ஆப்டிகல் ஃபைபரின் அடிப்படை அறிவு

ஆப்டிகல் ஃபைபரின் கண்டுபிடிப்பு தகவல்தொடர்பு துறையில் புரட்சியை உந்துகிறது. அதிக திறன் கொண்ட அதிவேக சேனல்களை வழங்க ஆப்டிகல் ஃபைபர் இல்லை என்றால், இணையம் தத்துவார்த்த கட்டத்தில் மட்டுமே இருக்க முடியும். 20 ஆம் நூற்றாண்டு மின்சாரத்தின் சகாப்தமாக இருந்தால், 21 ஆம் நூற்றாண்டு ஒளியின் சகாப்தம். ஒளி எவ்வாறு தகவல்தொடர்புகளை அடைகிறது? ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்பு பற்றிய அடிப்படை அறிவை கீழே உள்ள எடிட்டருடன் கற்றுக்கொள்வோம்.

பகுதி 1. ஒளி பரப்புதலின் அடிப்படை அறிவு

ஒளி அலைகளைப் புரிந்துகொள்வது
ஒளி அலைகள் உண்மையில் மின்காந்த அலைகள், மற்றும் இலவச இடத்தில், மின்காந்த அலைகளின் அலைநீளம் மற்றும் அதிர்வெண் ஆகியவை நேர்மாறான விகிதாசாரத்தில் உள்ளன. இரண்டின் தயாரிப்பு ஒளியின் வேகத்திற்கு சமம், அதாவது:

ஒரு மின்காந்த நிறமாலையை உருவாக்குவதற்காக மின்காந்த அலைகளின் அலைநீளங்கள் அல்லது அதிர்வெண்களை ஏற்பாடு செய்யுங்கள். வெவ்வேறு அலைநீளங்கள் அல்லது அதிர்வெண்களின்படி, மின்காந்த அலைகளை கதிர்வீச்சு பகுதி, புற ஊதா பகுதி, புலப்படும் ஒளி பகுதி, அகச்சிவப்பு பகுதி, மைக்ரோவேவ் பகுதி, ரேடியோ அலை பகுதி மற்றும் நீண்ட அலை பகுதி என பிரிக்கலாம். தகவல்தொடர்புக்கு பயன்படுத்தப்படும் பட்டைகள் முக்கியமாக அகச்சிவப்பு பகுதி, மைக்ரோவேவ் பகுதி மற்றும் ரேடியோ அலை பகுதி. தகவல்தொடர்பு பட்டைகள் மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய பரப்புதல் ஊடகங்களின் பிரிவைப் புரிந்துகொள்ள பின்வரும் படம் உதவுகிறது.

இந்த கட்டுரையின் கதாநாயகன், “ஃபைபர் ஆப்டிக் கம்யூனிகேஷன்” அகச்சிவப்பு இசைக்குழுவில் ஒளி அலைகளைப் பயன்படுத்துகிறது. இந்த கட்டத்தில் வரும்போது, ​​அது ஏன் அகச்சிவப்பு இசைக்குழுவில் இருக்க வேண்டும் என்று மக்கள் ஆச்சரியப்படலாம்? இந்த பிரச்சினை ஆப்டிகல் ஃபைபர் பொருட்களின் ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்மிஷன் இழப்புடன் தொடர்புடையது, அதாவது சிலிக்கா கிளாஸ். அடுத்து, ஆப்டிகல் இழைகள் ஒளியை எவ்வாறு கடத்துகின்றன என்பதை நாம் புரிந்து கொள்ள வேண்டும்.

ஒளிவிலகல், பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளியின் மொத்த பிரதிபலிப்பு

ஒளி ஒரு பொருளிலிருந்து இன்னொரு பொருளுக்கு வெளியேற்றப்படும்போது, ​​இரண்டு பொருட்களுக்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் ஒளிவிலகல் மற்றும் பிரதிபலிப்பு ஏற்படுகிறது, மேலும் நிகழ்வு ஒளியின் கோணத்துடன் ஒளிவிலகல் கோணம் அதிகரிக்கிறது. படம் ① →. சம்பவம் கோணம் ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தை அடையும் அல்லது மீறும் போது, ​​ஒளிவிலகல் ஒளி மறைந்துவிடும் மற்றும் அனைத்து சம்பவ ஒளியும் மீண்டும் பிரதிபலிக்கிறது, இது பின்வரும் படத்தில் ② → the இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒளியின் மொத்த பிரதிபலிப்பாகும்.

