অপটিক্যাল ফাইবার পরিচিতি

অপটিক্যাল কমিউনিকেশনে, অপটিক্যাল সিগন্যালের দীর্ঘ-সঞ্চালনের জন্য প্রয়োজনীয় অপটিক্যাল ওয়েভগাইড হল একটি নলাকার ডাইইলেকট্রিক ওয়েভগাইড যাকে অপটিক্যাল ফাইবার বলা হয় (বা সহজভাবেঅপটিক্যাল ফাইবার) অপটিক্যাল ফাইবার হল একটি ডাইইলেক্ট্রিক ওয়েভগাইড যা অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে, আলোক শক্তিকে তার অক্ষের সমান্তরাল দিক বরাবর প্রচারের জন্য গাইড করে।

অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন এবং শ্রেণীবিভাগ

△অপটিক্যাল ফাইবারের গাইডিং নীতি

অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন:

অপটিক্যাল ফাইবার (OF) হল একটি স্বচ্ছ ডাইলেকট্রিক ফাইবার যা আলোকে গাইড করতে ব্যবহৃত হয়। একটি ব্যবহারিক অপটিক্যাল ফাইবার একাধিক স্বচ্ছ অস্তরক স্তর দ্বারা গঠিত। একটি অপটিক্যাল ফাইবারের সাধারণ গঠন, যেমন চিত্র 2-1-এ দেখানো হয়েছে, তিনটি স্তরে বিভক্ত করা যেতে পারে: উচ্চতর প্রতিসরাঙ্কযুক্ত কোর, একটি নিম্ন প্রতিসরাঙ্ক সূচক সহ ক্ল্যাডিং এবং বাইরের আবরণ। কোর এবং ক্ল্যাডিং এর গঠন হালকা নির্দেশিকা জন্য প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে, কোর বরাবর হালকা তরঙ্গের বিস্তার নিয়ন্ত্রণ করে; আবরণ প্রধানত একটি প্রতিরক্ষামূলক ফাংশন পরিবেশন করে (যেহেতু এটি আলোকে নির্দেশ করে না, এটি বিভিন্ন রঙে রঙ্গিন হতে পারে)।

(চিত্র 2-1 একটি সাধারণ অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন)

(1) ফাইবার কোর ফাইবার কোর অপটিক্যাল ফাইবারের কেন্দ্রে অবস্থিত (ব্যাস 5~80µm)। জার্মেনিয়াম ডাই অক্সাইড এবং ফসফরাস পেন্টক্সাইডের মতো ডোপ্যান্টের ট্রেস পরিমাণে যোগ করা সহ এর গঠন উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকন ডাই অক্সাইড। এই অল্প পরিমাণে ডোপ্যান্ট যোগ করার উদ্দেশ্য হল ফাইবার কোরের প্রতিসরাঙ্ক সূচক (n) যথাযথভাবে বৃদ্ধি করা। যোগাযোগ অপটিক্যাল ফাইবারগুলির জন্য, মূল ব্যাস হল 5~10µm (একক-মোড ফাইবার) বা 50~80µm (মাল্টিমোড ফাইবার)।

(2) ক্ল্যাডিং: ক্ল্যাডিংটি ফাইবার কোরের চারপাশে অবস্থিত (এর ব্যাস প্রায় 125 μm), এবং এর গঠনও উচ্চ-বিশুদ্ধতা সিলিকন ডাই অক্সাইড যাতে খুব অল্প পরিমাণে ডোপ্যান্ট থাকে। ডোপান্টের (যেমন বোরন ট্রাইঅক্সাইড) ভূমিকা হল ক্ল্যাডিংয়ের অপটিক্যাল রিফ্র্যাকটিভ ইনডেক্স (n2) যথাযথভাবে হ্রাস করা, এটিকে ফাইবার কোরের প্রতিসরাঙ্ক সূচকের তুলনায় কিছুটা কম করে। বিভিন্ন আলো নির্দেশক প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে, ক্ল্যাডিং একটি একক স্তর বা একাধিক স্তর হিসাবে তৈরি করা যেতে পারে।

(3) প্রলিপ্ত অপটিক্যাল ফাইবারের বাইরের স্তরটি অ্যাক্রিলেট, সিলিকন রাবার এবং নাইলন দ্বারা গঠিত একটি আবরণ, যা অপটিক্যাল ফাইবারের যান্ত্রিক শক্তি এবং নমনীয়তা বাড়ায়। আবরণটি সাধারণত একটি প্রাথমিক আবরণ এবং একটি মাধ্যমিক আবরণে বিভক্ত। মাধ্যমিক আবরণ হল থার্মোপ্লাস্টিক উপাদানের একটি অতিরিক্ত স্তর যা প্রাথমিক আবরণের উপর প্রয়োগ করা হয়, তাই একে ক্ল্যাডিংও বলা হয়। প্রলিপ্ত অপটিক্যাল ফাইবারের বাইরের ব্যাস সাধারণত প্রায় 1.5 সেমি।

