آپٹیکل ریشوں کی خصوصیات

کے بعدآپٹیکل سگنل سفرآپٹیکل فائبر کے ذریعے ایک خاص فاصلہ ، وہ توجہ اور مسخ سے گزرتے ہیں ، جس کی وجہ سے ان پٹ اور آؤٹ پٹ آپٹیکل سگنل کی دالیں مختلف ہوتی ہیں۔ یہ آپٹیکل دالوں کے طول و عرض کی توجہ اور ویوفارم کو وسیع کرنے کے طور پر ظاہر ہوتا ہے۔ اس رجحان کی وجہ آپٹیکل فائبر کے اندر نقصان اور بازی کی موجودگی ہے۔ نقصان اور بازی سب سے اہم پیرامیٹرز ہیں جو آپٹیکل ریشوں کی ٹرانسمیشن کی خصوصیات کو بیان کرتے ہیں ، جس سے نظام کی ترسیل کے فاصلے اور صلاحیت کو محدود کرتے ہیں۔ اس حصے میں بنیادی طور پر آپٹیکل فائبر کے نقصان اور بازی کے طریقہ کار اور خصوصیات پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔

★آپٹیکل ریشوں کی خصوصیات (حصہ 2)

آپٹیکل فائبر کے نقصان کی خصوصیات

آپٹیکل فائبر کا نقصان سگنل کی توجہ کا باعث بنتا ہے ، لہذا آپٹیکل فائبر کے نقصان کو توجہ بھی کہا جاتا ہے۔ جیسے جیسے آپٹیکل فائبر میں فاصلہ بڑھتا ہے ، روشنی کے سگنل کی شدت کم ہوتی ہے ، اس طرح: P (z) =}} P (0) /10 - (4) جہاں P (z) ٹرانسمیشن فاصلے Z میں آپٹیکل پاور ہے۔ P (0) آپٹیکل فائبر میں آپٹیکل پاور ان پٹ ہے ، یعنی ، آپٹیکل پاور Z =0 میں انجکشن لگایا گیا ہے۔ (λ) DB/KM میں طول موج پر آپٹیکل فائبر توجہ کا گتانک ہے۔ اور L ٹرانسمیشن کا فاصلہ ہے۔

جب T=l ، فائبر کی توجہ کے گتانک کی وضاحت کی جاتی ہے

(λ)=(10/l) lg [p (0)/p (l)]]

جب کام کرنے والی طول موج λ ڈی بی ہوتی ہے ، اگر توجہ کا گتانک فی کلو میٹر ڈی بی کی اکائیوں میں ماپا جاتا ہے ، تو (λ) (یونٹ ہے ڈی بی) کا اظہار اس طرح کیا جاتا ہے:

a (λ)=10 lg [p (0)/p (l)]]

آپٹیکل فائبر مواصلات آپٹیکل فائبر مینوفیکچرنگ میں مستقل بہتری کے ساتھ ساتھ تیار ہوا ہے ، خاص طور پر فائبر کے نقصان میں کمی۔ آپٹیکل فائبر مواصلات کے نظام میں ریلے کے فاصلے کا تعین کرنے والے فائبر کا نقصان ایک اہم عوامل ہے۔ بہت سے عوامل فائبر کے نقصان ، بنیادی طور پر جذب نقصان ، بکھرنے والے نقصان ، اور اضافی نقصان میں معاون ہیں ، اور ان نقصانات میں شامل میکانزم کافی پیچیدہ ہیں۔ مندرجہ ذیل بحث میں سیلیکا آپٹیکل فائبر کو مثال کے طور پر استعمال کیا گیا ہے تاکہ نقصان کی مختلف وجوہات کی وضاحت کی جاسکے۔

جذب کا نقصان

جذب کے نقصان میں بنیادی طور پر اندرونی جذب ، ناپاک جذب (OH ریڈیکلز) ، اور ساختی عیب جذب شامل ہوتا ہے۔ اندرونی جذب میں اورکت اور الٹرا وایلیٹ جذب شامل ہے۔

