फ़ाइबर ऑप्टिक्स के 50 वर्ष: कम हानि वाले फ़ाइबर का आविष्कार

Dec 19, 2023

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1970 में, दुनिया डेटा और संचार विस्फोट के कगार पर थी।
नए आविष्कारों के कारण लंबी दूरी तक डेटा संचारित करने की आवश्यकता पैदा होने लगी। 1969 के अंत में, अमेरिकी रक्षा विभाग ने ARPAnet विकसित किया, जो इंटरनेट का अग्रदूत था जिसने सबसे पहले पेंटागन और विश्वविद्यालय प्रयोगशालाओं को जोड़ा। डिजिटल उपकरण जैसी कंपनियां पहले फ्रिज के आकार के माइक्रो कंप्यूटर बनाने में व्यस्त थीं, जो कमरे के आकार के मेनफ्रेम से छोटे और सस्ते थे, जिसका अर्थ था कि अधिक कंपनियां डेटा के माध्यम से अपना व्यवसाय चला सकती थीं। पहले एटीएम आदिम थे। मशीन की पढ़ने की क्षमता का समर्थन करने के लिए, पेपर अनुदेश प्लेटों को थोड़े से रेडियोधर्मी तत्वों से भरा गया था और ग्राहकों की बैंकिंग जानकारी को इंटरनेट पर भेजने के लिए आवश्यक था। एक साल बाद, रे टॉमलिंसन नाम के एक कंप्यूटर प्रोग्रामर ने दुनिया का पहला ई-मेल भेजा और नाम और पते को अलग करने के लिए @ प्रतीक का उपयोग करना शुरू किया।
वैश्विक व्यवसायों को भी एक-दूसरे से बात करने की आवश्यकता होने लगी, लेकिन तांबे की टेलीफोन लाइनें केवल सीमित संख्या में ही कॉल कर सकती थीं। ध्वनि की गुणवत्ता कमज़ोर है क्योंकि तारों में किसी व्यक्ति की आवाज़ को दोबारा बनाने के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं होती है। मांग आपूर्ति से इतनी अधिक हो गई है कि एक समय में अंतर्राष्ट्रीय कॉल की लागत $4 प्रति मिनट (2020 में $27 के बराबर) या अधिक हो गई है।
कम लागत पर बड़ी मात्रा में डेटा और बातचीत को लंबी दूरी तक प्रसारित करने की आवश्यकता बढ़ रही है। इस आवश्यकता को पूरा करने के लिए, एक प्रशंसनीय सिद्धांत शोधकर्ताओं के ध्यान में आया, जिसकी मदद चार्ल्स ने की, जो उस समय ब्रिटेन की मानक दूरसंचार प्रयोगशाला में भौतिक विज्ञानी थे।
"ऑप्टिकल फाइबर" शब्द 1960 के दशक में सामने आया। लेकिन इस शब्द का उपयोग मूल रूप से कैथोड रे ट्यूब (टेलीविजन देखने के लिए प्रयुक्त), कंप्यूटर सर्किट और चिकित्सा उपकरणों में ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का वर्णन करने के लिए किया गया था। यह तकनीक केवल कम दूरी पर ही काम करती है। जब दूरी लगभग 20 मीटर (लगभग 65 फीट) तक पहुँच जाती है, तो सिग्नल लगभग पूरी तरह से गायब हो जाता है।
काओ ने सबसे पहले सुझाव दिया था कि दुनिया ऑप्टिकल फाइबर की मध्यस्थता से प्रकाश के रूप में जुड़ी हो सकती है। 1966 में प्रकाशित एक मौलिक पेपर में, डॉ. काओ ने लिखा था कि ऑप्टिकल फाइबर सैद्धांतिक रूप से तांबे के तारों या रेडियो सिग्नलों से कहीं बेहतर हो सकते हैं। चुनौती कांच में मौजूद अशुद्धियाँ हैं, जो वैज्ञानिक संकेतों के "क्षीणन" का भी कारण बनती हैं। वैज्ञानिक "खोजने में कामयाब रहे हैं"कम हानि वाला ऑप्टिकल फाइबर," एक ग्लास जो प्रकाश की उल्लेखनीय हानि के बिना लंबी दूरी तक प्रकाश संचारित कर सकता है। काओ की परिकल्पना थी कि ग्लास को साफ करने से, पतले फाइबर बंडल न्यूनतम सिग्नल हानि के साथ लंबी दूरी पर बड़ी मात्रा में डेटा संचारित करने में सक्षम होंगे।
