फाइबर ऑप्टिक दुनिया में 'रंग पैलेट': ऑप्टिकल मॉड्यूल की संचरण दूरी में बहुत अधिक अंतर क्यों होता है

फाइबर ऑप्टिक संचार की दुनिया में, प्रकाश तरंगदैर्ध्य का चयन रेडियो आवृत्ति ट्यूनिंग और चैनल चयन जैसा है। केवल सही "चैनल" चुनकर ही सिग्नल को स्पष्ट और स्थिर रूप से प्रेषित किया जा सकता है। कुछ ऑप्टिकल मॉड्यूल की संचरण दूरी केवल 500 मीटर क्यों होती है, जबकि अन्य सैकड़ों किलोमीटर तक फैल सकते हैं? रहस्य प्रकाश की उस किरण के 'रंग' में निहित है - अधिक सटीक रूप से, प्रकाश की तरंगदैर्ध्य में।

आधुनिक ऑप्टिकल संचार नेटवर्क में, विभिन्न तरंगदैर्ध्य वाले ऑप्टिकल मॉड्यूल पूरी तरह से अलग-अलग भूमिकाएँ निभाते हैं। 850nm, 1310nm और 1550nm की तीन मुख्य तरंगदैर्ध्य ऑप्टिकल संचार का मूलभूत ढाँचा बनाती हैं, जिसमें संचरण दूरी, हानि विशेषताओं और अनुप्रयोग परिदृश्यों के संदर्भ में श्रम का स्पष्ट विभाजन होता है।

1.हमें अनेक तरंगदैर्ध्यों की आवश्यकता क्यों है?

ऑप्टिकल मॉड्यूल में तरंगदैर्ध्य विविधता का मूल कारण फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन में दो प्रमुख चुनौतियों में निहित है: हानि और फैलाव। जब ऑप्टिकल सिग्नल ऑप्टिकल फाइबर में प्रेषित होते हैं, तो माध्यम के अवशोषण, प्रकीर्णन और रिसाव के कारण ऊर्जा क्षीणन (हानि) होता है। साथ ही, विभिन्न तरंगदैर्ध्य घटकों की असमान प्रसार गति सिग्नल पल्स के विस्तार (फैलाव) का कारण बनती है। इसने बहु-तरंगदैर्ध्य समाधानों को जन्म दिया है:

•850nm बैंड:यह मुख्य रूप से मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर में काम करता है, जिसमें संचरण दूरी आमतौर पर कुछ सौ मीटर (जैसे ~ 550 मीटर) तक होती है, और यह छोटी दूरी के संचरण (जैसे डेटा केंद्रों के भीतर) के लिए मुख्य बल है।

•1310nm बैंड:मानक एकल-मोड फाइबर में कम फैलाव विशेषताओं को प्रदर्शित करता है, जिसमें दसियों किलोमीटर (जैसे ~ 60 किलोमीटर) तक की संचरण दूरी होती है, जो इसे मध्यम दूरी के संचरण की रीढ़ बनाती है।

•1550nm बैंड:सबसे कम क्षीणन दर (लगभग 0.19dB/किमी) के साथ, सैद्धांतिक संचरण दूरी 150 किलोमीटर से अधिक हो सकती है, जिससे यह लंबी दूरी और यहां तक ​​कि अल्ट्रा लंबी दूरी के संचरण का राजा बन जाता है।

तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन (WDM) तकनीक के उदय ने ऑप्टिकल फाइबर की क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि की है। उदाहरण के लिए, एकल फाइबर द्विदिशात्मक (BIDI) ऑप्टिकल मॉड्यूल संचारण और प्राप्तकर्ता सिरों पर विभिन्न तरंगदैर्ध्य (जैसे 1310nm/1550nm संयोजन) का उपयोग करके एकल फाइबर पर द्विदिशात्मक संचार प्राप्त करते हैं, जिससे फाइबर संसाधनों की महत्वपूर्ण बचत होती है। अधिक उन्नत सघन तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन (DWDM) तकनीक विशिष्ट बैंड (जैसे O-बैंड 1260-1360nm) में अत्यंत संकीर्ण तरंगदैर्ध्य अंतराल (जैसे 100GHz) प्राप्त कर सकती है, और एक एकल फाइबर दर्जनों या सैकड़ों तरंगदैर्ध्य चैनलों का समर्थन कर सकता है, जिससे कुल संचरण क्षमता Tbps स्तर तक बढ़ जाती है और फाइबर ऑप्टिक्स की क्षमता पूरी तरह से मुक्त हो जाती है।

2.ऑप्टिकल मॉड्यूल की तरंगदैर्ध्य का वैज्ञानिक रूप से चयन कैसे करें?

