অপটিক্যাল ফাইবারের জ্যামিতিক এবং অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য
জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্য
এর জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্যঅপটিক্যাল ফাইবারনির্মাণ এবং কম{0}}ক্ষতির সংযোগের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। এই জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে মূল ব্যাস, ক্ল্যাডিং মাত্রা, ফাইবারের ঘনত্ব, এবং অ-বৃত্তাকারতা।
(1) কোর ব্যাস: মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের জন্য কোর ব্যাস একটি প্রয়োজনীয়তা। ITU-T মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের মূল ব্যাসকে (50 ± 3) μm হিসাবে নির্দিষ্ট করে।
(2) বাইরের ব্যাস: অপটিক্যাল ফাইবারের বাইরের ব্যাস বেয়ার ফাইবারের ব্যাস বোঝায়। এটি মাল্টিমোড বা একক-মোড ফাইবার যাই হোক না কেন, আইটিইউ-টি যোগাযোগের জন্য ব্যবহৃত অপটিক্যাল ফাইবারের বাইরের ব্যাসকে (125 + 3) μm হিসাবে নির্দিষ্ট করে৷
(3) ফাইবারের ঘনত্ব এবং আউট-এর-বৃত্তাকার: ঘনকেন্দ্রিকতা হল কোর সেন্টার এবং ক্ল্যাডিং সেন্টারের মধ্যবর্তী দূরত্বের সাথে মূল ব্যাসের অনুপাত। বৃত্তাকারের বাইরে--কোর এবং ক্ল্যাডিংয়ের বাইরে--বৃত্তাকার অন্তর্ভুক্ত, এবং নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে:
সূত্রে, ডিসর্বোচ্চএবং ডিমিনিটকোরের সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন ব্যাস (ক্ল্যাডিং); ডিসহকোর (ক্ল্যাডিং) এর আদর্শ ব্যাস।
আইটিইউ-টি উল্লেখ করে যে: মাল্টিমোড ফাইবারের ঘনত্বের ত্রুটি 6% এর কম হওয়া উচিত; মূল অ-বৃত্তাকার 6% এর কম হওয়া উচিত (একক-মোড সহ); ক্ল্যাডিং নন-বৃত্তাকার 2% এর কম হওয়া উচিত; এবং একক-মোড ফাইবারের ঘনত্বের ত্রুটি 1μm হওয়া উচিত।
অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য
অপটিক্যাল ফাইবারগুলির অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের ট্রান্সমিশন কর্মক্ষমতা নির্ধারণের একটি গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর।
(1) রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স ডিস্ট্রিবিউশন: মাল্টিমোড ফাইবারের রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স ডিস্ট্রিবিউশন ফাইবার ব্যান্ডউইথ এবং সংযোগের ক্ষতি নির্ধারণ করে; একক-মোড ফাইবারগুলির প্রতিসরাঙ্ক সূচক বন্টন অপারেটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নির্বাচন নির্ধারণ করে। অপটিক্যাল ফাইবারের প্রতিসরণ সূচকের সাধারণ সূত্র হল:
সূত্রে, ফাইবার অক্ষ থেকে দূরত্ব; n(0) হল ফাইবার কোরের প্রতিসরণ সূচক যখন r=0; g হল প্রতিসরাঙ্ক সূচক বন্টন সূচক, যা চিত্র 2-2-এ দেখানো হিসাবে বিভিন্ন প্রতিসরাঙ্ক বন্টনের ফলে বিভিন্ন মান রয়েছে; ফাইবার কোর ব্যাসার্ধ (μm); এবং △ হল আপেক্ষিক প্রতিসরণ সূচক পার্থক্য।
মূল প্রতিসরণ সূচক: যখন r < ,n(r)=n(0)[1-2△(r/a)g]1/2
