آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن کا بنیادی تصور.
ایک آپٹیکل فائبر ایک ڈائی الیکٹرک آپٹیکل ویو گائیڈ ہے، ایک ویو گائیڈ ڈھانچہ جو روشنی کو روکتا ہے اور روشنی کو محوری سمت میں پھیلاتا ہے۔
کوارٹج گلاس، مصنوعی رال، وغیرہ سے بنا بہت باریک فائبر۔
سنگل موڈ فائبر: کور 8-10um، کلیڈنگ 125um
ملٹی موڈ فائبر: کور 51um، کلیڈنگ 125um
آپٹیکل ریشوں کا استعمال کرتے ہوئے آپٹیکل سگنلز کی ترسیل کا مواصلاتی طریقہ آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن کہلاتا ہے۔
روشنی کی لہریں برقی مقناطیسی لہروں کے زمرے سے تعلق رکھتی ہیں۔
مرئی روشنی کی طول موج کی حد 390-760 nm ہے، 760 nm سے بڑا حصہ انفراریڈ روشنی ہے، اور 390 nm سے چھوٹا حصہ الٹرا وایلیٹ روشنی ہے۔
لائٹ ویو ورکنگ ونڈو (تین کمیونیکیشن ونڈو):
فائبر آپٹک مواصلات میں استعمال ہونے والی طول موج کی حد قریب اورکت خطے میں ہے۔
مختصر طول موج کا علاقہ (دیکھنے والی روشنی، جو کہ ننگی آنکھ سے نارنجی روشنی ہے) 850nm نارنجی روشنی
طول موج کا طویل خطہ (غیر مرئی روشنی کا خطہ) 1310 nm (نظریاتی کم از کم بازی نقطہ)، 1550 nm (نظریاتی کم از کم کشینن نقطہ)
فائبر کی ساخت اور درجہ بندی
1. فائبر کی ساخت
مثالی فائبر ڈھانچہ: کور، کلیڈنگ، کوٹنگ، جیکٹ۔
کور اور کلیڈنگ کوارٹج مواد سے بنی ہیں، اور مکینیکل خصوصیات نسبتاً نازک اور ٹوٹنے میں آسان ہیں۔ لہذا، کوٹنگ کی پرت کی دو تہوں، ایک رال کی قسم اور نایلان کی قسم کی ایک پرت کو عام طور پر شامل کیا جاتا ہے، تاکہ فائبر کی لچکدار کارکردگی منصوبے کی عملی درخواست کی ضروریات تک پہنچ جائے۔
2. آپٹیکل ریشوں کی درجہ بندی
(1) فائبر کو فائبر کے کراس سیکشن کی ریفریکٹیو انڈیکس ڈسٹری بیوشن کے مطابق تقسیم کیا جاتا ہے: اسے سٹیپ ٹائپ فائبر (یکساں فائبر) اور درجہ بندی والے فائبر (غیر یکساں فائبر) میں تقسیم کیا جاتا ہے۔
فرض کریں کہ کور کا اضطراری انڈیکس n1 ہے اور کلیڈنگ ریفریکٹیو انڈیکس n2 ہے۔
کور کو طویل فاصلے پر روشنی کی ترسیل کے قابل بنانے کے لیے، آپٹیکل فائبر کی تعمیر کے لیے ضروری شرط ہے n1>n2
یکساں فائبر کی ریفریکٹیو انڈیکس کی تقسیم ایک مستقل ہوتی ہے۔
غیر یکساں فائبر کا ریفریکٹیو انڈیکس ڈسٹری بیوشن قانون:
ان میں، △ - رشتہ دار ریفریکٹیو انڈیکس فرق
Α—ریفریکٹیو انڈیکس، α=∞—اسٹیپ ٹائپ ریفریکٹیو انڈیکس ڈسٹری بیوشن فائبر، α=2—اسکوائر لاء ریفریکٹیو انڈیکس ڈسٹری بیوشن فائبر (ایک درجہ بندی فائبر)۔ اس فائبر کا موازنہ دوسرے درجہ بندی والے ریشوں سے کیا جاتا ہے۔
(1) کور میں منتقل ہونے والے طریقوں کی تعداد کے مطابق: ملٹی موڈ فائبر اور سنگل موڈ فائبر میں تقسیم
یہاں پیٹرن سے مراد آپٹیکل فائبر میں منتقل ہونے والی روشنی کے برقی مقناطیسی میدان کی تقسیم ہے۔ مختلف فیلڈ ڈسٹری بیوشنز ایک مختلف موڈ ہیں۔
سنگل موڈ (فائبر میں صرف ایک موڈ منتقل ہوتا ہے)، ملٹی موڈ (فائبر میں ایک ہی وقت میں ایک سے زیادہ موڈ منتقل ہوتے ہیں)
