फाइबर फैलाव क्या है?

फाइबर फैलाव क्या है?

ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित ऑप्टिकल सिग्नल (पल्स) के विभिन्न आवृत्ति घटक या विभिन्न मोड घटक अलग-अलग गति से फैलते हैं, और एक निश्चित दूरी तक पहुंचने के बाद सिग्नल विरूपण (पल्स ब्रॉडिंग) अनिवार्य रूप से होगा। इस घटना को ऑप्टिकल फाइबर का फैलाव या फैलाव कहा जाता है। ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित ऑप्टिकल सिग्नल की एक निश्चित स्पेक्ट्रम चौड़ाई होती है, यानी ऑप्टिकल सिग्नल में कई अलग-अलग आवृत्ति घटक होते हैं। साथ ही, मल्टीमोड फाइबर में, ऑप्टिकल सिग्नल कई मोड से बना हो सकता है, यानी प्रत्येक आवृत्ति घटक कई मोड घटकों से बना हो सकता है।

ऑप्टिकल फाइबर फैलाव विभिन्न आवृत्ति घटकों और विभिन्न संचरण गति के साथ विभिन्न मोड घटकों के कारण सिग्नल विरूपण को संदर्भित करता है। डिजिटल ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली में, फैलाव ऑप्टिकल पल्स को विस्तृत करता है। जब फैलाव गंभीर होता है, तो ऑप्टिकल पल्स एक दूसरे को ओवरलैप कर देंगे, जिससे इंटर सिंबल इंटरफेरेंस और बिट एरर रेट बढ़ जाएगा। इसलिए, ऑप्टिकल फाइबर का फैलाव न केवल ऑप्टिकल फाइबर की संचरण क्षमता को प्रभावित करता है, बल्कि ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली की रिले दूरी को भी सीमित करता है।

जब प्रकाश ऑप्टिकल फाइबर में फैलता है, क्योंकि इसकी आवृत्ति एकल आवृत्ति नहीं होती है, कार्य मोड एकल कार्य मोड नहीं होता है, इसलिए प्रसार गति थोड़ी भिन्न होती है, जिसे फैलाव कहा जाता है। यदि मॉड्यूलेटेड तरंग एक डिजिटल पल्स है, तो डिमॉड्यूलेटेड सिग्नल की चौड़ाई का विस्तार किया जाएगा, जिससे बिट त्रुटि होगी और ट्रांसमिशन दर में सुधार सीमित हो जाएगा। जब मॉडुलन तरंग एक एनालॉग सिग्नल होता है, तो सिग्नल आवृत्ति में वृद्धि के साथ पता लगाने के बाद का स्तर कम हो जाता है, जो नॉनलाइनियर विरूपण दिखाता है और मौलिक तरंग के हार्मोनिक घटक को बढ़ाता है। ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क में CATV सिग्नल के प्रसारण से CSO और CTB इंडेक्स खराब हो जाते हैं। इन घटनाओं को ऑप्टिकल फाइबर की फैलाव विशेषताओं कहा जाता है, और बाद की फैलाव विशेषताओं को बैंडविड्थ विशेषताओं (या आवृत्ति विशेषताओं) भी कहा जाता है।

फाइबर फैलाव फाइबर में इनपुट सिग्नल के प्रसार की स्थिति को दर्शाता है, जो विभिन्न आवृत्ति घटकों या अलग-अलग गति से फैलने वाले ऑप्टिकल सिग्नल के विभिन्न मोड घटकों के कारण होने वाले सिग्नल विरूपण को संदर्भित करता है। इसमें मुख्य रूप से इंटरमॉडल फैलाव, रंगीन फैलाव और ध्रुवीकरण मोड फैलाव शामिल हैं।

इंटरमॉडल फैलाव

इंटरमॉडल फैलाव मल्टीमोड फाइबर और अन्य वेवगाइड में एक प्रकार का सिग्नल विरूपण तंत्र है। मल्टीमोड फाइबर में, विभिन्न घटना कोणों पर फाइबर में प्रवेश करने वाली प्रकाश किरणों को पथ या मोड के रूप में परिभाषित किया जाता है। प्रत्येक मोड के अलग-अलग संचरण पथ के कारण, संचरण गति (समूह गति) भी भिन्न होती है, इसलिए मोड के बीच ऑप्टिकल फाइबर टर्मिनल के बीच सिग्नल ट्रांसमिशन का समय अंतर होता है। सामान्य तौर पर, कुछ प्रकाश किरणें सीधे कोर (अक्षीय मोड) से होकर गुजरेंगी, जबकि अन्य क्लैडिंग / कोर सीमाओं के बीच आगे और पीछे परावर्तित होंगी और ज़िगज़ैग वेवगाइड के साथ प्रचारित होंगी, जैसा कि नीचे की आकृति में स्टेप इंडेक्स मल्टीमोड फाइबर में दिखाया गया है। तथ्य यह है कि एक बार जब प्रकाश अपवर्तित हो जाता है, तो इंटरमॉडल फैलाव/मोड फैलाव होता है। आईएमडी और संचरण पथ के बीच एक सकारात्मक संबंध है। कहने का तात्पर्य यह है कि, उच्च-क्रम मोड के कारण आईएमडी (जब किरण बड़े कोण पर प्रवेश करती है तो पथ लंबा होता है) निचले क्रम मोड के कारण होता है (जब किरण छोटे कोण पर प्रवेश करती है तो पथ छोटा होता है) कोण)।

