फाइबर ऑप्टिक माध्यम (Fiber Optic Medium)
एक फाइबर ऑप्टिक केबल में एक केंद्र ग्लास कोर होता है जिसके माध्यम से सिग्नल गुजरते हैं। यह एक ग्लास क्लैडिंग से घिरा हुआ है। कभी-कभी केबल ताकत बढ़ाने के लिए और क्लैडिंग के लिए समर्थन प्रदान करने के लिए क्लैडिंग को पीवीसी से घेर लिया जाता है। यह क्लैडिंग कभी-कभी केबल को अतिरिक्त ताकत देने के लिए धातु के फाइबर से घिरा होता है। यह अंत में एक बाहरी आवरण से घिरा हुआ है जिसे म्यान के रूप में जाना जाता है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।
एक फाइबर ऑप्टिक केबल में, विद्युत संकेतों को उपयुक्त प्रकाश संकेतों में परिवर्तित किया जाता है और इसके माध्यम से प्रेषित किया जाता है। एक एमिटर केबल के एक छोर से सिग्नल भेजता है और एक लाइट सेंसर (फोटो डिटेक्टर) इस संकेतों को महसूस करता है और फिर उसके डिजिटल समकक्ष में बदल देता है।
केबल के दोनों सिरों पर स्थित एक ट्रांसीवर है जहां सिग्नल को इलेक्ट्रिकल से लाइट सिग्नल और इसके विपरीत में परिवर्तित किया जाता है। फाइबर ऑप्टिक केबल अलग-अलग आकार में भिन्न कोर और क्लैडिंग व्यास के साथ उपलब्ध हैं। लेकिन सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला फाइबर ऑप्टिक केबल 62.5 / 125 माइक्रोमीटर है।
कोर का व्यास 62.5 माइक्रोमीटर है और क्लैडिंग 125 माइक्रोमीटर है। फाइबर ऑप्टिक केबल का उपयोग करने वाली लगभग सभी नेटवर्क प्रौद्योगिकियों को लोकप्रिय डुप्लेक्स फाइबर ऑप्टिक केबल बिछाने के लिए फाइबर की जोड़ी की आवश्यकता होती है।
रोशनी के दो स्रोत: फाइबर ऑप्टिक केबल के लिए लेजर और एलईडी का उपयोग किया जाता है। फाइबर ऑप्टिक केबल में, संकेतों को केवल एक दिशा में प्रेषित किया जा सकता है। तो, केबल के दो स्ट्रैंड्स, प्रत्येक में अलग-अलग क्लैडिंग में डेटा सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है।
केवलर फाइबर को शीथिंग सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है क्योंकि वे बेहद मजबूत होते हैं। केवलर फाइबर एक जैविक, मानव निर्मित फाइबर है जो स्टील की तुलना में पांच गुना अधिक मजबूत है।
यह हल्के वजन और उच्च शक्ति का एक फायदा है। यह रसायनों और आग को उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है और इस प्रकार संकेत को आराम से बचाता है।
फाइबर ऑप्टिक केबल प्रकाश संकेतों को संचारित करने के लिए कुल आंतरिक प्रतिबिंब के सिद्धांत का उपयोग करते हैं। माध्यमों के आधार पर एक प्रकाश की गति भिन्न होती है। किसी सामग्री में प्रकाश की गति के लिए निर्वात में प्रकाश की गति के अनुपात को अपवर्तक सूचकांक कहा जाता है।
क्लैडिंग का अपवर्तक सूचकांक कोर की तुलना में अधिक है। इस प्रकार प्रकाश तरंगें कोर के अंदर और पीछे उछलती हैं और इस प्रकार संकेत प्रेषित होते हैं। इस घटना को कुल आंतरिक प्रतिबिंब के रूप में जाना जाता है।
नीचे दी गई तालिका फाइबर ऑप्टिक केबल की विशेषताओं को सूचीबद्ध करती है:
| विशेषताएँ | विवरण |
|---|---|
| अधिकतम केबल खंड लंबाई | 2 k.m. – 100 k.m. |
| बैंडविड्थ | 100 Mbps – 1 Gbps |
| कनेक्टर प्रकार | ST, SC, SMA, MIC |
| लागत | सभी प्रकार के केबलों का सबसे महंगा |
| दखल अंदाजी | सभी प्रकार के केबलों में सर्वश्रेष्ठ |
फाइबर ऑप्टिक केबल्स का उपयोग और आवश्यकता ( Uses and Need of Fiber Optic Cables)
