ऑप्टिकल फाइबर एक उदाहरण प्रदान करते हैं कि कैसे वैज्ञानिक ज्ञान तकनीकी प्रगति में तब्दील हो जाता है, अंततः औसत व्यक्ति के लिए जीवन को आसान बना देता है। कई वर्षों से, फाइबर ऑप्टिक्स विद्युत संकेतों को प्रसारित करने के लिए संचार साधनों से जुड़ा हुआ है। मानव बाल के आकार के पतले तंतु का उपयोग टेलीफोन, इंटरनेट कनेक्शन, टीवी आदि को संचालित करने के लिए आवश्यक संकेतों की एक विस्तृत श्रृंखला को प्रसारित करने के लिए किया जा सकता है। बेशक, इसके उच्च प्रदर्शन के कारण, फाइबर ऑप्टिक्स ने न केवल उपयोग पाया है घरेलू जरूरतें।
ऑप्टिकल सिग्नल ट्रांसमिशन तकनीक
अपने आप में, सिग्नल ट्रांसलेटर के रूप में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग प्रकट ज्ञान का केवल एक हिस्सा है जिसे फाइबर ऑप्टिक्स के वैज्ञानिक खंड में खोजा जा रहा है। इस क्षेत्र के विशेषज्ञ सूचना के संचरण और प्रकाश के प्रसार का अध्ययन कर रहे हैं, और एक संदर्भ में, प्रकाश गाइड द्वारा एकजुट। उत्तरार्द्ध का उपयोग प्रकाश के वितरक और सूचना के ट्रांसमीटर दोनों के रूप में किया जाता है। वैसे, लेजर प्रौद्योगिकियों के विकास में आधुनिक रुझान एलईडी पर आधारित हैं। इस मामले में, एक और सवाल अधिक दिलचस्प है - कौन सी घटना फाइबर ऑप्टिक्स का आधार है? यह घटनाविभिन्न अपवर्तनांक वाले डाइलेक्ट्रिक्स के बीच इंटरफेस में (कुल) विद्युत चुम्बकीय विकिरण का आंतरिक प्रतिबिंब। इसके अलावा, सूचना वाहक एक विद्युत चुम्बकीय संकेत नहीं है, बल्कि एक कोडित प्रकाश प्रवाह है। पारंपरिक धातु केबल्स पर फाइबर ऑप्टिक केबल्स की श्रेष्ठता की डिग्री को समझने के लिए, एक बार फिर उनके बैंडविड्थ को संदर्भित करना उचित है। पहले से ही उल्लिखित फाइबर धागा, जिसकी मोटाई 0.5 मिमी से अधिक नहीं है, एक मात्रा में सूचना प्रसारित करने में सक्षम है कि साधारण तांबे की वायरिंग केवल 50 मिमी की मोटाई के साथ काम करेगी।
फाइबर-ऑप्टिक फैब्रिकेशन के तरीके
दो मुख्य तरीके हैं जिनके द्वारा ऑप्टिकल फाइबर का निर्माण किया जा सकता है। यह प्रीफॉर्म का उपयोग करके एक्सट्रूज़न और मेल्टिंग की एक तकनीक है। पहली तकनीक प्लास्टिक पर आधारित निम्न-गुणवत्ता वाली सामग्री प्राप्त करना संभव बनाती है, इसलिए आज इसका व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। दूसरी विधि को मुख्य और सबसे प्रभावी माना जाता है। एक प्रीफॉर्म एक प्रीफॉर्म है जो कि धागे को खींचने के लिए डिज़ाइन की गई संरचना में होता है। आधुनिक मानकों के अनुसार, पहिले कई दसियों मीटर ऊंचे हो सकते हैं। बाह्य रूप से, यह लगभग 10 सेमी के व्यास के साथ एक कांच की छड़ है, जिससे धागे का मूल पिघल जाता है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, तंतुओं के मिश्रण के साथ कोर को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जिसके बाद फिलामेंट्स बनते हैं। परिणामी सामग्री की लंबाई कई किलोमीटर तक पहुंच सकती है, हालांकि व्यास अपरिवर्तित रहता है - इसे स्वचालित नियामकों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग कहां किया जाएगा, इसके आधार पर सामग्रीयह कोटिंग्स के साथ पूर्व-उपचार किया जा सकता है जो रासायनिक और भौतिक सुरक्षा प्रदान करते हैं। जहां तक फिलामेंट खुद को मिलाता है, उनमें आमतौर पर पॉलीमाइड, एक्रिलेट और सिलिकॉन जैसी सामग्री शामिल होती है।