اس وقت، ٹرانسمیشن کی شرح پر بڑھتی ہوئی ضروریات اور ٹرانسمیشنز کی بڑھتی ہوئی تعداد کی وجہ سے، میٹروپولیٹن ایریا نیٹ ورک تیز رفتار اور بڑی صلاحیت کی سمت میں ترقی کر رہا ہے، لہذا ان میں سے زیادہ تر سنگل موڈ سٹیپڈ فائبرز ہیں۔ (خود کی ترسیل کی خصوصیات ملٹی موڈ فائبر سے بہتر ہیں)
(2) آپٹیکل فائبر کی خصوصیات:
①آپٹیکل فائبر کی نقصان کی خصوصیات: روشنی کی لہریں آپٹیکل فائبر میں منتقل ہوتی ہیں، اور آپٹیکل پاور بتدریج کم ہوتی جاتی ہے جیسے جیسے ٹرانسمیشن کا فاصلہ بڑھتا ہے۔
فائبر کے نقصان کی وجوہات میں شامل ہیں: جوڑے کا نقصان، جذب کا نقصان، بکھرنے کا نقصان، اور موڑنے والی تابکاری کا نقصان۔
کپلنگ نقصان فائبر اور ڈیوائس کے درمیان جوڑے کی وجہ سے ہونے والا نقصان ہے۔
جذب کے نقصانات فائبر مواد اور نجاست کے ذریعہ ہلکی توانائی کے جذب کی وجہ سے ہوتے ہیں۔
بکھرنے والے نقصان کو Rayleigh scattering (refractive index non-uniformity) اور waveguide scattering (material unevenness) میں تقسیم کیا گیا ہے۔
موڑنے والی تابکاری کا نقصان فائبر کے موڑنے کی وجہ سے ہونے والا نقصان ہے جو فائبر کے موڑنے کی وجہ سے ریڈی ایشن موڈ کی طرف جاتا ہے۔
②آپٹیکل فائبر کی بازی کی خصوصیات: آپٹیکل فائبر کے ذریعے منتقل ہونے والے سگنل میں مختلف فریکوئنسی اجزاء کی ٹرانسمیشن کی رفتار مختلف ہوتی ہے، اور ٹرمینل تک پہنچنے پر سگنل پلس کے وسیع ہونے کی وجہ سے بگاڑ کے جسمانی رجحان کو بازی کہتے ہیں۔
بازی کو موڈل بازی، مادی بازی، اور ویو گائیڈ بازی میں تقسیم کیا گیا ہے۔
آپٹیکل فائبر مواصلاتی نظام کے بنیادی اجزاء
حصہ بھیجیں:
الیکٹرک ٹرانسمیٹر (الیکٹریکل ٹرمینل) کے ذریعہ پلس ماڈیولیشن سگنل آؤٹ پٹ آپٹیکل ٹرانسمیٹر کو بھیجا جاتا ہے (پروگرام کے ذریعے بھیجا جانے والا سگنلسوئچپروسیس کیا جاتا ہے، ویوفارم کی شکل دی جاتی ہے، پیٹرن کا الٹا تبدیل کیا جاتا ہے… ایک مناسب برقی سگنل میں اور آپٹیکل ٹرانسمیٹر کو بھیجا جاتا ہے)
آپٹیکل ٹرانسمیٹر کا بنیادی کردار برقی سگنل کو آپٹیکل سگنل میں تبدیل کرنا ہے جو فائبر میں جوڑا جاتا ہے۔
حصہ وصول کرنا:
آپٹیکل ریشوں کے ذریعے منتقل ہونے والے آپٹیکل سگنلز کو برقی سگنلز میں تبدیل کرنا
الیکٹریکل سگنل کی پروسیسنگ کو اصل پلس ماڈیولڈ سگنل پر بحال کیا جاتا ہے اور برقی ٹرمینل کو بھیجا جاتا ہے (آپٹیکل ریسیور کے ذریعے بھیجے جانے والے برقی سگنل پر کارروائی کی جاتی ہے، لہر کی شکل دی جاتی ہے، پیٹرن کا الٹا الٹا ہوتا ہے… مناسب برقی سگنل ہے پروگرام کے قابل کو واپس بھیج دیا گیا۔سوئچ)
ٹرانسمیشن حصہ:
سنگل موڈ فائبر، آپٹیکل ریپیٹر (الیکٹریکل ری جنریٹو ریپیٹر (آپٹیکل-الیکٹرک-آپٹیکل کنورژن ایمپلیفیکیشن، ٹرانسمیشن میں تاخیر بڑی ہوگی، پلس ڈیسیکشن سرکٹ کو ویوفارم کی شکل دینے کے لیے استعمال کیا جائے گا، اور ٹائمنگ)، ایربیم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائر (پروردن مکمل آپٹیکل سطح پر، لہر کی شکل کے بغیر)
