ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ

പ്രകാശത്തെ സംവഹിക്കാൻ കഴിവുള്ള സ്ഫടികത്തിന്റെയോ പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെയോ നാരുകളെയാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകൾ എന്നു പറയുന്നത്. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളുടെ രൂപകല്പനയെയും ഉപയോഗത്തെയും കുറിച്ചു പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണ് ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്സ്. ഉയർന്ന ബാൻഡ് വിഡ്ത്തുകളിൽ ദീർഘദൂര ആശയ വിനിമയം ഇവ സാധ്യമാക്കുന്നു. ലോഹചാലകങ്ങളേക്കാൾ പ്രസരണ നഷ്ടം കുറവാണെന്നതും ഇലക്ട്രോമാഗ്നറ്റിക് ഇന്റർഫെറൻസ് ഇവയെ ബാധിക്കില്ലെന്നതും ഇവയുടെ മേന്മയാണ്. ആശയ വിനിമയത്തിനുപയോഗിക്കുന്നതിനു പുറമെ പ്രകാശിത അലങ്കാര വസ്തുക്കൾ ഉണ്ടാക്കുന്നതിനും അനേകം നാരുകൾ കൂട്ടി ചേർത്ത് ദൃശ്യങ്ങൾ സംവഹിക്കുന്നതിനും ഇവ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന് പ്രധാനമായും രണ്ട് ഭാഗങ്ങളാണ് ഉള്ളത്. ഉള്ളിൽ ഉള്ള ഭാഗത്തെ കോർ എന്നും പുറമെയുള്ള ഭാഗത്തെ ക്ലാഡിങ്ങ് എന്നു പറയുന്നു. പ്രകാശത്തെ സംവഹിക്കുന്നതു കോർ ആണ്. പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം വഴി പ്രകാശം കോറിൽ നിന്നും പുറത്തു പോകാതെ സംവഹിക്കപ്പെടുന്നു. ഇവിടെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ഒരു വേവ് ഗൈഡ് ആയി വർത്തിക്കുന്നു.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകൾ തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുക എന്നത് സാധാരണ ലോഹ ചാലകങ്ങൾ തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിനേക്കാൾ സങ്കീർണ്ണമാണ്. ഇവ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിനായി പ്രത്യേക തരം കണക്റ്ററുകളും ഉണ്ട്.

പ്രവർത്തന തത്ത്വം
പ്രകാശത്തിന്റെ പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം എന്ന പ്രതിഭാസമാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ നാരുകൾ പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്. ഇവക്ക് സാധാരണ ഉള്ളിൽ ഒരു സാന്ദ്രത കൂടിയ പദാർഥം കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച നാരും, അതിനെ ചുറ്റി സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞ പദാർഥം കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച പാളിയും ഉണ്ടാകും. ഉള്ളിലെ കാമ്പിനെ കോർ എന്നും പുറംതോടിനെ ക്ലാഡിങ്ങ് എനും പറയുന്നു. കോറും ക്ലാഡിങ്ങും തമ്മിൽ നിശ്ചിതമായ അതിരുള്ള ഫൈബറുകളെ സ്റ്റെപ്പ് ഇൻഡക്സ് ഫൈബർ എന്നു വിളിക്കുന്നു. കോറും ക്ലാഡിങ്ങും തമ്മിലുള്ള സാന്ദ്രതാ വ്യത്യാസം പോടുന്നനെ സംഭവിക്കുന്നതിനു പകരം സാവധാനം ഇഴുകി ചേരുന്ന തരം ഫൈബറുകളെ ഗ്രേഡഡ്  ഇൻഡക്സ് ഫൈബർ എന്നും വിളിക്കുന്നു.  

അപവർത്തനാങ്കം (Refractive Index) 
പ്രകാശം ശൂന്യതയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്ന വേഗതയും ഒരു വസ്തുവിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുന്ന വേഗതയും തമ്മിലുള്ള അനുപാതമാണ് ആ വസ്തുവിന്റെ അപവർത്തനാങ്കം എന്നു പറയുന്നത്. തത്ത്വത്തിൽ ശൂന്യതയുടെ അപവർത്തനാങ്കം 1 ആയിരിക്കും. സാധാരണയായി ക്ലാഡിങ്ങിന്റെ അപവർത്തനാങ്കം 1.46 ഉം കോറിന്റെ അപവർത്തനാങ്കം 1.48 ഉം ഒക്കെയാണ് സ്വീകരിക്കാറുള്ളത്.

പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം 

രണ്ട് മാധ്യമങ്ങളെ തമ്മിൽ വേർതിരിക്കുന്ന ഒരു തലത്തിൽ സാന്ദ്രത കൂടിയ മാധ്യമത്തിൽ നിന്നും കുറഞ്ഞ മാധ്യമത്തിലേക്ക് ഒരു പ്രകാശ രശ്മി ഒരു ക്രിട്ടിക്കൽ കോണിനേക്കാൾ കൂടിയ കോണിൽ പതിച്ചാൽ ആ രശ്മി, സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞ മാധ്യമത്തിലേക്ക് കടന്നു പോകൂന്നതിനു പകരം തിരിച്ച് സാന്ദ്രത കൂടിയ മാധ്യമത്തിലേക്ക് തന്നെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കപ്പെടും. പ്രകാശത്തിന്റെ ഈ പ്രതിഭാസം ആണ് പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.
ഇവിടെ കോറിന്റെ സാന്ദ്രത ക്ലാഡിങ്ങിനേക്കാൾ കൂടുതലായതിനാൽ കോറിൽ നിന്നും ക്ലാഡിങ്ങിലേക്ക് പ്രകാശരശ്മികൾ നിശ്ചിത പതനകോണിൽ കൂടുതൽ ചെരിഞ്ഞു പതിക്കുമ്പോൾ ആ രശ്മി കോറിലേക്ക് തന്നെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. അങ്ങനെ പ്രകാശം കോറിലൂടെ തന്നെ സംവഹിക്കപ്പെടുന്നു.

ഉപയോഗങ്ങൾ

ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്ക് വാർത്താവിനിമയം

വളരെ അയവുള്ളതും, സന്ദേശങ്ങൾ വഹിക്കുന്ന കേബിൾ ആയും ഉപയോഗിക്കാവുന്നതു കാരണം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ വാർത്താവിനിമയത്തിനായും, കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ പരസ്‌പരം ബന്ധിപ്പിക്കാനും മറ്റുമായി ധാരാളം ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു. പ്രസരണ നഷ്ടം കൂടാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൽ കൂടി പ്രകാശം വളരെ ദൂരം സഞ്ചരിക്കും എന്ന ആനുകൂല്യം ഉള്ളത് കൊണ്ട് ദീർഘ ദൂര വാർത്താവിനിമയത്തിനായി ഇതു കൂടുതലായി ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു.  ദീർഘ ദൂര വാർത്താവിനിമയത്തിൽ സിഗ്നൽ പുനഃപ്രക്ഷേപണത്തിന്റെ അവശ്യം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൽ നന്നേ കുറവാണ്. 'ഒർബിറ്റൽ ആങ്കുലർ മോമെന്ടം മൾടിപ്ലെക്സിങ്ങ്' എന്ന സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് 400 Gbit/സെക്കന്റ്‌ വേഗതയിൽ സന്ദേശം അയക്കാമെന്ന്  ശാസ്ത്രഞ്ജന്മാർ 2013 ജൂണിൽ തെളിയിച്ചു. 