फाइबर डिजाइन की विशेषताएं
धागे का मध्य भाग कोर है - फाइबर का बहुत कोर, जो ऑपरेशन के दौरान प्रकाश फैलाएगा। कोर को बढ़े हुए प्रकाश अपवर्तक सूचकांकों की विशेषता है, जो विशेष एडिटिव्स द्वारा संशोधन के साथ ग्लास डोपिंग का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। उदाहरण के लिए, सिलिका फाइबर के लिए डोपेंट जैसे विशिष्ट अपवर्तक घटकों का उपयोग किया जाता है। बदले में, शेल कई कार्य करता है, जिनमें से मुख्य कोर की प्रत्यक्ष भौतिक सुरक्षा है। यह भाग अपवर्तन का प्रभाव भी प्रदान करता है, लेकिन न्यूनतम गुणांक के साथ। दो सामग्रियों के बीच की सीमा एक प्रकाश गाइड संरचना बनाती है जो प्रकाश के थोक को कोर से बचने की अनुमति नहीं देती है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि फाइबर ऑप्टिक्स की मूल बातें सामग्री को प्रकाश गाइड की किस्मों को संदर्भित करती हैं। अधिक सटीक होने के लिए, हम ढांकता हुआ वेवगाइड के बारे में बात कर रहे हैं जो प्रकाश संकेतों को प्रसारित करते हैं।
ऑप्टिकल फाइबर की किस्में
सबसे आम क्वार्ट्ज, प्लास्टिक और फ्लोराइड फाइबर हैं। क्वार्ट्ज फिलामेंट्स ऑक्साइड मेल्ट या संरचना में समान सामग्री पर आधारित होते हैं, जिसमें डोप्ड सिलिकॉन ऑक्साइड भी शामिल है। यह आधार लचीले और लंबे तंतुओं का उत्पादन करना संभव बनाता है जो अलग-अलग होते हैंऔर उच्च यांत्रिक शक्ति। प्लास्टिक-फाइबर ऑप्टिक्स पॉलिमर से बने होते हैं और, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, उच्च प्रदर्शन प्रदान नहीं कर सकते हैं। विशेष रूप से, ऐसे थ्रेड्स में डेटा हानि का उच्च प्रतिशत होता है, जो मांग वाले क्षेत्रों में उनके उपयोग को सीमित करता है। दूसरी ओर, प्लास्टिक फाइबर की सामर्थ्य घरेलू खंड पर केंद्रित दिशाओं में इस सामग्री की मांग को बनाए रखती है। फ्लोराइड ऑप्टिकल सामग्री के लिए, उनका आधार फ़्लोरोज़िरकोनेट और फ़्लोरोएल्यूमिनेट ग्लास पर आधारित है। ऑप्टिकल संचार प्रदान करने के लिए ये काफी आधुनिक और तकनीकी समाधान हैं, लेकिन संरचना में भारी धातुओं की सामग्री भी उनके उपयोग की अनुमति नहीं देती है, उदाहरण के लिए, चिकित्सा उद्योग में।
फाइबर मापने के उपकरण
ऑप्टिकल फाइबर किट में उपयोग किए जाने वाले सबसे आम उपकरण सेंसर और ब्रैग ग्रेटिंग्स हैं। फाइबर ऑप्टिक सेंसर कुछ निश्चित मूल्यों को ठीक करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण हैं जो इस समय सामग्री की स्थिति की विशेषता रखते हैं। उदाहरण के लिए, विभिन्न सेंसर यांत्रिक तनाव, तापमान, कंपन, दबाव और अन्य मात्राओं का पता लगा सकते हैं। अपने कार्य में ब्रैग झंझरी ऑप्टिकल विशेषताओं के करीब है। यह फाइबर कोर में एक अपरियोडिक अपवर्तन गड़बड़ी को ठीक करता है। यह माप आपको यह निर्धारित करने की अनुमति देता है कि विशिष्ट परिस्थितियों में सिग्नल संचारित करने में फाइबर ऑप्टिक्स कितना कुशल है। इसके अलावा, विशेषज्ञ ऑप्टिकल का उपयोग करते हैंपरावर्तक जो अपव्यय और प्रतिरोध को पंजीकृत करता है।
