ऑप्टिकल फाइबर (optical fiber)क्या है तथा कैसे काम करती है?

ऑप्टिकल फाइबर का नाम सुना हो या ना हो 4G,5G और इंटरनेट के बारे ही होगा क्योंकि इंटरनेट इसी ऑप्टिकल फाइबर से चलता है इसमें हम बहुत ही तेज गति से हम इंटरनेट का उपयोग कर सकते हैं आइये जानते है कि Optical Fiber क्या है?

ऑप्टिकल फाइबर (optical fiber) cabel का उपयोग कहाँ किया जाता है
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ऑप्टिकल फाइबर क्या है? | Optical Fiber in Hindi

ऑप्टिकल फाइबर (Optical Fiber) डाटा ट्रांसमिशन की ऐसी तकनीक है जिसमें प्रकाश तरंगों (light pulses) को एक छोर से दूसरी छोर transmit की जाती है। Optical Fiber मुख्यता प्लास्टिक का ग्लास का बना होता है जिसकी मदद से high data speed तथा लंबी दूरी की सेवाएं प्रदान की जा सकती है।

फाइबर ऑप्टिक केबल मुख्यता टेलीकम्युनिकेशन सर्विसेज जैसे इंटरनेट टेलीफोन व टेलीविजन सेवाओं के लिए प्रयोग में लाए जाते हैं। फाइबर ऑप्टिक केबल कॉपर केबल की तुलना में अधिक लाभदायक है क्योंकि इन में signal loss कम से कम तथा अधिक बैंडविथ भी तेज स्पीड के साथ प्राप्त होती है।

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ऑप्टिकल फाइबर केबल में तीन प्रमुख सतह होती हैं

  1. Core यह ऑप्टिकल फाइबर केबल के मध्य में स्थित होती है अन्य की तुलना में काफी पतले glass की बनी होती है जिससे होकर प्रकाश (light) transmit  होती है।
  2. Cladding ऑप्टिकल फाइबर केबल में कोर के चारों ओर एक material होता है जिसे cladding कहते है इसका घनत्व core की तुलना में अधिक होता है।
  3. Buffer coating ऑप्टिकल फाइबर केबल को सुरक्षा प्रदान करने के लिए एक प्लास्टिक की coating बाहर से होती है जो उसे  damage से बचाती है।

ऑप्टिकल फाइबर कैसे कार्य करता है?

ऑप्टिकल फाइबर पूर्ण आंतरिक परावर्तन (total internal reflection) के सिद्धांत पर कार्य करता है जिसके तहत जब भी प्रकाश तरंग (light wave) कम घनत्व (lower density)वाले माध्यम से अधिक घनत्व (high density) वाले माध्यम की ओर प्रस्थान करती है तब वह अपने अभिलंब (perpendicular) से दूर हट जाती है। इस सिद्धांत का प्रयोग कर ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश तरंग को एक छोर से दूसरे छोर तक भेजा जाता है।

यह सिद्धांत केवल सीधे फाइबर केबल में प्रयोग किया जा सकता है परंतु ऑप्टिकल फाइबर को अनेक स्थानों पर भौगोलिक स्थिति के अनुसार मुड़ना (bend) होता है। इस स्थिति से निपटने के लिए ऑप्टिकल फाइबर केबल को इस प्रकार डिजाइन किया जाता है कि प्रकाश तरंग फाइबर की बाहरी सतह (wall) से टकराने के बाद अंदर की ओर ही मुड़ (bend) जाती है जिससे वह केबल के एक छोर से दूसरे छोर तक डाटा को ट्रांसलेट कर पाना संभव हो पाता है। यद्यपि इस स्थिति में लंबी दूरियों में प्रकाश की काफी ऊर्जा व्यय हो जाती है जिसे केबल में उपयोग किए जाने वाले glass या फाइबर की गुणवत्ता (quality) को बढ़ाकर कम किया जा सकता है। 

ऑप्टिकल फाइबर केबल में निम्न अवयव (components) होते हैं

  1. Transmitter इसके प्रकाश तरंगें निर्मित होती हैं तथा  encode कर फाइबर में transmit की  जाती हैं।
  2. Optical fiber इस से होकर प्रकाश तरंगें (light wave) गमन (transmit) करती हैं।
  3. Optical receiver यह ऑप्टिकल फाइबर केबल के अंतिम छोर पर होता है जो transmit की गई प्रकाश तरंगों को receive करता है तथा उन्हें decode कर signals में परिवर्तित करता है।
  4. Optical regenerator जब ऑप्टिकल फाइबर केबल का प्रयोग दूरस्थ स्थानों के लिए किया जाता है तब इनका प्रयोग कर  data loss को कम किया जाता है।

ऑप्टिकल फाइबर केबल के प्रकार

ऑप्टिकल फाइबर केबल उनके refractive indices,  प्रयोग किए गए material तथा light propagation mode के आधार पर अनेक प्रकार के होते हैं।