लेकिन कोई नहीं जानता था कि इतना शुद्ध रेशा कैसे बनाया जाता है। ब्रिटिश डाकघर, जो ब्रिटिश टेलीफोन प्रणाली के लिए जिम्मेदार था, ने एक नए प्रकार की उच्च क्षमता वाली केबल खोजने में मदद के लिए कॉर्निंग की ओर रुख किया। कॉर्निंग ने भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट मौरर को दो नए युवा शोधकर्ताओं का नेतृत्व करने के लिए नियुक्त किया: परियोजना पर काम करने के लिए प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी डोनाल्ड केक और ग्लास केमिस्ट पीटर शुल्ट्ज़।
हालाँकि, नवाचार का मार्ग कई असफल प्रयोगों की निराशा से बचने के लिए बाध्य है। इस समय के दौरान, वैज्ञानिकों ने प्रयोगों के लिए आवश्यक ग्लास घटकों को बनाने और शुद्ध करने के लिए विभिन्न डिज़ाइन आकारों और उत्पादन विधियों के आधार पर कई ग्लास संयोजनों और प्रयोगों की कोशिश की है। चुनौतियों में से एक थी दो प्रकार के ग्लास को एक फाइबर में संयोजित करना। प्रत्येक परीक्षण में, तकनीशियनों ने भट्टी में अगल-बगल रखे कांच के ब्लॉक से एक फाइबर निकाला, फिर एक फाइबर बनाने के लिए फाइबर को दूसरे से जोड़ा।
अगस्त 1970 में शुक्रवार की शाम को, केक परीक्षण के लिए टीम के नए ऑप्टिकल फाइबर के नए विकसित प्रोटोटाइप को डिवाइस में डालने के लिए तैयार हो रहा था। हालाँकि वह सप्ताहांत शुरू होने का इंतज़ार नहीं कर सकता, केक घर जाने से पहले नवीनतम परिणाम आज़माना चाहता है। वह माइक्रोस्कोप पर झुक गया और तेज रोशनी देखकर दंग रह गया। "यह अब तक मैंने देखा सबसे शानदार दृश्य था," केक ने बाद में वर्णन किया। प्रकाश हानि को डेसिबल में मापा जाता है, और डॉ. काओ का सिद्धांत केवल तभी काम करता है जब कांच की प्रकाश-वहन क्षमता 20 डेसिबल से कम की हानि दर्शाती है। नए फाइबर से गुजरने वाली प्रकाश की पल्स 16 से 17 डेसिबल के बीच होती है। केक ने कहा कि उन्होंने उस दिन अपनी प्रयोगशाला में एडिसन की आत्मा को महसूस किया और लिखा "वाह!" एक नोटबुक में. .
जैसा कि पेटेंट आवेदन में वर्णित है, एक "लाइट गाइड फाइबर" एक हैप्रकाशित तंतुजो तांबे के तार की तुलना में 65,000 गुना अधिक जानकारी ले सकता है। चार साल बाद, 1970 की गर्मियों में उस "वाह" क्षण को यूएस पेटेंट संख्या 3711,262 द्वारा शाश्वत बना दिया गया।
कॉर्निंग द्वारा बड़े पैमाने पर फाइबर ऑप्टिक्स का उत्पादन शुरू किए हुए नौ साल हो गए हैं। कंपनियों को समुद्र के नीचे फाइबर-ऑप्टिक केबल का उपयोग शुरू करने में कई साल लग गए, जो महाद्वीपों को जोड़ेंगे और लोगों को संचार के लिए कम लागत वाला तरीका प्रदान करेंगे। फिर भी 1970 में अगस्त की वह दोपहर हमेशा एक संचार क्रांति की शुरुआत थी जो अंततः दुनिया को नया आकार देने में मदद करेगी।

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