ഓരോ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കമ്പികളും വ്യത്യസ്തമായ  ശബ്‌ദതരംഗദൈർഘ്യം (വേവ്-ലെങ്ങ്ത് ഡിവിഷൻ മൽട്ടിപ്ലെക്സിങ്ങ് (ഡബ്ലെഉ. ഡി. എം) ) ഉപയോഗിച്ച് നിരവധി സന്ദേശങ്ങൾ ഒരേ സമയം വഹിക്കുന്നു. രേഖപ്പെടുത്തിട്ടുള്ളതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും വേഗത്തിൽ ഒറ്റ കമ്പിയിലൂടെ സന്ദേശം അയച്ചത്‌ 2011ൽ 101 Tbit/സെക്കന്റ്‌ വേഗതയിലാണ്. എന്നാൽ അനേകം കമ്പിയിലൂടെ ഏറ്റവും വേഗത്തിൽ സന്ദേശം അയച്ചത്‌ 2013ൽ 1.05 പെടബിറ്റ്/സെക്കന്റ്‌ വേഗതയിലാണ്. ഓഫീസിലും മറ്റും ചെറിയ ധൂരത്തെക്കുള്ള സന്ദേശം അയക്കാൻ ഏറ്റവും ഉചിതമായത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ആണ്. കാരണം അതു വൈദ്യുത കമ്പിയെക്കാളും ധാരാളം സന്ദേശം വഹിക്കും എന്നുള്ളത് തന്നെ. സാധാരണ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ ഒരു ശൃംഖലയിൽ കാറ്റെഗരി 5 ഇനത്തിൽ പെട്ട കമ്പികൾക്ക്‌ വഹിക്കാൻ കഴിയുന്നത്‌ 100 Mbit/s or 1 Gbit/s സ്പീഡ് സന്ദേശമാണ്. 

കൂടാതെ സന്ദേശ പ്രസരണ നഷ്ടം വളരെ കുറവും ആണ് എന്ന മേന്മ കൂടി ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർന് ഉണ്ട്.  വൈദ്യുതി, മറ്റു സന്ദേശങ്ങൾ വഹിക്കുന്ന കമ്പികൾ, ചുറ്റുപാടുമുള്ള ശബ്ദം എന്നിവ ഒന്നും തന്നെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർന് സന്ദേശ കൈമാറ്റത്തിൽ തടസ്സം നില്ക്കില്ല. കവചിതമായ ഫൈബർ കമ്പികൾ വിദ്യുച്ചക്തിയെ പ്രധിരോധിക്കുന്നതിനാൽ ഇതു വളരെ ഉയർന്ന വൈദ്യുത  മേഖലകളിൽ, അതായത് വൈദ്യുതി ഉത്പാധന കേന്ദ്രങ്ങളിലും, ഇടി-മിന്നൽ ഏല്ക്കാൻ സാധ്യതയുള്ള മേഖലകളിലും, സന്ദേശ കൈമാറ്റത്തിനായി ഉപയോഗിച്ച് വരുന്നു. കൂടാതെ ഹൈ ഡെഫനിഷൻ ടി.വി കളിലും മറ്റും ശബ്ദം ഡിജിറ്റൽ (ശബ്‌ദത്തെ ബൈനറി രൂപത്തിൽ പരിവർത്തനം ചെയ്‌ത്‌ ആവിഷ്‌ക്കരിച്ച സമ്പ്രദായമാണിത്‌) രൂപത്തിൽ പുറത്തുവിടാനും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.  
അവലംബം
 Gambling, W. A., "The Rise and Rise of Optical Fibers", IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 6, No. 6, pp. 1084–1093, Nov./Dec. 2000.
 Hecht, Jeff, Understanding Fiber Optics, 4th ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, NJ, USA 2002 (ISBN 0-13-027828-9).
 Mirabito, Michael M.A; and Morgenstern, Barbara L., The New Communications Technologies: Applications, Policy, and Impact, 5th. Edition. Focal Press, 2004. (ISBN 0-24-080586-0).
 Nagel S. R., MacChesney J. B., Walker K. L., "An Overview of the Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD) Process and Performance", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE-18, No. 4, p. 459, April 1982.
 Ramaswami, R., Sivarajan, K. N., Optical Networks: A Practical Perspective, Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 1998 (ISBN 1-55860-445-6).

പുറത്തേക്കുള്ള കണ്ണികൾ
 ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് സമിതി
 കണക്റ്ററുകളുടെ FOA കളർകോഡുകൾ
 "Fibers", ആർ.പി ഫോട്ടോണിക്സിലെ ഒരു ലേഖനം''
 ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്കുകളുടെ നിർമ്മാണം  വീഡിയോ
 "ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് സങ്കേതികത", 

Category:വാർത്താവിനിമയം
Category:പ്രകാശിക ഉപകരണങ്ങൾ