வெவ்வேறு பொருட்கள் வெவ்வேறு ஒளிவிலகல் குறியீடுகளைக் கொண்டுள்ளன, எனவே ஒளி பரப்புதலின் வேகம் வெவ்வேறு ஊடகங்களில் மாறுபடும். ஒளிவிலகல் குறியீடு n, n = c/v ஆல் குறிப்பிடப்படுகிறது, இங்கு c என்பது வெற்றிடத்தில் வேகம் மற்றும் v என்பது நடுத்தரத்தில் பரப்புதல் வேகம் ஆகும். அதிக ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட ஒரு ஊடகம் ஒளியியல் அடர்த்தியான ஊடகம் என்று அழைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட ஒரு ஊடகம் ஒளியியல் சிதறல் ஊடகம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. மொத்த பிரதிபலிப்பு ஏற்படுவதற்கான இரண்டு நிபந்தனைகள்:
1. ஒளியியல் அடர்த்தியான நடுத்தரத்திலிருந்து ஒளியியல் சிதறிய நடுத்தரத்திற்கு பரிமாற்றம்
2. சம்பவம் கோணம் மொத்த பிரதிபலிப்பின் முக்கியமான கோணத்தை விட அதிகமாகவோ அல்லது சமமாகவோ உள்ளது
ஆப்டிகல் சிக்னல் கசிவைத் தவிர்ப்பதற்கும், பரிமாற்ற இழப்பைக் குறைப்பதற்கும், ஆப்டிகல் இழைகளில் ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்மிஷன் மொத்த பிரதிபலிப்பு நிலைமைகளின் கீழ் நிகழ்கிறது.

பகுதி 2. ஆப்டிகல் பரப்புதல் ஊடகத்தின் அறிமுகம் (ஃபைபர் ஆப்டிக்)

ஃபைபர் பார்வை அமைப்பு

மொத்த பிரதிபலிப்பு ஒளி பரப்புதலின் அடிப்படை அறிவைக் கொண்டு, ஆப்டிகல் இழைகளின் வடிவமைப்பு கட்டமைப்பைப் புரிந்துகொள்வது எளிது. ஆப்டிகல் ஃபைபரின் வெற்று இழை மூன்று அடுக்குகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: முதல் அடுக்கு மையமாகும், இது ஃபைபரின் மையத்தில் அமைந்துள்ளது மற்றும் அதிக தூய்மை சிலிக்கான் டை ஆக்சைடால் ஆனது, இது கண்ணாடி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. மைய விட்டம் பொதுவாக 9-10 மைக்ரான் (ஒற்றை முறை), 50 அல்லது 62.5 மைக்ரான் (மல்டி-மோட்) ஆகும். ஃபைபர் கோர் அதிக ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒளியை கடத்தப் பயன்படுகிறது. இரண்டாவது அடுக்கு உறைப்பூச்சு: ஃபைபர் கோரைச் சுற்றி அமைந்துள்ளது, சிலிக்கா கிளாஸால் ஆனது (பொதுவாக 125 மைக்ரான் விட்டம் கொண்டது). உறைப்பூச்சின் ஒளிவிலகல் குறியீடு குறைவாக உள்ளது, இது ஃபைபர் மையத்துடன் மொத்த பிரதிபலிப்பு நிலையை உருவாக்குகிறது. மூன்றாவது பூச்சு அடுக்கு: வெளிப்புற அடுக்கு வலுவூட்டப்பட்ட பிசின் பூச்சு ஆகும். பாதுகாப்பு அடுக்கு பொருள் அதிக வலிமையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பெரிய தாக்கங்களைத் தாங்கும், ஆப்டிகல் ஃபைபரை நீர் நீராவி அரிப்பு மற்றும் இயந்திர சிராய்ப்புகளிலிருந்து பாதுகாக்கும்.

ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்மிஷன் இழப்பு

ஃபைபர் ஆப்டிக் பரிமாற்ற இழப்பு என்பது ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல்தொடர்புகளின் தரத்தை பாதிக்கும் மிக முக்கியமான காரணியாகும். ஆப்டிகல் சிக்னல்களின் விழிப்புணர்வை ஏற்படுத்தும் முக்கிய காரணிகள், பொருட்களின் உறிஞ்சுதல் இழப்பு, பரிமாற்றத்தின் போது சிதறல் இழப்பு மற்றும் ஃபைபர் வளைவு, சுருக்கம் மற்றும் நறுக்குதல் இழப்பு போன்ற காரணிகளால் ஏற்படும் பிற இழப்புகள் ஆகியவை அடங்கும்.

ஒளியின் அலைநீளம் வேறுபட்டது, மற்றும் ஆப்டிகல் இழைகளில் பரிமாற்ற இழப்பும் வேறுபட்டது. இழப்பைக் குறைப்பதற்கும், பரிமாற்ற விளைவை உறுதி செய்வதற்கும், விஞ்ஞானிகள் மிகவும் பொருத்தமான ஒளியைக் கண்டுபிடிப்பதில் உறுதியாக உள்ளனர். 1260nm ~ 1360nm இன் அலைநீள வரம்பில் உள்ள ஒளி சிதறலால் ஏற்படும் மிகச்சிறிய சமிக்ஞை விலகல் மற்றும் மிகக் குறைந்த உறிஞ்சுதல் இழப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. ஆரம்ப நாட்களில், இந்த அலைநீள வரம்பு ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் இசைக்குழுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது. பின்னர், நீண்ட கால ஆய்வு மற்றும் நடைமுறைக்குப் பிறகு, வல்லுநர்கள் படிப்படியாக குறைந்த இழப்பு அலைநீள வரம்பை (1260nm ~ 1625nm) சுருக்கமாகக் கூறினர், இது ஆப்டிகல் இழைகளில் பரவுவதற்கு மிகவும் பொருத்தமானது. எனவே ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல்தொடர்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஒளி அலைகள் பொதுவாக அகச்சிவப்பு இசைக்குழுவில் உள்ளன.

ஃபைபர் ஆப்டிக் வகைப்பாடு

மல்டிமோட் ஆப்டிகல் ஃபைபர்: பல முறைகளை கடத்துகிறது, ஆனால் பெரிய இன்டர் மோடல் சிதறல் டிஜிட்டல் சிக்னல்களை கடத்தும் அதிர்வெண்ணைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, மேலும் அதிகரிக்கும் பரிமாற்ற தூரத்துடன் இந்த வரம்பு மிகவும் கடுமையானதாகிறது. எனவே, மல்டிமோட் ஃபைபர் ஆப்டிக் டிரான்ஸ்மிஷனின் தூரம் ஒப்பீட்டளவில் குறுகியதாகும், பொதுவாக சில கிலோமீட்டர் மட்டுமே.
ஒற்றை பயன்முறை ஃபைபர்: மிகச் சிறிய ஃபைபர் விட்டம் கொண்ட, கோட்பாட்டளவில் ஒரு பயன்முறையை மட்டுமே கடத்த முடியும், இது தொலைதூர தகவல்தொடர்புக்கு ஏற்றது.

பகுதி 3. ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல்தொடர்பு அமைப்பின் செயல்பாட்டு கொள்கை