ফাইবার কোরের বেধ, মূল উপাদানের প্রতিসরণ সূচক বন্টন এবং ক্ল্যাডিং উপাদানের প্রতিসরাঙ্ক সূচক অপটিক্যাল ফাইবারের সংক্রমণ বৈশিষ্ট্যগুলিতে একটি নিষ্পত্তিমূলক ভূমিকা পালন করে। ক্ল্যাডিং উপাদান সাধারণত একটি ধ্রুবক প্রতিসরণ সূচক সহ একটি সমজাতীয় উপাদান। যদি একাধিক ক্ল্যাডিং স্তর থাকে তবে প্রতিটি ক্ল্যাডিং স্তরের প্রতিসরণ সূচকগুলি আলাদা। ফাইবার কোরের প্রতিসরণকারী সূচক অভিন্ন হতে পারে বা এটি মূল ব্যাসার্ধ r বরাবর পরিবর্তিত হতে পারে। তাই, ব্যাসার্ধ বরাবর প্রতিসরণমূলক সূচক বন্টন ফাংশন n(r) সাধারণত মূল প্রতিসরণ সূচকের পরিবর্তনকে চিহ্নিত করতে ব্যবহৃত হয়।

অপটিক্যাল ফাইবারের শ্রেণীবিভাগ:

চিত্র থেকে পাঠ্যটির ইংরেজি অনুবাদ এখানে:

"বর্তমানে, অনেক ধরনের অপটিক্যাল ফাইবার রয়েছে, তবে তাদের শ্রেণীবিভাগ পদ্ধতিগুলিকে সাধারণত 4টি বিভাগে বিভক্ত করা হয়: ফাইবার প্রতিসরণ সূচক বন্টন দ্বারা শ্রেণীবিভাগ, ট্রান্সমিশন মোড দ্বারা শ্রেণীবিভাগ, কর্ম তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা শ্রেণীবিভাগ, এবং জ্যাকেট এবং ক্ল্যাডিং উপাদান দ্বারা শ্রেণীবিভাগ। উপরন্তু, অপটিক্যাল ফাইবারগুলির গঠন অনুসারে, অপটিক্যাল ফাইবারগুলিতে সাধারণত ব্যবহৃত হয় বেশিরভাগ উপাদান। এছাড়াও ফ্লোরাইড অপটিক্যাল ফাইবার এবং প্লাস্টিক অপটিক্যাল ফাইবার।

(1) ফাইবার রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স ডিস্ট্রিবিউশন দ্বারা শ্রেণীবিভাগ: স্টেপ ইনডেক্স ফাইবার (এসআইএফ) এবং গ্রেডেড ইনডেক্স ফাইবার (জিআইএফ) এ বিভক্ত করা যেতে পারে।

1.স্টেপ ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবার: ফাইবার কোর এবং ক্ল্যাডিং অঞ্চলকে বোঝায় যেখানে প্রতিসরণ সূচক বন্টন অভিন্ন, মান একটি ধ্রুবক, এবং প্রতিসরাঙ্ক সূচক বন্টন স্তরযুক্ত কাঠামোর মতো একটি ধাপ- উপস্থাপন করে। প্রতিসরণ সূচকের পরিবর্তন হল ধাপ-এর মত। ধাপ সূচক অপটিক্যাল ফাইবারের প্রতিসরাঙ্ক বন্টন চিত্র 2-2 এ দেখানো হয়েছে।

এর প্রতিসরণমূলক সূচক বন্টন অভিব্যক্তি হল:

n(r) = {n_₁(r এর চেয়ে কম বা সমান a_₁)

                 {n_₂ (a_₁< r এর থেকে কম বা সমান a_₂)

স্টেপ ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবার হল অপটিক্যাল ফাইবারের একটি প্রাথমিক কাঠামোগত রূপ। পরবর্তীতে, মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারে, এটি ধীরে ধীরে গ্রেডেড ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবার দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় (কারণ গ্রেডেড ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবার মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের মোডাল রঙের বিচ্ছুরণকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করতে পারে)। যাইহোক, অপটিক্যাল ফাইবারে স্পন্দিত আলো প্রেরণ করতে এটি ব্যবহার করা এখনও তুলনামূলকভাবে সাধারণ। বর্তমানে, যখন একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবার ধীরে ধীরে বাণিজ্যিক অপটিক্যাল ফাইবারের প্রধান পণ্য হিসাবে মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারকে প্রতিস্থাপন করে, তখন স্টেপ ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবার স্ট্রাকচার একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবারের - এর মতোই কাঠামোগত রূপ হয়ে উঠেছে।