ক্ল্যাডিং রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স: যখন r এর চেয়ে বড় বা সমান ,n=n(r)=n(0)[1-2△]1/2
(2) অপটিক্যাল ফাইবারের সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার (NA) আলোর উত্স সংযোগের দক্ষতা, মাইক্রোবেন্ডিং-এ ফাইবার ক্ষতির সংবেদনশীলতা এবং ব্যান্ডউইথের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। একটি বৃহত্তর সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার সংযোগ স্থাপনের সুবিধা দেয়, মাইক্রোবেন্ডিং সংবেদনশীলতা হ্রাস করে এবং এর ফলে ব্যান্ডউইথ সংকুচিত হয়। সর্বাধিক তাত্ত্বিক সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার নিম্নরূপ সংজ্ঞায়িত করা হয়:
সূত্রে, n হল ধাপ-সূচক ফাইবারের ইউনিফর্ম কোরের প্রতিসরণকারী সূচক (গ্রেডেড-সূচক ফাইবারের মূল কেন্দ্রের প্রতিসরণ সূচক n(0); ng হল ইউনিফর্ম ক্ল্যাডিং এর প্রতিসরণকারী সূচক।
(3) মোড ক্ষেত্রের ব্যাস মৌলিক মোড ক্ষেত্রের Ea এর স্থানান্তর ফাংশন দ্বারা মোড ক্ষেত্রের ব্যাস সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে, অর্থাৎ, মৌলিক মোড ক্ষেত্রের Ea এবং রেডিয়াল r এর স্থানান্তর ফাংশনের মধ্যে সম্পর্কের বক্ররেখার দুটি 1/é বিন্দুর মধ্যে প্রস্থ হল মোড ক্ষেত্রের ব্যাস।
ছাঁচ ক্ষেত্রের ব্যাসের অনুমান:2S.=2入/(πn√△)
একক-মোড ফাইবারে, মূল ব্যাসের পরিবর্তে মোড ফিল্ড ব্যাস ব্যবহার করা হয়। কারণ হল যে একই মূল ব্যাসযুক্ত ফাইবারগুলির বিভিন্ন প্রতিসরাঙ্ক সূচক বিতরণের অধীনে বিভিন্ন মোড ক্ষেত্র বিতরণ থাকবে এবং ফাইবারের সংক্রমণ কর্মক্ষমতা মোড ক্ষেত্রের বিতরণের উপর নির্ভর করে।
নির্মাণের জন্য, যদি ফাইবার সংযোগে মোড ক্ষেত্রের ব্যাস মেলে না, একটি বড় বিচ্যুতি সংযোগের ক্ষতি বাড়িয়ে দেবে। ITU-T মোড ক্ষেত্রের ব্যাস (9-10) ± 1 μm হিসাবে নির্দিষ্ট করে৷
(4) কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য (একক-মোড ট্রান্সমিশন শর্ত) কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য হল একক-মোড ফাইবারের শর্ত যা একক-মোড ট্রান্সমিশনের গ্যারান্টি দেয়। এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বাইরে, দ্বিতীয়-ক্রম LP মোড আর প্রচার করে না। কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য অন্যান্য পরামিতি থেকে পৃথক যে এটি ধ্রুবক নয় কিন্তু দৈর্ঘ্যের সাথে পরিবর্তিত হয়। এর জন্য একক-মোড ফাইবারের কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যবস্থার অপারেটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের চেয়ে ছোট হতে হবে। বর্তমানে, একক-মোড ফাইবারের কাটঅফ তরঙ্গদৈর্ঘ্য হল 1.10~1.28µm, আপেক্ষিক প্রতিসরণ সূচক পার্থক্য Δ এবং ক্রস-বিভাগীয় আকৃতি দ্বারা নির্ধারিত।
অপটিক্যাল ফাইবারের অরৈখিক প্রভাব