ஆப்டிகல் ஃபைபர் தொடர்பு அமைப்பு

மொபைல் போன்கள் மற்றும் கணினிகள் போன்ற பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் தகவல்தொடர்பு தயாரிப்புகள் மின் சமிக்ஞைகளின் வடிவத்தில் தகவல்களை அனுப்புகின்றன. ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புகளை நடத்தும்போது, ​​முதல் படி மின் சமிக்ஞைகளை ஆப்டிகல் சிக்னல்களாக மாற்றுவது, அவற்றை ஃபைபர் ஆப்டிக் கேபிள்கள் மூலம் கடத்துவது, பின்னர் தகவல் பரிமாற்றத்தின் நோக்கத்தை அடைய ஆப்டிகல் சிக்னல்களை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றுவது. அடிப்படை ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் சிஸ்டம் ஒரு ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்மிட்டர், ஆப்டிகல் ரிசீவர் மற்றும் ஒளியை கடத்துவதற்கான ஃபைபர் ஆப்டிக் சுற்று ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. நீண்ட தூர சமிக்ஞை பரிமாற்றத்தின் தரத்தை உறுதி செய்வதற்கும், பரிமாற்ற அலைவரிசையை மேம்படுத்துவதற்கும், ஆப்டிகல் ரிப்பீட்டர்கள் மற்றும் மல்டிபிளெக்சர்கள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல்தொடர்பு அமைப்பில் ஒவ்வொரு கூறுகளின் பணிபுரியும் கொள்கைக்கு ஒரு சுருக்கமான அறிமுகம் கீழே உள்ளது.

ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்மிட்டர்:மின் சமிக்ஞைகளை ஆப்டிகல் சிக்னல்களாக மாற்றுகிறது, முக்கியமாக சமிக்ஞை மாடுலேட்டர்கள் மற்றும் ஒளி மூலங்களால் ஆனது.

சிக்னல் மல்டிபிளெக்சர்:தம்பதிகள் வெவ்வேறு அலைநீளங்களின் பல ஆப்டிகல் கேரியர் சமிக்ஞைகளை ஒரே ஆப்டிகல் ஃபைபரில் பரிமாற்றத்திற்கு ஒரே ஆப்டிகல் ஃபைபரில், பரிமாற்ற திறனை இரட்டிப்பாக்குவதன் விளைவை அடைகிறார்கள்.

ஆப்டிகல் ரிப்பீட்டர்:பரிமாற்றத்தின் போது, ​​சமிக்ஞையின் அலைவடிவமும் தீவிரமும் மோசமடையும், எனவே அலைவடிவத்தை அசல் சிக்னலின் சுத்தமான அலைவடிவத்திற்கு மீட்டெடுத்து ஒளி தீவிரத்தை அதிகரிக்க வேண்டியது அவசியம்.

சிக்னல் டெமுல்டிப்ளெக்சர்:மல்டிபிளெக்ஸ் சிக்னலை அதன் அசல் தனிப்பட்ட சமிக்ஞைகளாக சிதைக்கவும்.

ஆப்டிகல் ரிசீவர்:பெறப்பட்ட ஆப்டிகல் சிக்னலை மின் சமிக்ஞையாக மாற்றுகிறது, முக்கியமாக ஒரு ஃபோட்டோடெக்டர் மற்றும் ஒரு டெமோடுலேட்டரால் ஆனது.

பகுதி 4. ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்பு நன்மைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்

ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்பு நன்மைகள்:

1. நீண்ட ரிலே தூரம், பொருளாதார மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு
10 ஜி.பி.பி.எஸ் (வினாடிக்கு 10 பில்லியன் 0 அல்லது 1 சிக்னல்கள்) தகவல்களை அனுப்புவதைக் கருதி, மின் தொடர்பு பயன்படுத்தப்பட்டால், சமிக்ஞையை ஒவ்வொரு சில நூறு மீட்டருக்கும் மறுபரிசீலனை செய்து சரிசெய்ய வேண்டும். இதனுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புகளைப் பயன்படுத்துவது 100 கிலோமீட்டருக்கும் அதிகமான ரிலே தூரத்தை அடைய முடியும். சமிக்ஞை சரிசெய்யப்படும் குறைவான முறை, குறைந்த செலவு. மறுபுறம், ஆப்டிகல் ஃபைபரின் பொருள் சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு ஆகும், இது ஏராளமான இருப்புக்களைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் செப்பு கம்பியை விட மிகக் குறைந்த செலவாகும். எனவே, ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் ஒரு பொருளாதார மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு விளைவைக் கொண்டுள்ளது.