तरंगदैर्घ्य के चयन के लिए निम्नलिखित प्रमुख कारकों पर व्यापक विचार आवश्यक है:

संचरण दूरी:

छोटी दूरी (≤ 2 किमी): अधिमानतः 850nm (मल्टीमोड फाइबर)।
मध्यम दूरी (10-40 किमी): 1310nm (एकल-मोड फाइबर) के लिए उपयुक्त।
लंबी दूरी (≥ 60 किमी): 1550nm (एकल-मोड फाइबर) का चयन किया जाना चाहिए, या ऑप्टिकल एम्पलीफायर के साथ संयोजन में उपयोग किया जाना चाहिए।

क्षमता आवश्यकता:

पारंपरिक व्यवसाय: निश्चित तरंगदैर्ध्य मॉड्यूल पर्याप्त हैं।
बड़ी क्षमता, उच्च-घनत्व संचरण: DWDM/CWDM तकनीक की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, O-बैंड में संचालित एक 100G DWDM प्रणाली दर्जनों उच्च-घनत्व तरंगदैर्ध्य चैनलों का समर्थन कर सकती है।

लागत पर विचार:

निश्चित तरंगदैर्ध्य मॉड्यूल: प्रारंभिक इकाई मूल्य अपेक्षाकृत कम है, लेकिन स्पेयर पार्ट्स के कई तरंगदैर्ध्य मॉडल को स्टॉक करने की आवश्यकता है।
ट्यूनेबल तरंगदैर्ध्य मॉड्यूल: प्रारंभिक निवेश अपेक्षाकृत अधिक है, लेकिन सॉफ्टवेयर ट्यूनिंग के माध्यम से, यह कई तरंगदैर्ध्य को कवर कर सकता है, स्पेयर पार्ट्स प्रबंधन को सरल बना सकता है, और लंबे समय में, संचालन और रखरखाव की जटिलता और लागत को कम कर सकता है।

अनुप्रयोग परिदृश्य:

डेटा सेंटर इंटरकनेक्शन (डीसीआई): उच्च घनत्व, कम-शक्ति डीडब्ल्यूडीएम समाधान मुख्यधारा में हैं।
5G फ्रंटहॉल: लागत, विलंबता और विश्वसनीयता की उच्च आवश्यकताओं के साथ, औद्योगिक ग्रेड डिज़ाइन किए गए एकल फाइबर द्विदिशात्मक (BIDI) मॉड्यूल एक सामान्य विकल्प हैं।
एंटरप्राइज़ पार्क नेटवर्क: दूरी और बैंडविड्थ आवश्यकताओं के आधार पर, कम-शक्ति, मध्यम से छोटी दूरी के सीडब्ल्यूडीएम या निश्चित तरंगदैर्ध्य मॉड्यूल का चयन किया जा सकता है।

3.निष्कर्ष: तकनीकी विकास और भविष्य के विचार

ऑप्टिकल मॉड्यूल तकनीक का तेज़ी से विकास हो रहा है। वेवलेंथ सेलेक्टिव स्विच (WSS) और लिक्विड क्रिस्टल ऑन सिलिकॉन (LCoS) जैसे नए उपकरण ज़्यादा लचीले ऑप्टिकल नेटवर्क आर्किटेक्चर के विकास को गति दे रहे हैं। O-बैंड जैसे विशिष्ट बैंडों को लक्षित करने वाले नवाचार लगातार प्रदर्शन को बेहतर बना रहे हैं, जैसे कि पर्याप्त ऑप्टिकल सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो (OSNR) मार्जिन बनाए रखते हुए मॉड्यूल की बिजली खपत को काफ़ी कम करना।

भविष्य के नेटवर्क निर्माण में, इंजीनियरों को न केवल तरंगदैर्ध्य का चयन करते समय संचरण दूरी की सटीक गणना करने की आवश्यकता होती है, बल्कि बिजली की खपत, तापमान अनुकूलनशीलता, परिनियोजन घनत्व और पूरे जीवनचक्र संचालन और रखरखाव लागत का भी व्यापक मूल्यांकन करना होता है। उच्च विश्वसनीयता वाले ऑप्टिकल मॉड्यूल जो चरम वातावरण (जैसे -40 डिग्री सेल्सियस की भीषण ठंड) में दसियों किलोमीटर तक स्थिर रूप से काम कर सकते हैं, जटिल परिनियोजन वातावरण (जैसे दूरस्थ बेस स्टेशन) के लिए एक महत्वपूर्ण समर्थन बन रहे हैं।