ဖိုက်ဘာဆက်သွယ်ရေးစနစ်၏ အခြေခံသဘောတရား၊ ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် ဝိသေသလက္ခဏာများ

optical fiber ဆက်သွယ်ရေး၏ အခြေခံသဘောတရား.

optical fiber သည် dielectric optical waveguide ဖြစ်ပြီး အလင်းကို ပိတ်ဆို့ပြီး axial direction တွင် အလင်းကို ပြန့်ပွားစေသော waveguide တည်ဆောက်မှု ဖြစ်သည်။

အလွန်ကောင်းမွန်သော ဖိုက်ဘာ quartz glass, synthetic resin, etc.

Single mode ဖိုင်ဘာ- core 8-10um၊ cladding 125um

Multimode ဖိုက်ဘာ- core 51um၊ cladding 125um

optical fibers သုံးပြီး optical signals ပို့တဲ့ ဆက်သွယ်ရေးနည်းလမ်းကို optical fiber communication လို့ခေါ်ပါတယ်။

အလင်းလှိုင်းများသည် လျှပ်စစ်သံလိုက်လှိုင်းအမျိုးအစားတွင် ပါဝင်ပါသည်။

မြင်နိုင်သောအလင်း၏လှိုင်းအလျားသည် 390-760 nm၊ 760 nm ထက်ကြီးသောအပိုင်းသည် အနီအောက်ရောင်ခြည်ဖြစ်ပြီး 390 nm ထက်သေးငယ်သောအပိုင်းသည် ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်ဖြစ်သည်။

အလင်းလှိုင်းအလုပ်လုပ်ပြတင်းပေါက် (ဆက်သွယ်ရေးပြတင်းပေါက်သုံးခု)။

ဖိုက်ဘာ-အော်တစ် ဆက်သွယ်ရေးတွင် အသုံးပြုသည့် လှိုင်းအလျားအကွာအဝေးသည် အနီအောက်ရောင်ခြည် အနီးအနားတွင် ရှိနေသည်။

လှိုင်းအလျားတိုသောဒေသ (သာမန်မျက်စိဖြင့်မြင်နိုင်သောလိမ္မော်ရောင်အလင်း) 850nm လိမ္မော်ရောင်အလင်း

လှိုင်းအလျားရှည်သောဒေသ (မမြင်နိုင်သောအလင်းရောင်ဒေသ) 1310 nm (သီအိုရီအရ အနိမ့်ဆုံးပျံ့လွင့်မှုအမှတ်) 1550 nm (သီအိုရီအရ အနိမ့်ဆုံး လေ၀င်လေထွက်အမှတ်)

ဖိုက်ဘာဖွဲ့စည်းပုံနှင့်အမျိုးအစားခွဲခြား

1.Fiber ၏ဖွဲ့စည်းပုံ

စံပြဖိုင်ဘာဖွဲ့စည်းပုံ- core, cladding, coating, ဂျာကင်အင်္ကျီ။

core နှင့် cladding သည် quartz material ဖြင့်ပြုလုပ်ထားပြီး စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများသည် အတော်လေးပျက်စီးလွယ်ပြီး ကွဲလွယ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ အပေါ်ယံအလွှာနှစ်လွှာ၊ အစေးအမျိုးအစားတစ်ခုနှင့် နိုင်လွန်အမျိုးအစားတစ်လွှာကို ယေဘုယျအားဖြင့် ထည့်သွင်းထားသောကြောင့် ဖိုက်ဘာ၏ လိုက်လျောညီထွေရှိသော စွမ်းဆောင်ရည်သည် ပရောဂျက်၏ လက်တွေ့အသုံးချမှုလိုအပ်ချက်များအထိ ရောက်ရှိသွားစေရန်။