(1) آپٹیکل ٹرانسمیٹر: یہ ایک آپٹیکل ٹرانسیور ہے جو برقی/نظری تبدیلی کا احساس کرتا ہے۔ یہ ایک روشنی کا ذریعہ، ایک ڈرائیور اور ایک ماڈیولیٹر پر مشتمل ہے۔ کام یہ ہے کہ بجلی کی مشین سے روشنی کی لہر کو روشنی کے ذریعہ سے خارج ہونے والی روشنی کی لہر میں ماڈیول کیا جائے تاکہ ایک مدھم لہر بن جائے، اور پھر ماڈیول کردہ آپٹیکل سگنل کو آپٹیکل فائبر یا آپٹیکل کیبل کو ٹرانسمیشن کے لیے جوڑا جائے۔
(2) آپٹیکل ریسیور: ایک آپٹیکل ٹرانسیور ہے جو آپٹیکل/برقی تبدیلی کو محسوس کرتا ہے۔ یوٹیلیٹی ماڈل روشنی کا پتہ لگانے والے سرکٹ اور آپٹیکل ایمپلیفائر پر مشتمل ہے، اور اس کا کام آپٹیکل فائبر یا آپٹیکل کیبل کے ذریعے منتقل ہونے والے آپٹیکل سگنل کو آپٹیکل ڈیٹیکٹر کے ذریعے برقی سگنل میں تبدیل کرنا ہے، اور پھر کمزور برقی سگنل کو بڑھانا ہے۔ ایمپلیفائنگ سرکٹ کے ذریعے سگنل پر بھیجے جانے کے لیے کافی سطح۔ الیکٹرک مشین کا وصول کنندہ جاتا ہے۔
(3) فائبر/کیبل: فائبر یا کیبل روشنی کی ترسیل کا راستہ بناتی ہے۔ فنکشن یہ ہے کہ ترسیلی سرے کے ذریعے بھیجے گئے مدھم سگنل کو آپٹیکل فائبر یا آپٹیکل کیبل کے ذریعے طویل فاصلہ کی ترسیل کے بعد موصول ہونے والے سرے کے آپٹیکل ڈیٹیکٹر تک پہنچانا ہے تاکہ معلومات کی ترسیل کے کام کو مکمل کیا جا سکے۔
(4) آپٹیکل ریپیٹر: ایک فوٹو ڈیٹیکٹر، ایک روشنی کا ذریعہ، اور ایک فیصلہ نو تخلیق سرکٹ پر مشتمل ہوتا ہے۔ دو کام ہیں: ایک آپٹیکل فائبر میں منتقل ہونے والے آپٹیکل سگنل کی کشندگی کی تلافی کرنا۔ دوسرا موج مسخ کی نبض کو شکل دینا ہے۔
(5) غیر فعال اجزاء جیسے فائبر آپٹک کنیکٹر، کپلر (الگ سے بجلی فراہم کرنے کی ضرورت نہیں ہے، لیکن ڈیوائس اب بھی نقصان دہ ہے): کیونکہ فائبر یا کیبل کی لمبائی فائبر ڈرائنگ کے عمل اور کیبل کی تعمیر کے حالات کی وجہ سے محدود ہے، اور فائبر کی لمبائی بھی حد ہے (مثلاً 2 کلومیٹر)۔ لہذا، ایک مسئلہ ہو سکتا ہے کہ آپٹیکل فائبر کی کثرتیت ایک آپٹیکل فائبر لائن میں جڑی ہوئی ہے۔ لہذا، آپٹیکل ریشوں کے درمیان کنکشن، آپٹیکل ریشوں اور آپٹیکل ٹرانسسیورز کا کنکشن اور جوڑا، اور آپٹیکل کنیکٹرز اور کپلر جیسے غیر فعال اجزاء کا استعمال ناگزیر ہے۔
آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن کی برتری
ٹرانسمیشن بینڈوتھ، بڑی مواصلاتی صلاحیت
کم ٹرانسمیشن نقصان اور بڑے ریلے فاصلے
مضبوط مخالف برقی مقناطیسی مداخلت
(وائرلیس سے آگے: وائرلیس سگنلز کے بہت سے اثرات ہوتے ہیں، ملٹی پاتھ فوائد، شیڈو ایفیکٹس، ریلے دھندلاہٹ، ڈوپلر اثرات
سماکشیی کیبل کے مقابلے میں: آپٹیکل سگنل سماکشیی کیبل سے بڑا ہے اور اچھی رازداری رکھتا ہے)
روشنی کی لہر کی تعدد بہت زیادہ ہے، دیگر برقی مقناطیسی لہروں کے مقابلے میں، مداخلت کم ہے.
آپٹیکل کیبل کے نقصانات: ناقص مکینیکل خصوصیات، توڑنا آسان، (مکینیکل کارکردگی کو بہتر کرنا، مداخلت مزاحمت پر اثر پڑے گا)، اس کی تعمیر میں کافی وقت لگتا ہے، اور جغرافیائی حالات سے متاثر ہوتا ہے۔