جب اورکت جذب مالیکیولر گونج کی وجہ سے ہلکی توانائی کا جذب ہوتا ہے جب روشنی SIO2 پر مشتمل کوارٹج گلاس سے گزرتی ہے۔ مثال کے طور پر ، سی - o کی جذب چوٹی 9.1 μm ، 12.5 μm ، اور 21.3 μm پر ہیں ، اور آپٹیکل فائبر کی جذب میں کمی 10 db/کلومیٹر 9.1 μm پر زیادہ ہے۔ الٹرا وایلیٹ جذب جذب ہوتا ہے جب الیکٹران روشنی کی لہروں کے ذریعہ اعلی توانائی کی سطح میں منتقلی کے لئے پرجوش ہوتے ہیں۔ یہ جذب الٹرا وایلیٹ خطے میں پایا جاتا ہے اور اسی وجہ سے عام طور پر الٹرا وایلیٹ جذب کہا جاتا ہے۔ شیشے کے مواد میں منتقلی دھات کے آئنوں جیسے لوہے اور تانبے کے ساتھ ساتھ OH - آئنوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ امپیٹی جذب روشنی لہر کے جوش و خروش کے تحت آئن کمپنوں کے ذریعہ پیدا ہونے والے الیکٹران اقدامات کے ذریعہ روشنی کی توانائی کے جذب کی وجہ سے نقصان ہے۔ مثال کے طور پر ، 1.39 μm پر ، توجہ 60 DB/کلومیٹر ہے جب OH - آئن حراستی 1 × 10⁻⁶ ہے۔

بکھرنے والا نقصان

بکھرنے والا نقصان وہ نقصان ہے جو روشنی کی توانائی کو آپٹیکل فائبر سے بکھرنے کی شکل میں پھیلاتا ہے۔ یہ فائبر کے اندر غیر - یکساں کثافت کی وجہ سے ہے۔ آپٹیکل ریشوں میں بکھرنے والے نقصان کی اہم اقسام میں رائلگ بکھرنے ، مائی بکھرنے ، حوصلہ افزائی بریلوئن بکھرنے ، متحرک رامان بکھرنے ، اضافی ساختی نقائص اور موڑنے والے بکھرنے اور رساو بکھرنے شامل ہیں۔

آپٹیکل فائبر مینوفیکچرنگ کے دوران ، پگھلے ہوئے شیشے میں انووں کی تھرمل حرکت اس کے ڈھانچے کے اندر کثافت اور اضطراب انگیز اشاریہ میں اتار چڑھاو کا سبب بنتی ہے ، جس کے نتیجے میں ہلکے بکھرنے کا سبب بنتا ہے۔ روشنی کی طول موج سے بہت چھوٹے ذرات کی وجہ سے بکھرنا رائلگ بکھرنے کو کہا جاتا ہے۔ روشنی کے طور پر ایک ہی طول موج کے ذرات کی وجہ سے بکھرنا مائی بکھرنے کو کہا جاتا ہے۔

رائلگ بکھرنا فائبر کے نقصان کی بنیادی وجہ ہے۔ ریلیگ بکھرنے سے مختصر طول موج کے 1/λ کے متناسب ہونے کی ایک پراپرٹی کی نمائش ہوتی ہے ، یعنی ، r=k/λ۔ تناسب مستقل K شیشے کے ڈھانچے اور ساخت سے متعلق ہے۔ عام طور پر ، شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوتا ہے اور اس کی تشکیل زیادہ پیچیدہ ہوتی ہے ، اتنا ہی زیادہ ریلے بکھرنے والا نقصان ہوتا ہے۔

رائلگ بکھرنے والے واقعے کی روشنی کی شدت سے متاثر ہوتا ہے۔ دوسری طرف ، برلوین بکھرنے اور متحرک رامان بکھرنے کی حوصلہ افزائی اس وقت ہوتی ہے جب ہلکی توانائی کی کثافت ایک خاص اعلی قیمت سے زیادہ ہو اور روشنی اور درمیانے درجے کے مابین تعامل کے ذریعہ تیار کی جاتی ہے۔