2. গ্রেডেড ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবার: অপটিক্যাল ফাইবারকে বোঝায় যার রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স ডিস্ট্রিবিউশন r ব্যাসার্ধের সাথে পরিবর্তিত হয়। কেন্দ্র থেকে দূরত্ব যত বাড়তে থাকে এবং ধীরে ধীরে কমতে থাকে, ব্যাসার্ধ ধীরে ধীরে ছোট হতে থাকে। এর পরিবর্তনের নিয়মটি সাধারণত শক্তি সূচকীয় নিয়মের সাথে সামঞ্জস্য করে। ফাইবার কোর এবং ক্ল্যাডিং ইন্টারফেসে পৌঁছানোর সময়, এটি ক্ল্যাডিংয়ের সাথে সম্পর্কিত মানগুলিতে কাটা হয়; ক্ল্যাডিং অঞ্চলে, এর প্রতিসরণ সূচক বন্টন অভিন্ন, অর্থাৎ n₂। গ্রেডেড ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবারের প্রতিসরণমূলক সূচক বন্টন চিত্র 2-3 এ দেখানো হয়েছে।"

এর প্রতিসরণ সূচক বন্টন নিম্নরূপ প্রকাশ করা হয়:

"সমীকরণে, g হল প্রতিসরাঙ্ক সূচক বন্টন সংখ্যা; এটি বিভিন্ন প্রতিসরণ সূচক বন্টনে বিভিন্ন মান উপস্থাপন করে; n₁ হল ফাইবার কোরের কেন্দ্রে প্রতিসরাঙ্ক সূচক; n₂ হল ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরাঙ্ক সূচক; a₁ হল কোর ব্যাসার্ধ; ct {{0} আপেক্ষিক পার্থক্য হল প্রতিসরাঙ্ক (n₁² - n₂²)/2n₁²=(n₁ - n₂)/n₁.

গ্রেডেড ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবারের আন্তঃমোডাল বিচ্ছুরণের প্রধান কারণ হল এটি মোডাল বিচ্ছুরণ হ্রাস করে, সংক্রমণ দূরত্ব প্রসারিত করে এবং সংক্রমণ ক্ষমতা বাড়ায়।

(2) ট্রান্সমিশন মোড দ্বারা শ্রেণীবিভাগ:মাল্টি-মোড ফাইবার (এমএমএফ) এবং একক মোড ফাইবার (এসএমএফ) এ বিভক্ত করা যেতে পারে। নাম অনুসারে, মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবার একাধিক মোড প্রেরণ করতে পারে, যখন একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবার শুধুমাত্র মৌলিক মোড এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র মোড প্রেরণ করতে পারে। এটা সাধারণত বিশ্বাস করা হয় যে নতুন প্রজন্মের ট্রান্সমিশন সলিউশনে একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবারের আধিপত্য থাকা উচিত কারণ এটি মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের চেয়ে অনেক বেশি দূরে প্রেরণ করতে পারে। যখন ট্রান্সমিশন মাধ্যমের ক্ষতি এবং বিচ্ছুরণ একই হয়, তখন একক-মোড মড্যুলেশনের পরে তথ্য বহন করার ক্ষমতা মাল্টিমোড মড্যুলেশনের চেয়ে অনেক বেশি।

নির্দিষ্ট কাজের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অবস্থার অধীনে, অপটিক্যাল ফাইবারে অনেকগুলি সংক্রমণ মোড রয়েছে এবং এই ফাইবার মোডগুলি হল মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবার। মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের মোডাল রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স প্রায় ফাইবার কোরের রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্সের সমান, এবং মোডের সংখ্যা প্রায় V (সাধারণকৃত ফ্রিকোয়েন্সি) বর্গক্ষেত্রের সমানুপাতিক। তাই একে গ্রেডেড মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারও বলা হয়। পরে, এটি ধীরে ধীরে গ্রেডেড ইনডেক্স অপটিক্যাল ফাইবারে পরিণত হয়।

