती है. अमेरिका में $ 850 प्रति ग्राहक के दर से कीमतें गिर गई हैं और नीदरलैंड जैसे देशों में जहां खुदाई की लागत कम है वहां और कम हो गई हैं.

Fiber Optic 

        1990 जब से ऑप्टिकल प्रवर्धन प्रणाली वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध हो गई थी, दूरसंचार उद्योग ने ट्रांसओशनिक फाइबर इंटरसिटी लाइनों के संचार के लिए एक विशाल नेटवर्क रखा. 2002 तक एक अंतरमहाद्वीपीय नेटवर्क, 250,000 किलोमीटर की क्षमता वाले सबमेरीन संचार केबल 2.56 Tb/s के साथ जिसका काम पूरा हो चुका है, यद्यपि विशेषाधिकार प्राप्त जानकारी, दूरसंचार निवेश रिपोर्टों से संकेत मिलता है कि नेटवर्क क्षमता 2004 के बाद से नाटकीय रूप से बढ़ गयी है.