फाइबर-ऑप्टिक एम्पलीफायर और लेजर
यह फाइबर ऑप्टिक्स तकनीक के आधार पर विकसित सबसे उन्नत उत्पाद है। अन्य प्रकार के लेज़रों के विपरीत, ऑप्टिकल फिलामेंट्स के उपयोग से कॉम्पैक्ट और एक ही समय में कुशल उपकरण बनाना संभव हो जाता है। विशेष रूप से, फाइबर ऑप्टिक्स तकनीक ने शास्त्रीय लेजर उपकरणों को निम्नलिखित लाभों से बदलना संभव बना दिया है:
- हीट सिंक की क्षमता।
- उत्पादन विकिरण में वृद्धि।
- प्रभावी पम्पिंग।
- लेजर की उच्च विश्वसनीयता और स्थिरता।
- कम वजन के उपकरण।
बदले में, प्रकार के आधार पर एम्पलीफायरों का उपयोग होम नेटवर्क लाइनों में भी किया जा सकता है, जिससे मुख्य फाइबर लाइन का प्रदर्शन बढ़ जाता है। हालांकि, फाइबर ऑपरेशन का दायरा अधिक विस्तार से विचार करने योग्य है।
फाइबर ऑप्टिक्स किसके लिए प्रयोग किया जाता है?
ऐसे कई क्षेत्र हैं जिनमें फाइबर ऑप्टिक सामग्री का उपयोग किया जाता है। यह घरेलू उपयोग, दूरसंचार उपकरण और कंप्यूटर उपकरण के साथ-साथ चिकित्सा के कुछ क्षेत्रों सहित अत्यधिक विशिष्ट क्षेत्रों का क्षेत्र है। इनमें से प्रत्येक खंड के लिए विशेष फाइबर ऑप्टिक्स का उत्पादन किया जाता है। उदाहरण के लिए, टीवी या इंटरनेट सिग्नल प्रसारित करने के एक विशिष्ट साधन के रूप में आवेदन, मध्यम गुणवत्ता के सस्ते प्लास्टिक मॉडल तक सीमित है। लेकिन लेजर उपकरण और महंगे के लिएचिकित्सा उपकरण उच्च गुणवत्ता वाले क्वार्ट्ज फाइबर का उपयोग करते हैं, अतिरिक्त संशोधक के साथ भी प्रदान किए जाते हैं।
दवा में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग
ऐसे रेशों का उपयोग चिकित्सा उपकरणों और उपकरणों में किया जा सकता है। मानक तकनीक अपवर्तित प्रकाश तंतुओं पर आधारित एक विशेष उपकरण को पेश करने की संभावना का सुझाव देती है, जो शरीर के अंग में पहले से ही बाहरी टेलीविजन कैमरे को एक संकेत प्रेषित कर सकता है। फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग दवा में और प्रकाश सामग्री के रूप में किया जाता है। फाइबर मॉड्यूल से लैस उपकरण पेट, नासोफरीनक्स आदि की गुहाओं को दर्द रहित रूप से रोशन करना संभव बनाते हैं।
कंप्यूटर उपकरणों में ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग
शायद यह सबसे आम जगह है जिसमें ऑप्टिकल फाइबर ने अपना स्थान पाया है। आज, सूचना प्रसारित करने वाले व्यक्तिगत उपकरणों के बीच संचार लाइनें अब इसके बिना नहीं रह सकती हैं। बेशक, यह उन क्षेत्रों पर लागू होता है जिनमें वायरलेस कनेक्शन का उपयोग करना असंभव या अव्यवहारिक है, जो सक्रिय रूप से केबलों को भी बदल रहे हैं। उदाहरण के लिए, सबसे बड़ी दूरसंचार कंपनियां फाइबर ऑप्टिक्स का उपयोग करने वाले अंतरक्षेत्रीय बैकबोन नेटवर्क बिछा रही हैं। परिधीय उपकरणों और दूरसंचार सेवाओं के सामान्य उपभोक्ताओं को जोड़ने के लिए ऐसे चैनलों का उपयोग आपको नेटवर्क के बुनियादी ढांचे को बनाए रखने की वित्तीय लागतों को अनुकूलित करने की अनुमति देता है, और डेटा ट्रांसमिशन की दक्षता को भी बढ़ाता है।