फाइबर ऑप्टिक केबल मुख्य रूप से वातावरण में उपयोग किए जाते हैं जो शोर और अन्य हस्तक्षेपों के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं क्योंकि ये केबल प्रकाश संकेतों को ले जाते हैं, वे किसी भी हस्तक्षेप की समस्याओं से ग्रस्त नहीं होते हैं।
ये केबल अत्यधिक सुरक्षित होते हैं क्योंकि वे किसी भी बाहरी सिग्नल का उत्सर्जन नहीं करते हैं। फाइबर ऑप्टिक केबल का उपयोग तांबे के तारों के बजाय निम्नलिखित विशेषताओं के कारण किया जाता है:
बैंडविड्थ ( Bandwidth ) – 100 एमबीपीएस से 1 जीबीपीएस तक की भारी मात्रा में डेटा वहन करता है।
खंड लंबाई (Segment length) – 2 किलोमीटर से 100 किलोमीटर की रेंज में पठनीय डेटा संकेतों को प्रसारित करता है। यह उपयोगकर्ता को लंबी दूरी पर डेटा संचारित करने की अनुमति देता है।
रुकावट (Interference) – सिक्योरिटी डेटा को गुप्त रूप से पढ़ा जाता है क्योंकि कोई भी विद्युत संकेत इन प्रकार के केबलों से नहीं गुजरता है। इन केबलों का उपयोग उन क्षेत्रों में किया जा सकता है जो शोर के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, उदाहरण के लिए, टीवी के पास। टावरों, रेडियो स्टेशनों, बिजली ट्रांसफार्मर। कॉपर केबल एक निश्चित सीमा तक हस्तक्षेप करने के लिए प्रवण होते हैं।
फाइबर ऑप्टिक केबलों की श्रेणियाँ (Categories of Fiber Optic Cables)
फाइबर ऑप्टिक केबल एक दिशा में संकेतों को ले जा सकते हैं। डेटा को केबल के एक छोर से और दूसरे छोर पर भेजा जाता है। डेटा सिग्नल को एक लाइट एमिटिंग डायोड (एलईडी) या लेजर का उपयोग करके भेजा जाता है।
राउंड को पूरा करने के लिए सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए, आपको केबल के दो स्ट्रैंड्स की आवश्यकता होगी। डेटा संचारित करने के लिए लाइट सिग्नल को चालू और बंद किया जाता है। विभिन्न प्रकार के फाइबर ऑप्टिक केबल उपलब्ध हैं।
आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो प्रकार के केबल इस प्रकार हैं:
सिंगल मोड (Single mode) –
एक प्रकार की केबल जिसमें पतले व्यास के साथ ग्लास फाइबर का केवल एक स्ट्रैंड होता है। कोर ग्लास का व्यास लगभग 8.3 से 10 माइक्रोमीटर है। केवल एक प्रकाश संकेत इसके माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है। सिंगल मोड फाइबर मल्टीमोड फाइबर की तुलना में सिग्नल क्षीणन के लिए अधिक प्रतिरोधी है।
इस प्रकार अधिक जानकारी लंबी दूरी पर प्रेषित की जा सकती है, संचरण की गति बढ़ रही है। फाइबर ऑप्टिक केबल जो लेजर का उपयोग करते हैं, उन्हें एकल मोड केबल के रूप में जाना जाता है। सिंगल मोड फाइबर ऑप्टिक केबल को चित्र में दिखाया गया है।
सिंगल मोड फाइबर ऑप्टिक केबल का लाभ यह है कि डेटा को उच्च गति पर प्रेषित किया जा सकता है। मल्टीमोड केबल्स की तुलना में सिंगल मोड फाइबर भी अधिक दूरी पर डेटा संचारित कर सकते हैं।
एकल मोड फाइबर का नुकसान यह है कि इसके माध्यम से केवल एक संकेत प्रेषित किया जा सकता है। दो संकेतों को संचारित करने के लिए आपको फाइबर ऑप्टिक केबल के दो स्ट्रैंड की आवश्यकता होती है।
मल्टी मोड (Multi mode) –
एक प्रकार की केबल जिसमें एक बड़ा व्यास के साथ एक ग्लास फाइबर होता है। प्रकाश संकेतों के कई तरीकों को इसके माध्यम से प्रचारित किया जा सकता है। यह एक 62.5 / 125 माइक्रोमीटर फाइबर केबल है। प्रकाश संकेतों को विभिन्न पथों और तरंग दैर्ध्य का उपयोग करके फाइबर में प्रेषित किया जाता है।