2. Optical fibers အမျိုးအစားခွဲခြားခြင်း။

(၁) ဖိုက်ဘာကို ဖိုက်ဘာ၏ ဖြတ်ပိုင်းဖြတ်ပိုင်း၏ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း ဖြန့်ဖြူးမှုအရ ပိုင်းခြားသည်- ၎င်းကို အဆင့်အမျိုးအစားဖိုက်ဘာ (ယူနီဖောင်းဖိုက်ဘာ) နှင့် အဆင့်လိုက်ဖိုက်ဘာ (ယူနီဖောင်းမဟုတ်သော ဖိုက်ဘာ) ဟူ၍ ပိုင်းခြားထားသည်။

Core တွင် အလင်းယိုင်မှုအညွှန်းကိန်း n1 ရှိပြီး cladding အလင်းယိုင်မှုအညွှန်းကိန်းသည် n2 ဖြစ်သည်ဟု ယူဆပါ။

core ကို အကွာအဝေးမှ အလင်းပို့လွှတ်နိုင်စေရန်အတွက်၊ optical fiber ကို တည်ဆောက်ရန်အတွက် လိုအပ်သော အခြေအနေမှာ n1>n2 ဖြစ်သည်။

ယူနီဖောင်းဖိုင်ဘာတစ်ခု၏ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း ဖြန့်ဖြူးမှုသည် ကိန်းသေတစ်ခုဖြစ်သည်။

ယူနီဖောင်းမဟုတ်သော ဖိုက်ဘာများ၏ အလင်းယပ်ညွှန်းကိန်း ဖြန့်ဖြူးခြင်းဥပဒေ-

၎င်းတို့တွင် △ – နှိုင်းယှဥ်အလင်းပြန်ညွှန်းကိန်း ကွာခြားချက်

Α—အလင်းယိုင်အညွှန်းကိန်း၊ α=∞—အဆင့်-အမျိုးအစား အလင်းယိုင်အညွှန်းကိန်း ဖြန့်ဖြူးဖိုက်ဘာ၊ α=2—စတုရန်းပုံ-သရိုက်အလင်းယိုင်အညွှန်းဖြန့်ဖြူးဖိုက်ဘာ (အဆင့်သတ်မှတ်ထားသော ဖိုက်ဘာ)။ ဤဖိုင်ဘာသည် အခြားအဆင့်သတ်မှတ်ထားသော ဖိုင်ဘာများနှင့် နှိုင်းယှဥ်ပါ။မုဒ်တွင် ပျံ့နှံ့မှုအနိမ့်ဆုံး အကောင်းဆုံးဖြစ်သည်။

(1) Core တွင် ထုတ်လွှင့်သော မုဒ်အရေအတွက်အရ- multimode fiber နှင့် single mode fiber ဟူ၍ ခွဲခြားထားသည်။

ဤနေရာတွင် ပုံစံသည် optical fiber တွင် ထုတ်လွှင့်သော လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခု၏ ဖြန့်ဖြူးမှုကို ရည်ညွှန်းသည်။ မတူညီသောနယ်ပယ်ဖြန့်ကျက်မှုများသည် မတူညီသောမုဒ်တစ်ခုဖြစ်သည်။

တစ်ခုတည်းမုဒ် (ဖိုက်ဘာတွင် မုဒ်တစ်ခုသာ ထုတ်လွှင့်သည်)၊ Multimode (များစွာသောမုဒ်များကို ဖိုက်ဘာတွင် တစ်ပြိုင်နက်ထုတ်လွှင့်သည်)

လက်ရှိတွင်၊ တိုးမြှင့်ထားသော ဂီယာနှုန်းနှင့် ပို့လွှတ်မှုအရေအတွက် တိုးလာခြင်းကြောင့် မြို့ပြဧရိယာကွန်ရက်သည် မြန်နှုန်းမြင့်ပြီး စွမ်းရည်ကြီးမားသည့် ဦးတည်ချက်ဖြင့် ဖွံ့ဖြိုးလာသောကြောင့် အများစုမှာ single mode stepped fibers များဖြစ်သည်။ (သူ့ကိုယ်သူ၏ ဂီယာဝိသေသများသည် multimode fiber ထက် ပိုကောင်းသည်)

