ઓપ્ટિકલ ફાઇબર પર માહિતીના રૂપાંતરણ અને પ્રસારણનો સિદ્ધાંત

લાંબા અંતર પર માહિતીના પ્રસારણ માટે બનાવાયેલ આધુનિક સંદેશાવ્યવહાર રેખાઓ ઘણીવાર ફક્ત ઓપ્ટિકલ લાઇન હોય છે, આ તકનીકની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાને કારણે, જે તેણે ઘણા વર્ષોથી સફળતાપૂર્વક દર્શાવી છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઇન્ટરનેટ પર બ્રોડબેન્ડ ઍક્સેસ પ્રદાન કરવાના સાધન તરીકે. .

ફાઇબરમાં જ કાચની કોર હોય છે જે કોર કરતા નીચી રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથે આવરણથી ઘેરાયેલી હોય છે. લાઇન સાથે માહિતી પ્રસારિત કરવા માટે જવાબદાર પ્રકાશ બીમ ફાઇબરના કોર સાથે ફેલાય છે, ક્લેડીંગમાંથી તેના માર્ગ પર પ્રતિબિંબિત થાય છે અને તેથી ટ્રાન્સમિશન લાઇનની બહાર જતું નથી.

બીમફોર્મિંગ પ્રકાશ સ્ત્રોત સામાન્ય રીતે છે ડાયોડ અથવા સેમિકન્ડક્ટર લેસર, જ્યારે ફાઇબર પોતે, મુખ્ય વ્યાસ અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ વિતરણના આધારે, સિંગલ-મોડ અથવા મલ્ટિ-મોડ હોઈ શકે છે.

કોમ્યુનિકેશન લાઈનમાં ઓપ્ટિકલ ફાઈબર્સ કોમ્યુનિકેશનના ઈલેક્ટ્રોનિક માધ્યમો કરતાં ચડિયાતા હોય છે, જે લાંબા અંતર પર ડિજિટલ ડેટાના હાઈ-સ્પીડ અને લોસલેસ ટ્રાન્સમિશનને સક્ષમ કરે છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે, ઓપ્ટિકલ લાઇન્સ એક સ્વતંત્ર નેટવર્ક બનાવી શકે છે અથવા પહેલાથી અસ્તિત્વમાં છે તે નેટવર્ક્સને એક કરવા માટે સેવા આપી શકે છે - ઓપ્ટિકલ ફાઇબર હાઇવેના વિભાગો ભૌતિક રીતે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરના સ્તરે અથવા તાર્કિક રીતે - ડેટા ટ્રાન્સમિશન પ્રોટોકોલના સ્તરે.

ઓપ્ટિકલ લાઇન્સ પર ડેટા ટ્રાન્સમિશનની ઝડપ સેંકડો ગીગાબિટ્સ પ્રતિ સેકન્ડમાં માપી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે 10 Gbit ઇથરનેટ સ્ટાન્ડર્ડ, જેનો આધુનિક ટેલિકમ્યુનિકેશન સ્ટ્રક્ચર્સમાં ઘણા વર્ષોથી ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ફાઈબર ઓપ્ટિક્સની શોધનું વર્ષ 1970 માનવામાં આવે છે, જ્યારે પીટર શુલ્ટ્ઝ, ડોનાલ્ડ કેક અને રોબર્ટ મૌરેરે-કોર્નિંગના વૈજ્ઞાનિકો-એ ઓછા નુકસાનવાળા ઓપ્ટિકલ ફાઈબરની શોધ કરી હતી જેણે ટેલિફોન સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે કેબલ સિસ્ટમની નકલ કરવાની શક્યતા ખોલી હતી. રીપીટર વગર ઉપયોગ થાય છે. વિકાસકર્તાઓએ એક વાયર બનાવ્યો છે જે તમને સ્ત્રોતથી 1 કિલોમીટરના અંતરે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ પાવરના 1% બચાવવા માટે પરવાનગી આપે છે.

ટેકનોલોજી માટે આ ટર્નિંગ પોઈન્ટ હતો. લાઇન્સ મૂળરૂપે પ્રકાશના સેંકડો તબક્કાઓને એકસાથે પ્રસારિત કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી હતી, પાછળથી સિંગલ-ફેઝ ફાઇબરનો વિકાસ લાંબા અંતર પર સિગ્નલની અખંડિતતા જાળવવામાં સક્ષમ ઉચ્ચ પ્રદર્શન સાથે કરવામાં આવ્યો હતો. સિંગલ-ફેઝ ઝીરો-ઓફસેટ ફાઇબર 1983 થી આજ સુધી સૌથી વધુ માંગવામાં આવેલ ફાઇબર પ્રકાર છે.

ઓપ્ટિકલ ફાઈબર પર ડેટા ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે, સિગ્નલને પહેલા ઇલેક્ટ્રિકલમાંથી ઓપ્ટિકલમાં રૂપાંતરિત કરવું જોઈએ, પછી લાઇનની નીચે ટ્રાન્સમિટ કરવું જોઈએ, અને પછી રીસીવર પર ફરીથી ઇલેક્ટ્રિકલમાં રૂપાંતરિત કરવું જોઈએ.સમગ્ર ઉપકરણને ટ્રાન્સસીવર કહેવામાં આવે છે અને તેમાં માત્ર ઓપ્ટિકલ જ નહીં પણ ઈલેક્ટ્રોનિક ઘટકોનો પણ સમાવેશ થાય છે.

તેથી, ઓપ્ટિકલ લાઇનનું પ્રથમ તત્વ ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમીટર છે. તે વિદ્યુત ડેટાની શ્રેણીને ઓપ્ટિકલ સ્ટ્રીમમાં રૂપાંતરિત કરે છે. ટ્રાન્સમીટરમાં આનો સમાવેશ થાય છે: સિંક પલ્સ સિન્થેસાઇઝર સાથે સમાંતર-થી-સિરીયલ કન્વર્ટર, ડ્રાઇવર અને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ સ્ત્રોત.