मल्टीमोड फाइबर कम दूरी पर डेटा प्रसारित करता है क्योंकि विभिन्न मोड लंबी दूरी पर फैलते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्षीणन होता है। एलईडी का उपयोग करने वाले फाइबर-ऑप्टिक केबल को मल्टीमोड केबल के रूप में जाना जाता है। मल्टी मोड फाइबर-ऑप्टिक केबल को चित्र में दिखाया गया है।
इस प्रकार की केबल का लाभ यह है कि आप एक ही फाइबर का उपयोग करके दो या अधिक संकेतों को प्रसारित कर सकते हैं। इस प्रकार के केबल का नुकसान यह है कि इस केबल का उपयोग करके लंबी दूरी पर डेटा प्रसारित नहीं किया जा सकता है।
चूंकि एक फाइबर का उपयोग करके दो या दो से अधिक सिग्नल प्रसारित किए जाते हैं, इसलिए ट्रांसमिशन मोड एकल मोड फाइबर ऑप्टिक केबल की तुलना में कम है। लेजर मोड का उपयोग करने वाली एकल मोड फाइबर-ऑप्टिक केबल में उच्च अंतरण दर के साथ लंबी दूरी तय करने की क्षमता होती है।
एकल मोड और मल्टीमोड फाइबर-ऑप्टिक केबल के बीच अंतर करना किसी तरह मुश्किल काम है। सिंगल मोड और मल्टी मोड फाइबर को उनके मूल व्यास के आधार पर विभेदित किया जा सकता है। सिंगल मोड फाइबर की तुलना में मल्टीमोड फाइबर में बड़ा कोर व्यास होता है।
आजकल मल्टीमोड केबल्स का उपयोग किया जाता है। तालिका दो फाइबर ऑप्टिक केबल गुणों के बीच अंतर को दर्शाती है कि वे एलईडी और लेजर का उपयोग कर रहे हैं या नहीं।
| संपत्ति | एलईडी | लेज़र |
|---|---|---|
| डेटा गति | कम | उच्च |
| मोड | मल्टीमोड | मल्टीमोड या सिंगल मोड |
| दूरी | कम | लंबा |
| जीवन काल | लंबा जीवन | छोटा जीवन |
| तापमान संवेदनशीलता | नाबालिग | ठोस |
| लागत | कम | उच्च |
फाइबर ऑप्टिक केबल के लिए कनेक्टर्स (Connectors for Fiber Optic Cables)
कनेक्टर एक यांत्रिक उपकरण है जो फाइबर-ऑप्टिक केबल या प्रकाश स्रोत से जुड़ा होता है। फाइबर-ऑप्टिक केबल को जोड़ने के लिए कई कनेक्टर्स का उपयोग किया जाता है। इन केबलों के साथ उपयोग किए जाने वाले कनेक्टर विभिन्न प्रकार के प्रकाश उत्सर्जक स्रोतों जैसे लेज़र और एल ई डी के साथ-साथ उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के प्रकाश संवेदकों पर निर्भर करते हैं।
इन केबलों के साथ इस्तेमाल किए जाने वाले प्राथमिक प्रकार निम्न प्रकार हैं:
स्ट्रेट टिप (एसटी) Straight Tip (ST) –
यह एटी एंड टी द्वारा विकसित किया गया था। फाइबर-ऑप्टिक केबल के साथ इस्तेमाल किया जाने वाला एक लोकप्रिय कनेक्टर और गीगाबिट इटरनेट्स या बैकबोन में उपयोग किया जाता है। व्यक्तिगत फाइबर को ऑप्टिकल उपकरणों में जोड़ता है।
एसटी का उपयोग एकल और मल्टीमोड फाइबर दोनों के लिए किया जा सकता है। फाइबर से इस कनेक्टर को सम्मिलित करना और निकालना आसान है। एसटी और एसटी- II नाम के दो प्रकार के कनेक्टर हैं। यह एक BNC T कनेक्टर के समान है। ST कनेक्टर वाणिज्यिक और कार्यालय वातावरण में अच्छा काम करते हैं।
एक सीधा टिप कनेक्टर चित्रा में दिखाया गया है।
उप-लघु प्रकार ए (एसएमए) Sub-Miniature Type A (SMA) –
एक कनेक्टर को परिभाषित करता है जो प्रत्येक फाइबर स्ट्रैंड के लिए दो व्यक्तिगत कनेक्टर का उपयोग करता है। एसएमए एसटी के समान दिखता है, लेकिन एक थ्रेडेड बाहरी शेल का उपयोग करता है।
इस प्रकार का कनेक्शन अधिक बीहड़ है, विशेष रूप से कंपन के तनाव के तहत। SMAs दो संस्करणों में उपलब्ध हैं: 905 और 906, एक उप-लघु प्रकार A कनेक्टर को चित्र में दिखाया गया है।
सब्सक्राइबर / स्टैंडर्ड कनेक्टर (एससी) Subscriber/Standard Connector (SC) –