اضافی نقصانات

اضافی نقصانات (یا اطلاق کے نقصانات) بیرونی ذرائع سے شروع ہونے والے نقصانات ہیں ، جیسے تعمیر ، تنصیب ، اور آپریشن کے دوران فائبر گھومنے یا پس منظر کے دباؤ کی وجہ سے ، جس کے نتیجے میں میکرو - موڑنے اور مائکرو- فائبر کو موڑنے کا نتیجہ ہے۔

اعداد و شمار میں فائبر کے نقصان کی وجوہات کا خلاصہ کیا گیا ہے:

آپٹیکل ریشوں کی بازی خصوصیات

طبیعیات میں ، بازی سے مراد اس رجحان سے مراد ہے جہاں شفاف میڈیم سے گزرنے کے بعد مختلف رنگوں کی روشنی منتشر ہوجاتی ہے۔ پرزم سے گزرنے کے بعد سفید روشنی کا ایک شہتیر سات - رنگین بینڈ میں تقسیم ہوجاتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ شیشے میں مختلف رنگوں (مختلف تعدد یا مختلف طول موج) کے لئے مختلف اضطراب انگیز اشارے ہیں۔ طول موج جتنی لمبی (یا تعدد کم) ، شیشے کا کم اضطراب اشاریہ۔ طول موج (یا جتنی زیادہ تعدد) ، اس سے زیادہ اضطراب انگیز اشاریہ۔ دوسرے لفظوں میں ، شیشے کا اضطراب انگیز اشاریہ روشنی کی لہر کی تعدد (یا طول موج) کا ایک فنکشن ہے۔ جب مختلف رنگوں پر مشتمل سفید روشنی ایک ہی زاویہ پر واقعہ پیش آتی ہے ، تو اضطراب کے قانون (n=sinθ/n²) کے قانون کے مطابق ، روشنی کے مختلف رنگوں میں مختلف N² اقدار کی وجہ سے اضطراب کے مختلف زاویے ہوں گے ، اس طرح روشنی کے مختلف رنگوں کو الگ کریں گے ، جس کے نتیجے میں بازی ہوگی۔ چونکہ n =} c/n (جہاں سی روشنی کی رفتار ہے ، c {{9} × × 10⁻⁶ m/s) ، یہ واضح ہے کہ شیشے کے اندر مختلف رفتار سے روشنی کے مختلف رنگوں کا سفر۔

آپٹیکل فائبر پروپیگنڈہ نظریہ میں ، "بازی" کی اصطلاح کے معنی وسیع کردیئے گئے ہیں۔ آپٹیکل ریشوں میں ، سگنل بہت سے مختلف طریقوں یا تعدد کی روشنی کی لہروں کے ذریعہ اٹھائے جاتے ہیں اور منتقل ہوتے ہیں۔ جب سگنل ٹرمینل تک پہنچ جاتا ہے تو ، روشنی کی لہروں کے مختلف طریقوں یا تعدد کو ٹرانسمیشن میں تاخیر کا سامنا کرنا پڑتا ہے ، جس سے سگنل مسخ ہوتا ہے۔ اس رجحان کو اجتماعی طور پر بازی کہا جاتا ہے۔ ڈیجیٹل سگنلز کے ل fiber ، بازی فائبر کے ذریعے ایک خاص فاصلہ پھیلانے کے بعد نبض کو وسیع کرنے کا سبب بنتی ہے۔ سنگین معاملات میں ، مسلسل دالیں اوورلیپ ہوجائیں گی ، جس سے انٹرسمبول مداخلت تشکیل پائے گی۔ لہذا ، بازی آپٹیکل فائبر کی ٹرانسمیشن بینڈوتھ کا تعین کرتی ہے اور سسٹم کی ٹرانسمیشن ریٹ یا ریپیٹر فاصلے کو محدود کرتی ہے۔ بازی اور بینڈوتھ مختلف نقطہ نظر سے بیان کردہ آپٹیکل ریشوں کی ایک ہی خصوصیت ہیں۔

بازی کی وجوہات کی بنا پر ، آپٹیکل فائبر بازی کو بنیادی طور پر اس میں تقسیم کیا گیا ہے: موڈل بازی ، مادی بازی ، ویو گائڈ بازی ، اور پولرائزیشن موڈ بازی ، جو ذیل میں متعارف کروائی جائے گی۔