ઓપ્ટિકલ સિગ્નલનો સ્ત્રોત લેસર ડાયોડ અથવા એલઇડી હોઈ શકે છે. ટેલિકોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં પરંપરાગત એલઈડીનો ઉપયોગ થતો નથી. લેસર ડાયોડના ડાયરેક્ટ મોડ્યુલેશન માટે બાયસ કરંટ અને મોડ્યુલેશન કરંટ લેસર ડ્રાઈવર દ્વારા સપ્લાય કરવામાં આવે છે. પછી ઓપ્ટિકલ કનેક્ટર દ્વારા ફાઈબરમાં લાઈટ સપ્લાય કરવામાં આવે છે. ઓપ્ટિક કેબલ.

લાઇનની બીજી બાજુએ, સિગ્નલ અને ટાઇમિંગ સિગ્નલ ઓપ્ટિકલ રીસીવર (મોટાભાગે ફોટોોડિયોડ સેન્સર) દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવે છે જ્યાં તેઓ વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત થાય છે જે એમ્પ્લીફાઇડ થાય છે અને પછી ટ્રાન્સમિટેડ સિગ્નલનું પુનઃનિર્માણ થાય છે. ખાસ કરીને, સીરીયલ ડેટા સ્ટ્રીમને સમાંતરમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

પ્રી-એમ્પ્લીફાયર ફોટોોડિયોડ સેન્સરમાંથી અસમપ્રમાણ પ્રવાહને વોલ્ટેજમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે, તેના અનુગામી એમ્પ્લીફિકેશન અને વિભેદક સંકેતમાં રૂપાંતર માટે જવાબદાર છે. ડેટા સિંક્રોનાઇઝેશન અને રિકવરી ચિપ પ્રાપ્ત ડેટા સ્ટ્રીમમાંથી ઘડિયાળના સંકેતો અને તેમના સમયને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે.

ટાઇમ-ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સર 10 Gb/s સુધીના ડેટા ટ્રાન્સફર રેટ પ્રાપ્ત કરે છે. તેથી આજે ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમ્સ દ્વારા ડેટા ટ્રાન્સમિશનની ઝડપ માટે નીચેના ધોરણો છે:

તરંગલંબાઇ વિભાગ મલ્ટિપ્લેક્સિંગ અને તરંગલંબાઇ વિભાગ મલ્ટિપ્લેક્સિંગ તમને ડેટા ટ્રાન્સમિશન ઘનતામાં વધુ વધારો કરવાની મંજૂરી આપે છે જ્યારે એક જ ચેનલ પર અનેક મલ્ટિપ્લેક્સ્ડ ડેટા સ્ટ્રીમ્સ મોકલવામાં આવે છે, પરંતુ દરેક પ્રવાહની પોતાની તરંગલંબાઇ હોય છે.

સિંગલ-મોડ ફાઇબરનો પ્રમાણમાં નાનો બાહ્ય કોર વ્યાસ લગભગ 8 માઇક્રોન છે. આવા ફાઇબર આપેલ ફાઇબરની લાક્ષણિકતાઓને અનુરૂપ, ચોક્કસ આવર્તનના બીમને તેના દ્વારા પ્રચાર કરવાની મંજૂરી આપે છે. જ્યારે બીમ એકલા ફરે છે, ત્યારે ઇન્ટરમોડ વિખેરવાની સમસ્યા અદૃશ્ય થઈ જાય છે, પરિણામે લાઇનની કામગીરીમાં વધારો થાય છે.

સામગ્રીનું ઘનતા વિતરણ ઢાળ અથવા પગલા જેવું હોઈ શકે છે. ગ્રેડિયન્ટ વિતરણ ઉચ્ચ થ્રુપુટને સક્ષમ કરે છે. સિંગલ-મોડ ટેક્નોલોજી મલ્ટિ-મોડ કરતાં પાતળી અને વધુ ખર્ચાળ છે, પરંતુ તે હાલમાં ટેલિકોમ્યુનિકેશન્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સિંગલ-મોડ તકનીક છે.

મલ્ટીમોડ ફાઇબર વિવિધ ખૂણા પર બહુવિધ ટ્રાન્સમિશન બીમને એક સાથે પ્રચાર કરવાની મંજૂરી આપે છે. કોર વ્યાસ સામાન્ય રીતે 50 અથવા 62.5 µm હોય છે, તેથી ઓપ્ટિકલ રેડિયેશનનો પરિચય સરળ બને છે. ટ્રાન્સસીવર્સની કિંમત સિંગલ-મોડ કરતા ઓછી છે.

તે મલ્ટિમોડ ફાઇબર છે જે નાના ઘર અને લોકલ એરિયા નેટવર્ક માટે ખૂબ જ યોગ્ય છે. ઇન્ટરમોડ વિખેરવાની ઘટનાને મલ્ટિમોડ ફાઇબરનો મુખ્ય ગેરલાભ માનવામાં આવે છે, તેથી, આ હાનિકારક ઘટનાને ઘટાડવા માટે, ગ્રેડિયન્ટ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સવાળા તંતુઓ ખાસ વિકસિત કરવામાં આવ્યા છે, જેથી કિરણો પેરાબોલિક પાથ સાથે પ્રસારિત થાય અને તેમના ઓપ્ટિકલ પાથમાં તફાવત ઓછો હોય. .એક રીતે અથવા બીજી રીતે, સિંગલ-મોડ ટેક્નોલૉજીનું પ્રદર્શન હજી પણ ઊંચું રહે છે.