क्या आपने कभी केबल टीवी देखा है? यह मल्टीमीडिया सेवाओं जैसे हाई-डेफिनिशन टेलीविज़न, वीडियो ऑन डिमांड और इंटरनेट एक्सेस के लिए उपयोगकर्ताओं की ज़रूरतों को पूरा कर सकता है, लेकिन क्या आप जानते हैं कि टेलीविज़न पर जानकारी कैसे प्रसारित की जाती है? यह भूमिगत या समुद्र के नीचे लाइनों के नेटवर्क यानी ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से किया जाता है। आज दुनिया में अधिकांश जानकारी ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से प्रसारित होती है। ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग चिकित्सा उपकरणों में भी किया जाता है। आइए जानें कि ऑप्टिकल फाइबर कैसे काम करता है और इसने हमारे आसपास की दुनिया को कैसे बदल दिया है। ऑप्टिकल केबल हजारों ऑप्टिकल फाइबर से बने होते हैं, और प्रत्येक फाइबर की मोटाई मानव बाल के बराबर होती है। ऑप्टिकल केबल प्रकाश के रूप में जानकारी ले जाते हैं।
विभिन्न माध्यमों के बीच प्रकाश के प्रसार की गति अलग-अलग होती है। गति में यह परिवर्तन अपवर्तनांक द्वारा व्यक्त किया जाता है। प्रकाश की गति में परिवर्तन से एक दिलचस्प घटना उत्पन्न होती है - अपवर्तन। अपवर्तन को समझने के लिए हम एक दिलचस्प प्रयोग की कल्पना कर सकते हैं। मान लीजिए प्रकाश एक प्रिज्म से होकर गुजरता है। आप देख सकते हैं कि प्रकाश सीधा जाने के बजाय प्रिज्म की सतह पर झुक जाता है। इस घटना को अपवर्तन कहते हैं। अपवर्तन तब होता है जब प्रकाश विभिन्न अपवर्तक सूचकांकों वाले मीडिया से होकर गुजरता है। जब प्रकाश उच्च अपवर्तक सूचकांक माध्यम से कम अपवर्तक सूचकांक माध्यम में गुजरता है, तो यह सतह की ओर झुक जाएगा। अपवर्तन के कारण पानी के कप में रखी पेंसिल मुड़ी हुई दिखाई देगी।
ऑप्टिकल फाइबर अपवर्तन के सिद्धांत का प्रभावी ढंग से उपयोग करता है। अब, आइए इस प्रिज्म प्रयोग का और निष्कर्ष निकालें। मान लीजिए हम कांच के अपवर्तनांक को लगातार बढ़ाने के लिए कुछ योजकों का उपयोग करते हैं। जब हम अपवर्तक सूचकांक बढ़ाते हैं, तो प्रकाश कांच की सतह के और करीब आता जाएगा। थोड़ी देर बाद आप पाएंगे कि प्रकाश कांच की सतह पर फैल रहा है। यदि हम अपवर्तनांक को बढ़ाना जारी रखते हैं, तो प्रकाश अचानक मूल माध्यम के अंदर लौट आएगा और शुद्ध प्रतिबिंब बनाएगा, जिसे पूर्ण प्रतिबिंब कहा जाता है। हम अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाए बिना घटना कोण के प्रतिबिंब को बदलकर पूर्ण प्रतिबिंब प्राप्त कर सकते हैं। इस विशिष्ट कोण को क्रांतिक कोण कहा जाता है, और प्रकाश मूल माध्यम में वापस आ जाएगा। यह कुल परावर्तन घटना ऑप्टिकल फाइबर प्रकाश संचरण पर लागू होती है।
अब मूल विषय पर वापस आते हैं. ऑप्टिकल फाइबर टेलीफोन कॉल या इंटरनेट जैसी जानकारी कैसे प्रसारित करते हैं? किसी भी जानकारी को {{0}}s और 1s के अनुक्रम द्वारा दर्शाया जा सकता है। मान लीजिए आप अपने मोबाइल फोन से एक हेलो टेक्स्ट संदेश भेजना चाहते हैं। सबसे पहले, इस शब्द को बाइनरी अनुक्रम में परिवर्तित किया जाएगा। रूपांतरण के बाद, आपका मोबाइल फ़ोन बाइनरी की इस स्ट्रिंग को विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में प्रसारित करेगा। आइए बस मान लें कि 1 को उच्च-आवृत्ति तरंगों द्वारा दर्शाया गया है और 0 को कम-आवृत्ति तरंगों द्वारा दर्शाया गया है। स्थानीय बेस स्टेशन टावर इन विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्राप्त करेगा। बेस स्टेशन टॉवर में, उच्च-आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक प्रकाश स्पंद उत्पन्न करेंगी, अन्यथा कोई प्रकाश स्पंदन नहीं होगा। अब इन प्रकाश तरंगों को ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से आसानी से प्रसारित किया जा सकता है। जानकारी ले जाने वाली प्रकाश तरंगें एक जटिल ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क के माध्यम से अपने गंतव्य तक पहुंचेंगी। इसलिए, कई ऑप्टिकल केबल पृथ्वी की सतह पर तैनात हैं। ये ऑप्टिकल केबल जमीन और समुद्र तल पर स्थित होते हैं। इन ऑप्टिकल केबलों का रखरखाव मुख्य रूप से मोबाइल ऑपरेटरों और अन्य संगठनों द्वारा किया जाता है।
नीचे एक पनडुब्बी ऑप्टिकल केबल का क्रॉस-सेक्शनल आरेख है। आप देख सकते हैं कि ऑप्टिकल फाइबर को रखने के लिए केवल एक छोटा सा हिस्सा उपयोग किया जाता है, और बाकी का उपयोग यांत्रिक संरचना की सुरक्षा और बढ़ाने के लिए किया जाता है। तो समुद्र तल पर एम्पलीफायर को बिजली कैसे मिलती है? चूँकि ऑप्टिकल केबल के बीच में एक पतला तांबे का आवरण होता है, इसलिए ऑप्टिकल केबल के साथ एम्पलीफायर को बिजली की आपूर्ति की जाती है, अर्थात, यदि कोई स्थान ऑप्टिकल केबल से नहीं गुजरता है, तो वह स्थान टेलीफोन के लिए एक द्वीप बन जाएगा। और इंटरनेट. यदि हम ऑप्टिकल फाइबर की तुलना पारंपरिक तांबे के केबल तारों से करते हैं, तो ऑप्टिकल फाइबर के सभी पहलुओं में फायदे हैं। ऑप्टिकल फाइबर अधिक बैंडविड्थ प्रदान कर सकता है और ट्रांसमिशन गति कॉपर केबल की तुलना में बहुत तेज है। तांबे के केबल में करंट एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करेगा, और यहां तक कि तार के बाहर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप भी पैदा करेगा, जबकि ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश हमेशा ऑप्टिकल फाइबर के अंदर सुरक्षित रहेगा, इसलिए बाहरी संकेतों से कोई हस्तक्षेप नहीं होगा; ऑप्टिकल केबल की एक और विशेषता यह है कि साइड की दीवार से प्रवेश करने वाली रोशनी ऑप्टिकल फाइबर के साथ फैलती रहने की संभावना नहीं है, इसलिए ऑप्टिकल फाइबर में उच्च डेटा सुरक्षा होती है।
ऑप्टिकल फाइबर का व्यापक रूप से वैश्विक संचार नेटवर्क, विभिन्न देशों के सार्वजनिक दूरसंचार नेटवर्क और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। लेकिन वह आधारशिला क्या है जो ऑप्टिकल फाइबर की उच्च गति और विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है? उत्तर है लेजर. लेजर एक प्रकाश स्रोत है जो अत्यधिक केंद्रित, मोनोक्रोमैटिक, सुसंगत प्रकाश किरण उत्पन्न करता है। यह विद्युत ऊर्जा को प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है और एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और दिशा के साथ प्रकाश किरण उत्पन्न कर सकता है। ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में, लेजर का उपयोग आमतौर पर सूचना को ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित करने और उन्हें ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से लक्ष्य स्थान तक प्रसारित करने के लिए किया जाता है। इन ऑप्टिकल सिग्नलों को मॉड्यूलेटेड और एन्कोड किया जाता है, ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से लक्ष्य स्थान पर प्रेषित किया जाता है, और फिर डिमोड्यूलेटेड और डिकोड किया जाता है। ऑप्टिकल फाइबर संचार में, लेजर का सबसे आम और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार सेमीकंडक्टर लेजर है।
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