(၂) Optical Fiber ၏ လက္ခဏာများ

① optical fiber ၏ လက္ခဏာရပ်များ ဆုံးရှုံးခြင်း- အလင်းလှိုင်းများသည် optical fiber တွင် ပို့လွှတ်နိုင်ပြီး transmission အကွာအဝေး တိုးလာသည်နှင့်အမျှ optical power တဖြည်းဖြည်း လျော့နည်းသွားပါသည်။

အမျှင်ဓာတ်ဆုံးရှုံးရခြင်း၏အကြောင်းရင်းများမှာ- အချိတ်အဆက်ကျခြင်း၊ စုပ်ယူမှုဆုံးရှုံးခြင်း၊ ကွဲအက်ခြင်းဆုံးရှုံးခြင်းနှင့် ကွေးညွှတ်ခြင်း ဓါတ်ရောင်ခြည်ဆုံးရှုံးမှုတို့ဖြစ်သည်။

Coupling loss သည် fiber နှင့် device အကြား coupling ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဆုံးရှုံးမှုဖြစ်သည်။

စုပ်ယူမှု ဆုံးရှုံးမှုသည် ဖိုက်ဘာပစ္စည်းများနှင့် အညစ်အကြေးများမှ အလင်းစွမ်းအင်ကို စုပ်ယူခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာခြင်းဖြစ်သည်။

ကြဲဖြန့်ဆုံးရှုံးမှုကို Rayleigh ကြဲဖြန့်ခြင်း (အလင်းယိုင်အညွှန်းကိန်း တူညီမှုမရှိသော) နှင့် လှိုင်းလမ်းညွှန်ဖြန့်ကြဲခြင်း (ပစ္စည်းမညီညာမှု) ဟူ၍ ပိုင်းခြားထားသည်။

Bending radiation loss သည် fiber ၏ ကွေးညွှတ်မှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ဆုံးရှုံးမှု သည် fiber ၏ ကွေးညွှတ်မှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော radiation mode သို့ ဖြစ်စေပါသည်။

② optical fiber ၏ ကွဲလွဲမှုလက္ခဏာများ- optical fiber မှ ထုတ်လွှင့်သော လှိုင်းနှုန်းအစိတ်အပိုင်းများတွင် မတူညီသော လှိုင်းနှုန်းများ ကွဲပြားပြီး terminal သို့ရောက်ရှိသည့်အခါ signal pulse ကျယ်ပြန့်ခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကွဲလွဲမှုကို dispersion ဟုခေါ်သည်။

ပျံ့လွင့်မှုကို modal dispersion၊ material dispersion နှင့် waveguide dispersion ဟူ၍ ပိုင်းခြားထားသည်။

optical fiber ဆက်သွယ်ရေးစနစ်များ၏ အခြေခံ အစိတ်အပိုင်းများ

အပိုင်း ပို့ပါ-

လျှပ်စစ်ထုတ်လွှတ်မှု (electrical terminal) မှ pulse modulation signal output ကို optical transmitter (ပရိုဂရမ်ထိန်းချုပ်မှုမှပေးပို့သော signal ကို၊ပြောင်းစီမံဆောင်ရွက်သည်၊ လှိုင်းပုံသဏ္ဍာန်ရှိပြီး ပုံစံ၏ပြောင်းပြန်ကို သင့်လျော်သော လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုအဖြစ် ပြောင်းလဲကာ optical transmitter သို့ ပေးပို့သည်)

optical transmitter ၏ အဓိက အခန်းကဏ္ဍမှာ လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုကို ဖိုက်ဘာသို့ ပေါင်းစပ်ထားသည့် optical signal အဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲရန် ဖြစ်သည်။

လက်ခံခြင်းအပိုင်း-

optical fibers များမှတဆင့် ထုတ်လွှတ်သော optical signals များကို လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုများအဖြစ် ပြောင်းလဲခြင်း။

လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုကို လုပ်ဆောင်ခြင်းအား မူလ pulse modulated signal သို့ ပြန်လည်ရောက်ရှိပြီး လျှပ်စစ် terminal သို့ ပေးပို့သည် ( optical receiver မှ ပေးပို့သော လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုကို လုပ်ဆောင်ပြီး၊ လှိုင်းပုံစံပုံသဏ္ဍာန်၊ ပုံစံ၏ ပြောင်းပြန်သည် ပြောင်းပြန်ဖြစ်သည်... သင့်လျော်သော လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုမှာ programmable ကိုပြန်ပို့တယ်။ပြောင်း)

ဂီယာအပိုင်း-

Single-mode fiber၊ optical repeater (electrical regenerative repeater (optical-electric-optical conversion amplification၊ transmission delay သည် ပိုကြီးလိမ့်မည်၊ pulse decision circuit ကို waveform နှင့် timeing ကိုပုံဖော်ရန်)၊ erbium-doped fiber Amplifier ( amplification ကို ပြီးအောင်လုပ်သည် ။ လှိုင်းပုံသဏ္ဍာန် ပုံဖော်ခြင်း မရှိဘဲ optical အဆင့်တွင်)

(1) Optical transmitter: ၎င်းသည် လျှပ်စစ်/အလင်းပြောင်းခြင်းကို သိရှိနားလည်နိုင်သော optical transceiver တစ်ခုဖြစ်သည်။ ၎င်းတွင် အလင်းရင်းမြစ်တစ်ခု၊ ယာဉ်မောင်းတစ်ဦးနှင့် မော်ဂျူးကိရိယာတို့ ပါဝင်သည်။ လုပ်ဆောင်ချက်မှာ လျှပ်စစ်စက်မှ အလင်းလှိုင်းကို မှိန်သောလှိုင်းအဖြစ်သို့ အလင်းလှိုင်းမှ ထုတ်လွှတ်သော အလင်းလှိုင်းသို့ ရွေ့လျားစေကာ ရွေ့လျားနိုင်သော optical signal ကို optical fiber သို့မဟုတ် transmission အတွက် optical cable သို့ ပေါင်းစပ်ရန်ဖြစ်သည်။

(2) Optical receiver သည် optical/electrical converter ကို သိရှိနားလည်နိုင်သော optical transceiver တစ်ခုဖြစ်သည်။ အသုံးဝင်ပုံမော်ဒယ်သည် အလင်းထောက်လှမ်းသည့် ဆားကစ်တစ်ခုနှင့် အလင်းပြန်အသံချဲ့စက်ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး လုပ်ဆောင်ချက်မှာ optical fiber သို့မဟုတ် optical cable မှ ထုတ်လွှတ်သော optical signal ကို optical detector မှ လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုအဖြစ်သို့ ပြောင်းလဲပေးကာ အားနည်းသော လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုကို ချဲ့ထွင်ရန် ဖြစ်သည်။ signal ကိုပေးပို့ရန် amplifying circuit မှတဆင့်လုံလောက်သောအဆင့်။ လျပ်​စစ်​စက်​​တွေအကုန်​လုံးက ခံယူသွားသည်​။

(၃) ဖိုက်ဘာ/ကေဘယ်လ်- ဖိုက်ဘာ သို့မဟုတ် ကေဘယ်လ်သည် အလင်း၏ ထုတ်လွှင့်မှုလမ်းကြောင်းကို ဖွဲ့စည်းထားသည်။ လုပ်ဆောင်ချက်သည် သတင်းအချက်အလက်ပေးပို့ခြင်းလုပ်ငန်းကို ပြီးမြောက်ရန် optical fiber သို့မဟုတ် optical cable မှတဆင့် တာဝေးထုတ်လွှင့်ပြီးနောက် လက်ခံရရှိသည့်အဆုံး၏ optical detector သို့ ပေးပို့ခြင်းအဆုံးမှ မှိန်မှိန်သော signal ကို ပို့လွှတ်ခြင်းဖြစ်သည်။