फाइबर के नुकसान
दुर्भाग्य से, ऑप्टिकल धागे कमजोरियों के बिना नहीं हैं। हालांकि ऐसी वायरिंग का रखरखाव सस्ता है, बार-बार अपडेट की आवश्यकता की अनुपस्थिति का उल्लेख नहीं करने के लिए, सामग्री की लागत समान धातु समकक्षों की तुलना में बहुत अधिक है। इसके अलावा, कुछ मिश्र धातुओं में सीसा और जिरकोनियम अशुद्धियों की सामग्री के कारण फाइबर ऑप्टिक्स और दवा में इसका उपयोग बेहद सीमित है, जो मनुष्यों के लिए विषाक्त हैं। यह मुख्य रूप से उच्चतम गुणवत्ता वाले ग्लास मॉडल पर लागू होता है, प्लास्टिक वाले नहीं।
रूस में ऑप्टिकल फाइबर का उत्पादन
2015 में आयात प्रतिस्थापन कार्यक्रम के हिस्से के रूप में, मोर्दोविया में ऑप्टिकल फाइबर सिस्टम प्लांट खोला गया था। यह रूसी संघ में एकमात्र उद्यम है, जो वर्तमान में ऑप्टिकल फाइबर में घरेलू उपभोक्ताओं की जरूरतों को यथासंभव पूरा करने की कोशिश कर रहा है। 2015 तक, रूसी उद्योग भी फाइबर ऑप्टिक सामग्री के निर्माण में लगा हुआ था, लेकिन केवल व्यक्तिगत लक्षित परियोजनाओं के ढांचे के भीतर। आज भी कुछ हद तक यही स्थिति बनी हुई है। यदि किसी निश्चित कंपनी को फाइबर ऑप्टिक्स की आवश्यकता है और दवा में या दूरसंचार के क्षेत्र में इसका उपयोग आर्थिक रूप से उचित है, तो ऐसे कई कारखाने हैं जो व्यक्तिगत आधार पर ऐसे विशेष आदेशों पर काम करने के लिए तैयार हैं। हालांकि, निकट भविष्य में, केवल मोर्दोवियन संयंत्र उसी फाइबर ऑप्टिक केबल के सीरियल उत्पादन का उत्पादन करेगा। इसके अलावा, यह अभी तक मांग की मात्रा के अनुसार बाजार में आपूर्ति करने में सक्षम नहीं है। उत्पादों का एक महत्वपूर्ण अनुपात अभी भी अमेरिका और जापान से खरीदा जाता है। और यहां तक कि घरेलू उत्पादों का उत्पादन भी आयात पर किया जाता हैकच्चा माल।
निष्कर्ष
फाइबर ऑप्टिक उत्पाद लगभग 15-20 वर्षों से बाजार खंड के रूप में बन रहे हैं। इन वर्षों में, उपभोक्ता नए केबलों की खूबियों की सराहना करने में सक्षम रहा है, लेकिन प्रगति अभी भी स्थिर नहीं है। तकनीकी और भौतिक गुणों में सुधार के साथ, सामग्री के अनुप्रयोग के क्षेत्रों का भी विस्तार हो रहा है। नैनो टेक्नोलॉजी पर आधारित नवीनतम फाइबर, विशेष रूप से, तेल और गैस उद्योग और रक्षा उद्योग में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। बदले में, नॉनलाइनियर फाइबर ऑप्टिक्स वर्तमान में केवल वैचारिक, लेकिन प्रौद्योगिकी के बहुत ही आशाजनक क्षेत्रों का विकास कर रहा है। इनमें कम्प्रेशन लेजर पल्स, ऑप्टिकल सॉलिटॉन, अल्ट्राशॉर्ट ऑप्टिकल रेडिएशन आदि शामिल हैं। जाहिर है, संभावित खोजों के साथ सैद्धांतिक अनुसंधान के अलावा और विशुद्ध रूप से वैज्ञानिक ज्ञान के ढांचे के भीतर, नए विकास बाजार पर विभिन्न स्तरों के उपभोक्ताओं को नए प्रस्ताव देना भी संभव बनाएंगे।