موڈ بازی

عام طور پر ملٹی موڈ ریشوں میں موڈل بازی موجود ہے۔ چونکہ متعدد طریقوں ایک ملٹی موڈ فائبر میں رہتے ہیں ، اور فائبر کے محور کے ساتھ ساتھ مختلف طریقوں کی گروپ پروپیگنڈہ کی رفتار مختلف ہوتی ہے ، لہذا وہ لامحالہ مختلف اوقات میں ٹرمینل پر پہنچیں گے ، جس کے نتیجے میں وقت میں تاخیر کا فرق اور انٹرموڈل بازی تشکیل پائے گی ، اس طرح نبض کی چوڑائی کو وسیع کیا جائے گا۔ موڈل بازی کی وجہ سے نبض کو وسیع کرنا شکل 2 - 10 میں دکھایا گیا ہے۔ ایک مثالی سنگل - موڈ فائبر کے لئے ، چونکہ صرف ایک موڈ (بنیادی وضع - ایل پی یا وہ موڈ) منتقل ہوتا ہے ، اس لئے کوئی موڈل بازی نہیں ہے ، لیکن پولرائزیشن موڈ میں بازی موجود ہے۔

اب ، ہم ایک قدم - انڈیکس ملٹی موڈ فائبر کے زیادہ سے زیادہ موڈل بازی کا تخمینہ لگاتے ہیں۔ ایک قدم - انڈیکس ملٹی موڈ فائبر کے موڈل بازی کو شکل 2 - 11 میں دکھایا گیا ہے۔ ایک قدم - انڈیکس ملٹی موڈ فائبر میں ، دو تیز ترین اور سست ترین پھیلتی ہوئی کرنیں رے ہیں۔ لہذا ، ایک مرحلہ انڈیکس ملٹی موڈ فائبر میں زیادہ سے زیادہ موڈ بازی رے ② (TMAX) کے ذریعہ لی گئی وقت اور رے ① (TMIN) کے ذریعہ ٹرمینل تک پہنچنے کے لئے وقت کا فرق ہے۔_mux: ΔT_mux = T_{زیادہ سے زیادہ} / T_منٹ

جیومیٹرک آپٹکس کے مطابق ، لمبائی L کے آپٹیکل فائبر میں ، روشنی کی کرنوں کی رفتار ① اور ② محوری سمت کے ساتھ بالترتیب C/N اور sinθ · C/N ہونے دیں۔ لہذا ، آپٹیکل فائبر کا موڈل بازی ہے ...

کمزور رہنمائی آپٹیکل ریشوں میں (ریشے جہاں n_iاور n_iبہت کم فرق) ، a=(n_i- n)/n. اگر Δ=1 ٪ ، n_i= 1.5 سلکا آپٹیکل ریشوں کے لئے ، اور فائبر کی لمبائی 1 کلومیٹر ہے ، پھر زیادہ سے زیادہ انٹرموڈل بازی ΔT_m50 این ایس کے حساب سے حساب کیا جاسکتا ہے۔ لہذا ، یہ واضح ہے کہ فائبر کی لمبائی جتنی لمبی ہوگی ، اس سے زیادہ شدید انٹرموڈل بازی ؛ اور جتنا زیادہ رشتہ دار اضطراب انگیز انڈیکس فرق δ ، جتنا زیادہ شدید انٹرموڈل بازی ہے۔

مادی بازی

چونکہ آپٹیکل فائبر مواد کا اضطراب انگیز اشاریہ روشنی کی طول موج کے ساتھ مختلف ہوتا ہے ، لہذا آپٹیکل سگنل کی مختلف تعدد کی گروپ کی رفتار مختلف ہوتی ہے ، جس کی وجہ سے ٹرانسمیشن میں تاخیر کا فرق ہوتا ہے ، جو مادی بازی کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ بازی آپٹیکل فائبر مواد کے اضطراری اشاریہ اور روشنی کے ماخذ کی لائن وڈتھ کی طول موج کی خصوصیات پر منحصر ہے۔