2. விரைவான தகவல் பரிமாற்றம் மற்றும் உயர் தொடர்பு தரம்

எடுத்துக்காட்டாக, இப்போது வெளிநாடுகளில் நண்பர்களுடன் பேசும்போது அல்லது ஆன்லைனில் அரட்டையடிக்கும்போது, ​​ஒலி முன்பு போல பின்தங்கியிருக்கவில்லை. தொலைதொடர்பு சகாப்தத்தில், சர்வதேச தொடர்பு முக்கியமாக செயற்கை செயற்கைக்கோள்களை பரிமாற்றத்திற்கான ரிலேக்களாக நம்பியுள்ளது, இதன் விளைவாக நீண்ட பரிமாற்ற பாதைகள் மற்றும் மெதுவான சமிக்ஞை வருகை ஏற்படுகிறது. மற்றும் ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன், நீர்மூழ்கிக் கப்பல் கேபிள்களின் உதவியுடன், பரிமாற்ற தூரத்தை குறைத்து, தகவல் பரிமாற்றத்தை வேகமாக செய்கிறது. எனவே, ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புகளைப் பயன்படுத்துவது வெளிநாடுகளுடன் மென்மையான தகவல்தொடர்புகளை அடைய முடியும்.

3. வலுவான குறுக்கீடு எதிர்ப்பு திறன் மற்றும் நல்ல ரகசியத்தன்மை

மின்காந்த குறுக்கீடு காரணமாக மின் தொடர்பு பிழைகளை அனுபவிக்கக்கூடும், இது தகவல்தொடர்பு தரம் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும். இருப்பினும், ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் மின் சத்தத்தால் பாதிக்கப்படுவதில்லை, இது பாதுகாப்பானதாகவும் நம்பகமானதாகவும் இருக்கும். மொத்த பிரதிபலிப்பின் கொள்கை காரணமாக, சமிக்ஞை பரிமாற்றத்திற்கான ஆப்டிகல் ஃபைபருடன் முற்றிலும் மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, எனவே ரகசியத்தன்மை நல்லது.

4. பெரிய பரிமாற்ற திறன்
பொதுவாக, மின் தொடர்பு 10Gbps (10 பில்லியன் 0 அல்லது வினாடிக்கு 1 சிக்னல்கள்) தகவல்களை மட்டுமே கடத்த முடியும், அதே நேரத்தில் ஆப்டிகல் கம்யூனிகேஷன் 1TBPS (1 டிரில்லியன் 0 அல்லது 1 சிக்னல்கள்) தகவல்களை அனுப்ப முடியும்.

ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்பு பயன்பாடு

ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புக்கு பல நன்மைகள் உள்ளன, மேலும் இது அதன் வளர்ச்சியிலிருந்து நம் வாழ்வின் ஒவ்வொரு மூலையிலும் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளது. இணையத்தைப் பயன்படுத்தும் மொபைல் போன்கள், கணினிகள் மற்றும் ஐபி தொலைபேசிகள் போன்ற சாதனங்கள் அனைவரையும் தங்கள் பிராந்தியத்துடனும், முழு நாட்டினுடனும், உலகளாவிய தகவல்தொடர்பு நெட்வொர்க்குடனும் இணைக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, கணினிகள் மற்றும் மொபைல் போன்களால் வெளிப்படும் சமிக்ஞைகள் உள்ளூர் தகவல்தொடர்பு ஆபரேட்டர் அடிப்படை நிலையங்கள் மற்றும் நெட்வொர்க் வழங்குநர் கருவிகளில் சேகரிக்கப்படுகின்றன, பின்னர் அவை நீர்மூழ்கிக் கப்பல் கேபிள்களில் உள்ள ஃபைபர் ஆப்டிக் கேபிள்கள் மூலம் உலகின் பல்வேறு பகுதிகளுக்கு அனுப்பப்படுகின்றன.

வீடியோ அழைப்புகள், ஆன்லைன் ஷாப்பிங், வீடியோ கேம்கள் மற்றும் அனைத்தையும் பார்ப்பது போன்ற தினசரி நடவடிக்கைகளை உணர்தல் திரைக்குப் பின்னால் அதன் ஆதரவையும் உதவியையும் நம்பியுள்ளது. ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகளின் தோற்றம் நம் வாழ்க்கையை மிகவும் வசதியாகவும் வசதியாகவும் ஆக்கியுள்ளது.