আজকের ঘন তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাজন মাল্টিপ্লেক্সিং (DWDM) উচ্চ-ক্ষমতা, উচ্চ-এর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার পরিবর্ধক সহ গতির অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থায়, অপটিক্যাল ফাইবারগুলি একাধিক তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং উচ্চ শক্তি প্রেরণ করে। এই উচ্চ অপটিক্যাল শক্তি সংকেত এবং ফাইবারের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া কারণে বিভিন্ন অরৈখিক প্রভাব সৃষ্টি করতে পারে। যদি এই অরৈখিক প্রভাবগুলি সঠিকভাবে দমন করা না হয়, তবে তারা সিস্টেমের কর্মক্ষমতাকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করতে পারে এবং পুনর্জন্মযোগ্য পুনরাবৃত্তিকারী দূরত্বকে সীমিত করতে পারে। রৈখিকতা বা অরৈখিকতা ট্রান্সমিশন মাধ্যমের মধ্যে আলোর বৈশিষ্ট্য বোঝায়, আলোর বৈশিষ্ট্য নয়। যাইহোক, একটি অপটিক্যাল ক্ষেত্রের উপস্থিতি মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করে। যখন একটি মাধ্যম একটি শক্তিশালী অপটিক্যাল ক্ষেত্রের অধীন হয়, তখন পরমাণু বা অণুর মধ্যে ইলেকট্রনগুলি যা মাঝারি স্থানান্তর বা কম্পন তৈরি করে, মেরুকরণ ঘটায়। ডাইপোল তরঙ্গগুলি পোলারাইজড মাধ্যমের মধ্যে উপস্থিত হয় এবং এই ডাইপোলগুলি একই কম্পাঙ্কের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গগুলি বিকিরণ করে, যা মূল ঘটনা ক্ষেত্রের উপর চাপিয়ে দেওয়া হয়, যা মাধ্যমের মধ্যে মোট অপটিক্যাল ক্ষেত্রে পরিণত হয়। এটি দেখায় যে মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তনগুলি, ঘুরে, অপটিক্যাল ফিল্ডকে প্রভাবিত করে।
অপটিক্যাল ফাইবারের অরৈখিক প্রভাব দুটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে: উদ্দীপিত বিচ্ছুরণ এবং প্রতিসরাঙ্ক সূচক বিভ্রান্তি।
◇ উদ্দীপিত বিচ্ছুরণ মড্যুলেটেড সিস্টেমে ঘটে যেখানে অপটিক্যাল সিগন্যাল অপটিক্যাল ফাইবারে শাব্দ তরঙ্গ বা সিস্টেম কম্পনের সাথে যোগাযোগ করে; অর্থাৎ, অপটিক্যাল ফিল্ড অরৈখিক মাধ্যমে কিছু শক্তি স্থানান্তর করে। উদ্দীপিত রমন বিক্ষিপ্তকরণ এবং উদ্দীপিত ব্রিলুইন বিক্ষিপ্তকরণ এই শ্রেণীর অন্তর্গত।
উদ্দীপিত রমন স্ক্যাটারিং (এসআরএস) ঘটনা আলোর মাধ্যমে আণবিক কম্পনের মড্যুলেশন (মিথস্ক্রিয়া) দ্বারা সৃষ্ট হয় (যাকে বলা হয় পাম্প লাইট), যার ফলে ঘটনা আলো বিচ্ছুরিত হয়। ঘটনা আলোর কম্পাঙ্ক ধরা যাক, এবং মাধ্যমের আণবিক কম্পনের কম্পাঙ্ক ν, তারপর বিক্ষিপ্ত আলোর ফ্রিকোয়েন্সিগুলি হল ∞=∞∞ এবং ν=∞, +∞। এই ঘটনাকে বলা হয় উদ্দীপিত রমন বিক্ষিপ্তকরণ। ∞ ফ্রিকোয়েন্সি সহ বিক্ষিপ্ত আলোকে স্টোকস তরঙ্গ বলা হয়; ν ফ্রিকোয়েন্সি সহ বিক্ষিপ্ত আলোকে অ্যান্টি-স্টোকস ওয়েভ বলা হয়।
◇ কম অপটিক্যাল শক্তির অধীনে, সিলিকা গ্লাস ফাইবারের প্রতিসরণকারী সূচক প্রতিসরণকারী সূচক বিভ্রান্তির কারণে স্থির থাকে। যাইহোক, উচ্চ অপটিক্যাল পাওয়ার পাওয়ার জন্য ব্যালাস্টেড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার ব্যবহার করার সময়, প্রেরিত সংকেতের তীব্রতা পরিবর্তন করা ফাইবারের প্রতিসরাঙ্ক সূচকে পরিবর্তন আনতে পারে। প্রতিসরণমূলক সূচক বিভ্রান্তির কারণে সৃষ্ট তিনটি অরৈখিক প্রভাব হল স্ব-ফেজ মড্যুলেশন (SPM), ক্রস-ফেজ মড্যুলেশন (CPM), এবং চার-তরঙ্গ মিশ্রণ।