एक प्रकार का कम लागत वाला कनेक्टर जो 100 बेस-एफएक्स फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क में उपयोग किया जाता है और इसे डिवाइस में धकेला जा सकता है और इसे खींचकर निकाला जा सकता है। यह दो टुकड़ों को सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए दो स्लॉट्स के साथ एक एक टुकड़ा घटक है। यह वीडियो या ऑडियो प्लग के समान है।
SC कनेक्टर ST और उप-लघु प्रकार A (SMA) कनेक्टर से छोटा होता है और RJ-45 UTP कनेक्टर के समान आकार का होता है। SC कनेक्टर को स्थापित करना मुश्किल है। एक ग्राहक संबंधक चित्र में दिखाया गया है।
मध्यम इंटरफ़ेस कनेक्टर (एमआईसी) Medium Interface Connector (MIC) –
एक एससी की तरह एक टुकड़ा घटक है। इस प्रकार के कनेक्टरों का उपयोग एफडीडीआई वास्तुकला में किया जाता है।
एक एकल एमआईसी कनेक्टर में दो फाइबर होते हैं और इसे बंद किया जाता है ताकि प्लग और सॉकेट केवल एक ही रास्ता संलग्न कर सकें।
एमआईसी कनेक्टर का उपयोग वायरिंग हब और लैन एडेप्टर के कई ब्रांडों में भी किया जाता है। एक मध्यम इंटरफ़ेस कनेक्टर चित्रा में दिखाया गया है।
फाइबर जैक (Fiber Jack) –
एक कनेक्टर को परिभाषित करता है जो एक स्नैप लॉक कनेक्टर में दो फाइबर संलग्न करता है। स्नैप लॉक मौजूदा वायरिंग में एक अतिरिक्त केबल को जोड़ने का एक आसान और त्वरित तरीका प्रदान करता है। फाइबर जैक आरजे -45 कनेक्टर के समान है। फाइबर जैक कनेक्टर को चित्र में दिखाया गया है।
फाइबर ऑप्टिक केबलों का विभाजन (Splicing of Fiber Optic Cables)
स्प्लिटिंग दो फाइबर-ऑप्टिक केबल के जुड़ने या जुड़ने को जोड़ता है। स्प्लिशिंग ट्रांसमिशन में खो जाने वाली प्रकाश तरंगों को कम करता है। एक क्षतिग्रस्त या टूटी हुई फाइबर ऑप्टिक केबल को पुनर्स्थापित करने के लिए स्प्लिइलिंग का भी उपयोग किया जाता है। दो प्रकार के मसाले होते हैं:
फ्यूजन स्प्लिसिंग (Fusion Splicing) –
मशीन के स्प्लिसिंग की इस विधि में दो फाइबर सिरों को संरेखित करने के लिए उपयोग किया जाता है। ग्लास के सिरों को गर्म करके या एक साथ वेल्डेड किया जाता है। यह तकनीक ट्रांसमिशन में होने वाले नुकसान को कम करती है।
मैकेनिकल स्प्लिसिंग (Mechanical Splicing) –
यह स्प्लिसिंग एक संरेखण उपकरण का उपयोग करके किया जाता है। ये उपकरण उचित संरेखण में तंतुओं को पकड़ते हैं। यह प्रकाश को एक फाइबर से दूसरे में जाने की अनुमति देता है।
फायदे और नुकसान (Advantages and Disadvantages) :
फाइबर-ऑप्टिक केबल में एक संकेत प्रकाश के रूप में प्रेषित होता है जबकि कॉपर केबल में इसे विद्युत प्रवाह के रूप में प्रेषित किया जाता है। फाइबर-ऑप्टिक केबल कॉपर केबल पर निम्नलिखित फायदे और नुकसान प्रदान करता है।
लाभ (Advantages) :
तांबे के तारों की तुलना में अधिक जानकारी ले जाने में सक्षम
बहुत अधिक डेटा दरों का समर्थन करता है
क्रॉस्टलॉक, EMI और RFI के लिए पूरी तरह से प्रतिरक्षा
तांबे के तारों की तुलना में वजन में बहुत छोटा और हल्का
रसायनों और वायुमंडलीय स्थितियों से अप्रभावित
बड़ी दूरी तय करता है
इस केबल को टैप करना अधिक कठिन है, जिससे यह सुरक्षा चिंताओं के साथ पर्यावरण के लिए एक अच्छा विकल्प है।
नुकसान (Disadvantages) :
फाइबर-ऑप्टिक तारों को स्थापित करना, कनेक्ट करना और मरम्मत करना मुश्किल है
तांबे के तारों की तुलना में महंगा और नाजुक
तांबे के तारों से अधिक नाजुक और विभाजित करने में मुश्किल