ڈیجیٹل فائبر آپٹک مواصلات کے نظام میں ، روشنی کے اصل منبع سے آؤٹ پٹ لائٹ ایک ہی طول موج نہیں ہے لیکن اس میں ایک خاص ورنکرم لائن وڈتھ ہے۔ چونکہ فائبر مواد کا اضطراب انگیز اشاریہ طول موج کا ایک فنکشن ہے ، لہذا اس کے اندر روشنی کی پھیلاؤ کی رفتار (λ) =}}} c/n (λ) بھی طول موج کے ساتھ مختلف ہوتی ہے۔ جب کسی خاص اسپیکٹرل لائن وڈتھ کے ساتھ روشنی کے ماخذ کے ذریعہ خارج ہونے والی ہلکی نبض ایک واحد - موڈ فائبر اور پروپیگنڈہ پر واقع ہوتی ہے تو ، مختلف طول موج کی ہلکی دالوں میں پروپیگنڈہ کی مختلف رفتار ہوتی ہے ، جس کے نتیجے میں جب وہ آؤٹ پٹ کے اختتام تک پہنچتے ہیں تو وقت میں تاخیر کا فرق ہوتا ہے ، اس طرح نبض کو وسیع کرنے کا سبب بنتا ہے۔ یہ مادی بازی کا طریقہ کار ہے۔

اگر گروپ کی رفتار u=da/db کے طور پر جانا جاتا ہے ، تو گروپ میں تاخیر فی یونٹ کی لمبائی t=1/v ،=n ،/c ہے۔ لہذا ، لمبائی L کے آپٹیکل فائبر کا مادی بازی ...

فارمولے میں ، سی خلا میں روشنی کی رفتار ہے۔ fiber فائبر کور کا اضطراب انگیز اشاریہ ہے۔ light روشنی کی طول موج ہے۔ اور Aλ روشنی کے ماخذ کی ورنکرم لائن وڈتھ ہے ، جہاں A λ {= λ - λ ، جو عام طور پر اے میں مرکز کی طول موج کی حد کی نمائندگی کرتا ہے ، عام طور پر ، بازی کے گتانک کو بازی کی شدت کی پیمائش کے لئے استعمال کیا جاتا ہے۔ بازی کے گتانک D (یونٹ: PS/(NM · KM)) کی تعریف کی گئی ہے ...

یہ دیکھا جاسکتا ہے کہ بازی کا گتانک آپٹیکل فائبر کی یونٹ لمبائی میں پھیلنے والی یونٹ ورنکرم لائن وڈتھ کے ساتھ روشنی کے منبع کی وجہ سے بازی ہے۔ اگر آپٹیکل فائبر کے مادی بازی کے گتانک کو جانا جاتا ہے تو ، مادی بازی کو آسانی سے ΔTM=dmal کے طور پر حساب کیا جاسکتا ہے۔

مثال 2-1: فرض کریں کہ 1.31m کی طول موج پر آپٹیکل فائبر کا زیادہ سے زیادہ مادی بازی کا گتانک D=3.5 PS/(NM · KM) ہے۔ اگر 1.31µM کی سینٹر طول موج کے ساتھ ایک سیمیکمڈکٹر لیزر λ {= 4 nm کی اسپیکٹرل لائن چوڑائی کے ساتھ ٹرانسمیشن لائٹ پیدا کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا ہے تو ، آپٹیکل فائبر کی 1 کلومیٹر لمبائی میں اس روشنی کی وجہ سے ہونے والی مادی بازی کا حساب لگائیں۔

حل: آپٹیکل فائبر کے مادی بازی کا آسانی سے حساب لگایا جاسکتا ہے:

T_m = D_mlΔa=3.5 PS/(nm · km) x 1km x 4nm=0.014 ns=14 PS

جیسا کہ مثال 2 - 1 میں دیکھا گیا ہے ، مادی بازی نسبتا small چھوٹی ہے ، یہاں تک کہ ایک مرحلہ انڈیکس ملٹی موڈ فائبر کے موڈل بازی سے بھی چھوٹا ہے۔ یہ بھی نوٹ کرنا چاہئے کہ آپٹیکل فائبر (نہ صرف مادی بازی کے گتانک نہیں) کا بازی گتانک مثبت یا منفی ہوسکتا ہے۔ آپٹیکل فائبر میں ، گروپ میں تاخیر (ا) کیریئر طول موج کے ساتھ بڑھتی ہے۔ دوسرے لفظوں میں ، مختصر طول موج کی روشنی کی لہریں تیزی سے پھیلتی ہیں۔ اس معاملے میں ، بازی کا گتانک منفی ہے ، جسے منفی بازی کہا جاتا ہے۔ اس کے برعکس ، لمبی طول موج کی روشنی کی لہریں مختصر طول موج کی روشنی کی لہروں سے آہستہ آہستہ پھیلتی ہیں۔

یہاں ، بازی کا گتانک مثبت ہے ، جسے مثبت بازی کہا جاتا ہے۔ واضح طور پر ، اگر مخالف بازی کے گتانک علامات کے ساتھ دو آپٹیکل ریشے ایک ساتھ مل جاتے ہیں تو ، مادی بازی کو بہتر بنایا جائے گا۔

ویو گائڈ بازی

ویو گائڈ بازی ΔTW سے مراد آپٹیکل فائبر میں ایک مخصوص رہنمائی موڈ ہے۔ مختلف طول موج کے مختلف مرحلے میں مستقل ہوتے ہیں ، جس کے نتیجے میں مختلف گروپ کی رفتار اور اس طرح بازی ہوتی ہے۔ ویو گائڈ بازی مختلف عوامل سے بھی وابستہ ہے جیسے آپٹیکل فائبر کے ساختی پیرامیٹرز اور کور اور کلیڈنگ کے مابین نسبتا اضطراری اشاریہ فرق۔ لہذا ، اسے ساختی بازی بھی کہا جاتا ہے۔

پولرائزیشن موڈ بازی

پولرائزیشن موڈ بازی ایک قسم کی بازی ہے جو سنگل - موڈ آپٹیکل ریشوں سے منفرد ہے۔ چونکہ سنگل - موڈ ریشے دراصل دو باہمی آرتھوگونل پولرائزیشن طریقوں کو منتقل کرتے ہیں ، لہذا ان کے برقی کھیتوں کو بالترتیب X اور Y سمتوں کے ساتھ پولرائز کیا جاتا ہے۔

فائبر آپٹک بینڈوتھ

آپٹیکل ریشوں کی بازی اور بینڈوتھ ایک ہی خصوصیت کی وضاحت کرتی ہے۔ در حقیقت ، بازی اس حد تک بیان کرتی ہے کہ ٹرانسمیشن کے بعد وقت کے محور کے ساتھ روشنی کی نبض کس حد تک وسیع ہوتی ہے۔ یہ ٹائم ڈومین میں فائبر کی خصوصیات کی تفصیل ہے۔ دوسری طرف ، بینڈوتھ ، فریکوینسی ڈومین میں اس خصوصیت کی وضاحت کرتا ہے۔ فریکوینسی ڈومین میں ، ماڈیولنگ سگنل کے ل the ، آپٹیکل فائبر کو کم - پاس فلٹر سمجھا جاسکتا ہے۔ جب ماڈیولنگ سگنل کے اعلی - تعدد اجزاء اس کے ذریعے گزرتے ہیں تو ، وہ شدید طور پر کم ہوجاتے ہیں۔ یعنی ، اگر ان پٹ سگنل (ماڈیولنگ سگنل) کا طول و عرض مستقل رہتا ہے ، لیکن صرف تعدد میں تبدیلی آتی ہے تو ، فائبر کے ذریعے ٹرانسمیشن کے بعد آؤٹ پٹ سگنل کا طول و عرض ماڈیولنگ سگنل (ان پٹ سگنل) کی فریکوئنسی کے ساتھ تبدیل ہوجائے گا۔ TTU - t نے یہ بتانے کی سفارش کی ہے کہ آپٹیکل فائبر کی بینڈوتھ [بینڈوڈتھ فی کلو میٹر] ہے۔