সেলফ-ফেজ মড্যুলেশন (SPM) সেই ঘটনাকে বোঝায় যেখানে ট্রান্সমিশনের সময় অপটিক্যাল পালসের ফেজ পরিবর্তিত হয়, যার ফলে পালস বর্ণালী প্রসারিত হয়। SPM আত্মনিবেশের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত-; যদি গুরুতর হয়, ঘন তরঙ্গদৈর্ঘ্য ডিভিশন মাল্টিপ্লেক্সিং (DWDM) সিস্টেমে, বর্ণালী বিস্তৃতি সংলগ্ন চ্যানেলগুলিতে ওভারল্যাপ করতে পারে।
অপটিক্যাল ফাইবারের যান্ত্রিক এবং তাপমাত্রা বৈশিষ্ট্য
অপটিক্যাল ফাইবারের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য
অপটিক্যাল ফাইবারগুলির যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যোগাযোগে ব্যবহৃত কোয়ার্টজ অপটিক্যাল ফাইবার হল পাতলা কাচের ফিলামেন্ট যার বাইরের ব্যাস প্রায় 125 μm। কাচ একটি অত্যন্ত শক্ত, অ-নমনীয় এবং ভঙ্গুর উপাদান। এর শক্তির সীমা নির্ধারণ করা হয় এর কাঠামোর মধ্যে থাকা Si-O বন্ধনের বন্ধন বল দ্বারা। তাত্ত্বিকভাবে, Si-O পারমাণবিক বন্ধন ভাঙ্গার জন্য প্রয়োজনীয় চাপ অনুমান করা হয়েছে 19600–24500 N/mm², তাই, আনুমানিক 125 μm এর বাইরের ব্যাস সহ একটি অপটিক্যাল ফাইবার 294 N এর প্রসার্য শক্তি সহ্য করতে পারে। যাইহোক, অভ্যন্তরীণ ফাইবারগুলির উপরিভাগে ফাটল অনিবার্যভাবে বিদ্যমান। যখন ফাইবার বাহ্যিক শক্তির অধীন হয়, এমনকি একটি খুব ছোট মাইক্রো-ফাটলও প্রসারিত এবং প্রচার করতে পারে, যার ফলে একটি বিপর্যয়কর বিরতি ঘটে, যা ফাইবারের ভাঙ্গার শক্তিকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে (তাত্ত্বিক মানের প্রায় 1/4)। তাই, অপটিক্যাল ফাইবারের বৃহৎ আকারে প্রয়োগের জন্য উন্নয়ন থেকে শুরু করে{18}}এই চ্যালেঞ্জগুলি কাটিয়ে উঠতে উল্লেখযোগ্য প্রচেষ্টা, সম্পদ এবং তহবিল বিনিয়োগ করা হয়েছে। বর্তমানে, গবেষণা, উত্পাদন, ক্যাবলিং এবং নির্মাণ বিভাগগুলি অপটিক্যাল ফাইবারের প্রসার্য শক্তি এবং পরিষেবা জীবন কীভাবে উন্নত করা যায় তা আরও তদন্ত করছে।
বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ অপটিক্যাল ফাইবারের প্রসার্য শক্তি প্রসার্য শক্তির 2.35 N এর কম হওয়া উচিত নয়। বর্তমানে, বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ অপটিক্যাল ফাইবারের প্রসার্য শক্তি 0.5% স্ট্রেন বা 432 গ্রাম প্রসার্য শক্তিতে পৌঁছেছে। প্রকৌশল প্রকল্পের জন্য অভ্যন্তরীণভাবে ব্যবহৃত অপটিক্যাল ফাইবারগুলির সাধারণত 400 গ্রাম প্রসার্য শক্তির বেশি থাকে। উন্নত মানের বিদেশী অপটিক্যাল ফাইবারগুলির প্রসার্য শক্তি 700 গ্রাম প্রসার্য শক্তির বেশি, এবং সাবমেরিন কেবলগুলির জন্য ব্যবহৃত ফাইবারগুলির আরও বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়। অপটিক্যাল ফাইবারের প্রসার্য শক্তির জন্য এই প্রয়োজনীয়তাগুলি ফাইবার উত্পাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন স্ক্রীনিং পদ্ধতির মাধ্যমে অর্জন করা হয়।