मल्टीमोड फाइबर एक ही समय में प्रकाश प्रसार के 17 मोड तक समायोजित कर सकता है, और इसका इंटर मोड फैलाव सिंगल-मोड फाइबर की तुलना में बहुत अधिक है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सिंगल मोड फाइबर में सिंगल प्रोपेगेशन मोड होता है, यानी प्रकाश क्लैडिंग सीमा को प्रतिबिंबित किए बिना कोर (अक्षीय मोड) के साथ फैलता है, इसलिए कोई इंटर मोड फैलाव नहीं है।

हालांकि, अगर ग्रेडेड इंडेक्स मल्टीमोड फाइबर का इस्तेमाल किया जाता है तो स्थिति अलग होती है। यद्यपि प्रकाश भी विभिन्न तरीकों से फैलता है, कोर के असमान अपवर्तक सूचकांक के कारण, प्रकाश पथ अब एक सीधी रेखा नहीं बल्कि एक वक्र है, और प्रकाश की प्रसार गति भी बदल जाती है। इसलिए, उपयुक्त अपवर्तक सूचकांक वितरण का चयन करके इंटर मोड फैलाव को बहुत कम किया जा सकता है।

रंगीन फैलाव

रंगीन फैलाव ऑप्टिकल फाइबर में विभिन्न तरंग दैर्ध्य घटकों के विभिन्न समूह वेगों के कारण ऑप्टिकल पल्स चौड़ीकरण की घटना को संदर्भित करता है, जिसमें सामग्री फैलाव और वेवगाइड फैलाव शामिल हैं।

सामग्री फैलाव कोर सामग्री पर अपवर्तक सूचकांक की तरंग दैर्ध्य निर्भरता के कारण होता है, जबकि वेवगाइड फैलाव फाइबर पैरामीटर (कोर त्रिज्या, कोर और क्लैडिंग के बीच अपवर्तक सूचकांक अंतर) और सिग्नल तरंगदैर्ध्य पर मोड प्रसार स्थिरांक की निर्भरता के कारण होता है। कुछ आवृत्तियों पर, सामग्री फैलाव और वेवगाइड फैलाव शून्य रंगीन फैलाव के करीब तरंग दैर्ध्य प्राप्त करने के लिए एक दूसरे को रद्द कर सकते हैं।

वास्तव में, रंगीन फैलाव हमेशा प्रतिकूल नहीं होता है। प्रकाश विभिन्न तरंग दैर्ध्य या सामग्रियों में अलग-अलग गति से फैलता है, जिसके परिणामस्वरूप फाइबर में प्रकाश दालों का विस्तार या संपीड़न होता है, जिससे विभिन्न उद्देश्यों के लिए फाइबर का उत्पादन करने के लिए अपवर्तक सूचकांक प्रोफ़ाइल को अनुकूलित करना संभव हो जाता है। जी. 652 फाइबर एक उदाहरण है।

ध्रुवीकरण मोड फैलाव

ध्रुवीकरण मोड फैलाव (पीएमडी) ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश तरंग प्रसार की ध्रुवीकरण निर्भरता को दर्शाता है। वास्तविक ऑप्टिकल फाइबर में दो ध्रुवीकरण मोड एक दूसरे के लंबवत होते हैं। आदर्श रूप से, दो ध्रुवीकरण मोड में समान प्रकाश तरंग प्रसार विशेषताएं होनी चाहिए, लेकिन आम तौर पर बोलते हुए, विभिन्न ध्रुवीकरण मोड में थोड़ा अंतर होता है। यह प्रसार प्रक्रिया में तापमान, दबाव और अन्य कारकों के परिवर्तन या गड़बड़ी के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप दो ध्रुवीकरण मोड की अलग-अलग संचरण गति होती है, जिसके परिणामस्वरूप देरी और ध्रुवीकरण मोड फैलाव होता है।

फैलाव की भरपाई कैसे करें?