(4) Optical repeater- ဓါတ်ပုံဖမ်းကိရိယာ၊ အလင်းရင်းမြစ်နှင့် ဆုံးဖြတ်ချက်ပြန်လည်ထုတ်လုပ်သည့်ပတ်လမ်းတို့ ပါဝင်သည်။ လုပ်ဆောင်ချက် နှစ်ခုရှိပါတယ်- တစ်ခုကတော့ optical fiber မှာ လွှင့်တဲ့ optical signal ရဲ့ လျော့ချမှုကို လျော်ကြေးပေးဖို့၊ နောက်တစ်ခုကတော့ လှိုင်းပုံသဏ္ဍာန်ပုံမမှန်ခြင်းရဲ့ သွေးခုန်နှုန်းကို ပုံဖော်ဖို့ပါပဲ။

(5) fiber optic connectors, couplers ကဲ့သို့သော Passive အစိတ်အပိုင်းများ (ပါဝါသီးခြားစီ ပေးဆောင်ရန် မလိုအပ်သော်လည်း စက်ပစ္စည်းသည် ဆုံးရှုံးမှုဖြစ်နေသေးသည်)၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဖိုက်ဘာ သို့မဟုတ် ကေဘယ်ကြိုး၏ အရှည်ကို ဖိုက်ဘာပုံဆွဲခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်နှင့် ကေဘယ်ကြိုးတည်ဆောက်မှုအခြေအနေများကြောင့် ကန့်သတ်ထားသောကြောင့်လည်းကောင်း၊ ဖိုက်ဘာအရှည်ကိုလည်း ကန့်သတ်ထားသည် (ဥပမာ 2km)။ ထို့ကြောင့်၊ optical fibers အများအပြားကို optical fiber လိုင်းတစ်ခုတွင် ချိတ်ဆက်ရာတွင် ပြဿနာရှိနိုင်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ optical fibers များအကြားချိတ်ဆက်မှု၊ optical fibers များနှင့် optical transceivers များ၏ချိတ်ဆက်မှုနှင့် optical connectors နှင့် couplers ကဲ့သို့သော passive အစိတ်အပိုင်းများကိုအသုံးပြုခြင်းသည် မရှိမဖြစ်လိုအပ်ပါသည်။

Optical Fiber ဆက်သွယ်ရေး၏ သာလွန်ကောင်းမွန်မှု

ဂီယာဘန်းဝဒ်၊ ကြီးမားသောဆက်သွယ်ရေးစွမ်းရည်

ဂီယာဆုံးရှုံးမှုနည်းပါးပြီး ကြီးမားသော relay အကွာအဝေး

ပြင်းထန်သော လျှပ်စစ်သံလိုက်ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှု

(ကြိုးမဲ့ကြိုးမဲ့- ကြိုးမဲ့အချက်ပြမှုများတွင် အကျိုးသက်ရောက်မှုများစွာ ရှိသည်၊ လမ်းကြောင်းပေါင်းစုံ အကျိုးကျေးဇူးများ၊ အရိပ်သက်ရောက်မှုများ၊ Rayleigh မှိန်ဖျော့သွားခြင်း၊ Doppler အကျိုးသက်ရောက်မှုများ

coaxial cable နှင့် နှိုင်းယှဉ်ထားသည်- optical signal သည် coaxial cable ထက် ပိုကြီးပြီး ကောင်းသောလျှို့ဝှက်ချက်ရှိသည်။)

အခြားလျှပ်စစ်သံလိုက်လှိုင်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အလင်းလှိုင်း၏ ကြိမ်နှုန်းသည် အလွန်မြင့်မားသော်လည်း နှောင့်ယှက်မှုသည် နည်းပါးပါသည်။

Optical Cable ၏ အားနည်းချက်များ- စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ ညံ့ဖျင်းခြင်း၊ ကျိုးလွယ်ခြင်း၊ (စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ စွမ်းဆောင်ရည် တိုးတက်စေခြင်း၊ အနှောင့်အယှက် ခံနိုင်ရည်ရှိခြင်း)၊ တည်ဆောက်ရန် အချိန်ကြာမြင့်ပြီး ပထဝီဝင်အနေအထားအရ ထိခိုက်ပါသည်။