অপটিক্যাল ফাইবারের জীবনকাল সাধারণত এর পরিষেবা জীবন হিসাবে উল্লেখ করা হয়। একটি যান্ত্রিক কর্মক্ষমতা দৃষ্টিকোণ থেকে, পরিষেবা জীবন তার ফ্র্যাকচার জীবনকাল বোঝায়। অপটিক্যাল ফাইবার এবং তারের উত্পাদন এবং প্রকৌশলে, একটি 20 বছরের পরিষেবা জীবন সাধারণত ডিজাইন করা হয়। যাইহোক, অপারেটিং পরিবেশের (যেমন তাপমাত্রা, আর্দ্রতা এবং স্থির এবং গতিশীল ক্লান্তি) প্রভাবের কারণে অপটিক্যাল ফাইবারগুলির প্রকৃত পরিষেবা জীবন সম্পূর্ণরূপে সামঞ্জস্যপূর্ণ নয়। বর্তমান অনুমানগুলি পরামর্শ দেয় যে 20 বছরের জীবনকালের জন্য ডিজাইন করা অপটিক্যাল ফাইবারগুলি আসলে 30 থেকে 40 বছর স্থায়ী হতে পারে।
অপটিক্যাল ফাইবারের তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্য
অপটিক্যাল ফাইবারের তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্যগুলি ফাইবারের ক্ষতির উপর উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাবকে বোঝায়, যার ফলে সাধারণত ক্ষতি বৃদ্ধি পায়। উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রা উভয় অবস্থাতেই ফাইবারের ক্ষতি বৃদ্ধি পায় কারণ ফাইবার আবরণ এবং ক্ল্যাডিং-এ ব্যবহৃত উপাদানগুলি হল জৈব রজন এবং প্লাস্টিক, যেগুলির সংকোচন এবং প্রসারণের গুণাঙ্ক কোয়ার্টজের তুলনায় অনেক বেশি। তাই, কম তাপমাত্রায়, ফাইবার অক্ষীয় সংকোচনকারী বল অনুভব করে, যার ফলে মাইক্রো-বাঁকে যায়, যখন উচ্চ তাপমাত্রায়, এটি অক্ষীয় প্রসারণ বল অনুভব করে, চাপ সৃষ্টি করে এবং ক্ষয় বৃদ্ধির দিকে পরিচালিত করে। অপটিক্যাল ফাইবারের তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায় যে তাপমাত্রা হ্রাসের সাথে সাথে ফাইবারের ক্ষতিও বৃদ্ধি পায়। যখন তাপমাত্রা প্রায় -55 ডিগ্রীতে নেমে যায়, তখন ক্ষতি নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়, যা সিস্টেমটিকে ব্যবহার অনুপযোগী করে তোলে। বর্তমানে, অপটিক্যাল ফাইবারগুলির নিম্ন{10}}তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্যগুলি একটি ভাল স্তরে পৌঁছেছে; সাধারণত, -20 ডিগ্রীতে, ক্ষতি বৃদ্ধি 0.1dB/কিমি থেকে কম এবং উচ্চ-মানের ফাইবারগুলির জন্য, এটি 0.05dB/কিমি-এর কম।
অপটিক্যাল ফাইবারের নিম্ন-তাপমাত্রার কার্যক্ষমতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। উত্তরাঞ্চলে ওভারহেড অপটিক্যাল কেবল এবং লাইনের জন্য, নিম্ন -তাপমাত্রার কার্যকারিতা যোগাযোগের গুণমানকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করবে৷ অতএব, অপটিক্যাল ফাইবার উত্পাদনের সময়, উপযুক্ত আবরণ এবং ক্ল্যাডিং উপকরণ নির্বাচন করা এবং প্রক্রিয়াগুলি উন্নত করা অপরিহার্য। ইঞ্জিনিয়ারিং ডিজাইনে, চমৎকার বৈশিষ্ট্য সহ অপটিক্যাল ফাইবার নির্বাচন করা অপরিহার্য।