Refractive indices के आधार पर प्रकार निम्नानुसार है –

  1. Step Index fibres इनमें core तथा cladding मुख्य घटक होते हैं जिनमें refractive index एक समान (uniform)  होता है।
  2. Graded Index fibres इस प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर में fibre axis  से दूरी बढ़ने पर refractive index कम होता जाता है।

ऑप्टिकल फाइबर को बनाए गए material के आधार पर यह दो प्रकार के होते है 

  1. Plastic optical fibre इस प्रकार की ऑप्टिकल फाइबर के निर्माण हेतु polymethylmethacrylate का प्रयोग किया जाता है। यह material core में प्रयुक्त होता है।
  2. Glass fibre इसमें अत्यधिक fine glass का प्रयोग किया जाता है जिससे लंबी दूरी में signal loss कम होता है।

Propagation Mode के आधार पर ऑप्टिकल फाइबर दो प्रकार के होते हैं

  1. Single mode fibre इस प्रकार के फाइबर का प्रयोग लंबी दूरी तक सिग्नल को पहुंचाने में किया जाता है। जिसमें मुख्य लक्ष्य signal loss को कम से कम करना होता है।
  2. Multi mode fibre इस प्रकार की ऑप्टिकल फाइबर का प्रयोग मुख्य रूप से कम दूरी के transmission  लिए किया जाता है जिनमें मुख्य लक्ष्य डाटा स्पीड होता है।

ऑप्टिकल फाइबर केबल में यदि  propagation mode तथा refractive indices दोनों को मिलाया जाए तो यह मुख्यता चार प्रकार के होते हैं

  1. Step index single mode fiber
  2. Graded index single-mode fibers
  3. Step index multimode fiber
  4. Graded index multimode fibers

ऑप्टिकल फाइबर केबल के उपयोग

  1. कंप्यूटर नेटवर्किंग में ऑप्टिकल फाइबर केबल का प्रयोग किया जाता है क्योंकि इसमें अधिकतम डाटा स्पीड प्राप्त हो पाती है।
  2. डाटा transmission में निरंतरता बनाए रखने हेतु television broadcasting , internet आदि में ऑप्टिकल फाइबर का प्रयोग किया जाता है।
  3. दूरस्थ स्थानों पर डाटा ट्रांसमिशन के लिए भी ऑप्टिकल फाइबर का प्रयोग किया जाता है।
  4. सुरक्षा संस्थाओं तथा अंतरिक्ष विज्ञान संबंधी एजेंसियों के द्वारा भी कम्युनिकेशन हेतु ऑप्टिकल फाइबर केबल का प्रयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल फाइबर केबल के लाभ

  1. ऑप्टिकल फाइबर केबल किफायती (economical) तथा cost-effective है।
  2. इसमें ऊर्जा खपत (power consumption) कम होती है।
  3. यह thin तथा गैर ज्वलनशील (non flammable) होते हैं। जिससे short circuit से नुकसान की संभावना नहीं होती है।
  4. इसमें signal degradation भी कम होता है।
  5. ऑप्टिकल फाइबर केबल लचीले (flexible) तथा हल्के (light weight) होते हैं।

ऑप्टिकल फाइबर केबल की हानियां

  1. दो या दो से अधिक ऑप्टिकल फाइबर केबल को एक दूसरे से merge करना काफी कठिन होता है जिसमें signal loss की संभावना बढ़ती है।
  2. ऑप्टिकल फाइबर केबल की स्थापना installation) करना काफी खर्चीला  (expensive) होता है जिसके लिए विशेष प्रकार के टेस्ट test equipment की आवश्यकता होती है।
  3. फिटिंग के दौरान ऑप्टिकल फाइबर केबल के खराब होने की संभावना अधिक होती है।
  4. ऑप्टिकल फाइबर केबल में प्रकाश तरंग (light wave) को analyze करने हेतु विशेष प्रकार के devices की आवश्यकता होती है।
  5. ऑप्टिकल फाइबर केबल को सावधानी पूर्वक install करना होता है क्योंकि ये  copper केबल की तुलना में अधिक नाजुक (delicate) होते हैं।

ऑप्टिकल फाइबर से जुड़े कुछ सवाल जवाब

Optical Fiber क्या होता है?

Optical Fiber डाटा ट्रांसमिशन की ऐसी तकनीक है जिसमें प्रकाश तरंगों (light pulses) को एक छोर से दूसरी छोर transmit की जाती है।

Optical Fiber किसका बना होता है?

Optical Fiber प्लास्टिक का ग्लास का बना होता है जिसकी मदद से high data speed तथा लंबी दूरी की सेवाएं प्रदान की जा सकती है।

Optical Fiber का उपयोग कहाँ किया जाता है?

Optical Fiber का उपयोग इंटरनेट चलाने के लिए किया जाता है।

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