নির্দিষ্ট কাজের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অবস্থার অধীনে, যদি অপটিক্যাল ফাইবারে শুধুমাত্র একটি ট্রান্সমিশন মোড থাকে, তবে একে বলা হয় একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবার। একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবার শুধুমাত্র মৌলিক মোড (অক্ষীয় মোড) ট্রান্সমিট করতে পারে এবং এই মোডে ট্রান্সমিট করার সময় কোনো ইন্টারমোডাল ডিসপ্রেশন নেই। উচ্চতর-অর্ডার মোডের একটি বড় সংখ্যা সহ মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের তুলনায়, এটি উচ্চ-গতির অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থার জন্য খুবই উপযোগী।

(3) কাজের তরঙ্গদৈর্ঘ্য দ্বারা শ্রেণীবিভাগ: ছোট-তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপটিক্যাল ফাইবার এবং দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপটিক্যাল ফাইবারে ভাগ করা যায়।

1. সংক্ষিপ্ত-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপটিক্যাল ফাইবার: অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ বিকাশের প্রাথমিক পর্যায়ে, সাধারণত ব্যবহৃত তরঙ্গদৈর্ঘ্য ছিল 0.6 ~ 0.9 μm। সেই সময়ে প্রধান কারণ ছিল অর্ধপরিবাহী লেজার আলোর উত্স এবং এই তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডে কাজ করা ডিটেক্টরগুলি তুলনামূলকভাবে পরিপক্ক ছিল এবং ছোট-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপটিক্যাল ফাইবার ছিল প্রধান পণ্য। বর্তমানে, এটি খুব কমই ব্যবহৃত হয়।

2.দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপটিক্যাল ফাইবার: গবেষণার কাজ চলতে থাকায়, 1.31 μm এবং 1.55 μm তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডে প্রবেশ করার সময়, এই দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ড কম ক্ষতি, শূন্য বিচ্ছুরণ এবং সর্বনিম্ন নমন ক্ষতির বৈশিষ্ট্যগুলি দেখিয়েছে। অতএব, গবেষণা কাজ ধীরে ধীরে এই দুটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যান্ডের দিকে স্থানান্তরিত হয়েছে, এবং আরও ভাল কর্মক্ষমতা সহ অপটিক্যাল ফাইবার আবির্ভূত হয়েছে। অনুশীলনগুলি প্রমাণ করেছে যে 1.0 ~ 2.0 μm তরঙ্গদৈর্ঘ্যে, অপটিক্যাল ফাইবারগুলি ছোট-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপটিক্যাল ফাইবারের তুলনায় কম ক্ষতি করে।

(4)দীর্ঘ-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অপটিক্যাল ফাইবারগুলি বিশেষ করে দীর্ঘ-দূরত্ব, উচ্চ-ক্ষমতার অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের জন্য উপযুক্ত কারণ তাদের সুবিধাগুলি যেমন কম টেনশন এবং প্রশস্ত ব্যান্ডউইথ।

1. প্রচলিত অপটিক্যাল ফাইবার: অপটিক্যাল ফাইবারকে বোঝায় যার ফাইবার কোর জার্মেনিয়াম, ক্ল্যাডিং এবং কোর রিফ্র্যাক্টিভ ইনডেক্স ডিস্ট্রিবিউশন একটি নির্দিষ্ট অনুপাতে মিলিত হয়। যেহেতু এই ধরনের অপটিক্যাল ফাইবারের ভাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি উত্পাদন করা তুলনামূলকভাবে সহজ, এটি উন্নতির কয়েক প্রজন্ম অতিক্রম করেছে।

এটি কাঁচামাল হিসাবে জার্মেনিয়াম সহ উপাদানের উচ্চ সম্প্রসারণ সহগ কারণে। কম তাপমাত্রায়, এটি সঙ্কুচিত হবে এবং ফাটবে। স্ট্রেস বিয়ারফ্রিংজেন্স ঘটবে, অপটিক্যাল ফাইবারে অসমতা যোগ করবে।

2. বিচ্ছুরণ-স্থানান্তরিত অপটিক্যাল ফাইবার: অপটিক্যাল ফাইবারকে বোঝায় যা জার্মেনিয়াম দিয়ে ডোপিংয়ের পরে তাপ চিকিত্সার মধ্য দিয়ে যায়, শূন্য-বিচ্ছুরণ বিন্দুকে একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যে নিয়ে যায়, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তিন বা তিনগুণ নয়।

এই ধরনের অপটিক্যাল ফাইবারের উৎপাদন প্রক্রিয়া তুলনামূলকভাবে জটিল। তাদের মধ্যে, অপটিক্যাল ফাইবার অপ্টিমাইজ করার জন্য মূল ব্যাস অবশ্যই ডোপিংয়ের ডিগ্রির সাথে মেলে। অতএব, এটি এখনও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়নি।"