हालांकि फाइबर फैलाव सिग्नल को कमजोर नहीं करता है, यह फाइबर के अंदर सिग्नल की प्रसार दूरी को कम करता है और सिग्नल विरूपण का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, ट्रांसमीटर पर 1 नैनोसेकंड ऑप्टिकल पल्स को रिसीवर पर 10 नैनोसेकंड तक बढ़ाया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप सिग्नल प्राप्त नहीं किया जा सकता है और सामान्य रूप से डीकोड नहीं किया जा सकता है। इसलिए, DWDM और अन्य लंबी दूरी की ट्रांसमिशन प्रणालियों में फाइबर फैलाव को कम करना या फैलाव की भरपाई करना बहुत महत्वपूर्ण है। निम्नलिखित तीन आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली फैलाव क्षतिपूर्ति रणनीतियों और विधियों का परिचय देंगे।

फैलाव मुआवजा फाइबर

फैलाव क्षतिपूर्ति फाइबर (DCF) तकनीक का उपयोग करके, पारंपरिक फाइबर में नकारात्मक फैलाव फाइबर जोड़ा जा सकता है। फैलाव मुआवजा फाइबर की तुलना में, पारंपरिक फाइबर का फैलाव मूल्य बहुत बड़ा है और फैलाव सकारात्मक है, जिससे इस तरह के फाइबर में प्रकाश वितरण कम हो जाता है या गायब भी हो जाता है। इसमें एक नकारात्मक फैलाव मुआवजा फाइबर जोड़कर, पूरे फाइबर लाइन का कुल फैलाव लगभग शून्य हो सकता है, ताकि उच्च गति, बड़ी क्षमता और लंबी दूरी के संचार को प्राप्त किया जा सके। फैलाव मुआवजा फाइबर में तीन क्षतिपूर्ति तंत्र हैं, जिसमें पूर्व मुआवजा, मुआवजे के बाद और सममित मुआवजे शामिल हैं। 1310 एनएम फाइबर लिंक के उन्नयन में फैलाव मुआवजा फाइबर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो इसे 1550 एनएम पर चलाता है।

फाइबर ब्रैग झंझरी

फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (एफबीजी) फाइबर से बना एक प्रकार का परावर्तक उपकरण है, जो एक निश्चित दूरी के भीतर कोर अपवर्तक सूचकांक को संशोधित कर सकता है। 100 किमी ट्रांसमिशन सिस्टम में इस डिवाइस के इस्तेमाल से फैलाव प्रभाव को काफी कम किया जा सकता है। जब बीम फाइबर ब्रैग झंझरी से होकर गुजरता है, तो मॉड्यूलेशन की स्थिति को पूरा करने वाली तरंग दैर्ध्य प्रतिबिंबित होगी, और बाकी तरंग दैर्ध्य फाइबर के साथ फाइबर ब्रैग झंझरी से गुजरना जारी रखेगा। फैलाव मुआवजे के लिए फाइबर ब्रैग झंझरी का उपयोग करने के बहुत फायदे हैं, क्योंकि फाइबर ब्रैग झंझरी को कम सम्मिलन हानि और कम लागत वाले अन्य निष्क्रिय फाइबर उपकरणों के साथ एकीकृत किया जा सकता है। इसके अलावा, फाइबर ब्रैग झंझरी का उपयोग न केवल फैलाव मुआवजा फिल्टर के रूप में किया जा सकता है, बल्कि सेंसर, पंप लेजर के तरंग दैर्ध्य स्टेबलाइजर और संकीर्ण बैंड तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग जोड़ / घटाव फिल्टर के रूप में भी किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉनिक फैलाव मुआवजा

इलेक्ट्रॉनिक फैलाव मुआवजा (ईडीसी) इलेक्ट्रॉनिक फ़िल्टरिंग (जिसे इक्वलाइजेशन के रूप में भी जाना जाता है) का उपयोग करके ऑप्टिकल संचार लिंक में फैलाव मुआवजे की एक विधि है, जो कि संचार माध्यम में सिग्नल क्षीणन की भरपाई के लिए संचार चैनल में फ़िल्टरिंग है। इलेक्ट्रॉनिक फैलाव मुआवजा आमतौर पर अनुप्रस्थ फिल्टर द्वारा महसूस किया जाता है, जिसका आउटपुट देरी इनपुट की एक श्रृंखला का भारित योग है। यह प्राप्त सिग्नल की विशेषताओं के अनुसार फ़िल्टर वजन को स्वचालित रूप से समायोजित कर सकता है, यानी अनुकूली। इलेक्ट्रॉनिक फैलाव मुआवजे का उपयोग सिंगल-मोड फाइबर सिस्टम और मल्टी-मोड फाइबर सिस्टम में किया जा सकता है। इसके अलावा, इसे 10Gbit / S रिसीवर IC के लिए अन्य कार्यों के साथ जोड़ा जा सकता है। यह सिंगल-मोड फाइबर सिस्टम की ट्रांसमीटर लागत को काफी कम कर सकता है, और कम रिसीवर लागत हानि के साथ मल्टी-मोड फाइबर सिस्टम की ट्रांसमिशन दूरी को भी बढ़ा सकता है।

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