অপটিক্যাল ফাইবার কাকে বলে : আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন কিভাবে ইমেল চোখের পলকে এক জায়গা থেকে অন্য জায়গায় পৌঁছায়, কীভাবে ইন্টারনেটের মাধ্যমে এক কম্পিউটার থেকে অন্য কম্পিউটারে ডেটা স্থানান্তরিত হয় এবং সারা বিশ্বে কীভাবে যোগাযোগ এত দ্রুত ঘটে। এই সব সম্ভব অপটিক্যাল ফাইবারের কারণে। কিন্তু আপনি কি জানেন অপটিক্যাল ফাইবার কাকে বলে এবং এটি কিভাবে কাজ করে?
অপটিক্যাল ফাইবার এমন একটি পাতলা তার যাতে আলোর মাধ্যমে ডাটা দ্রুত এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তর করা হয়। এর ব্যবহার আধুনিক যুগে এক নতুন বিপ্লব সৃষ্টি করেছে।
আজ, আপনি যদি আপনার কম্পিউটার বা মোবাইলে আমার এই নিবন্ধটি পড়ছেন, তবে এটি সম্ভব করার পিছনে রয়েছে এই অপটিক্যাল ফাইবার।
আজকের নিবন্ধে, আপনি অপটিক্যাল ফাইবার সম্পর্কে সম্পূর্ণ তথ্য পড়তে পাবেন, যেখানে আমরা অপটিক্যাল ফাইবার কী এবং এটি কীভাবে কাজ করে সে সম্পর্কে জানব। চল শুরু করা যাক…
Table of Contents
অপটিক্যাল ফাইবার কাকে বলে (What is Optical Fiber in Bengali)
অপটিক্যাল ফাইবার হল ড্রয়িং গ্লাস (সিলিকা) বা প্লাস্টিকের তৈরি একটি নমনীয়, স্বচ্ছ ফাইবার এবং এর ব্যাস মানুষের চুলের চেয়ে সামান্য বড়। এটি আলোর মাধ্যমে এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে ডেটা, ভয়েস এবং ছবি পাঠাতে ব্যবহৃত হয়।
অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে দীর্ঘ দূরত্বের ট্রান্সমিশন করা যায় এবং বৈদ্যুতিক তারের তুলনায় এটির ব্যান্ডউইথ (উচ্চতর ডেটা স্থানান্তর হার) রয়েছে।
এতে, ধাতব তারের পরিবর্তে ফাইবার ব্যবহার করা হয়, কারণ তাদের মাধ্যমে সংকেতগুলি কম ক্ষতি সহ দীর্ঘ দূরত্ব ভ্রমণ করতে পারে। উপরন্তু, তন্তুগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের জন্য অনাক্রম্য, ধাতব তারের একটি সাধারণ সমস্যা।
অপটিক্যাল ফাইবারে বিদ্যুৎ সঞ্চারিত হয় না, আলো সঞ্চারিত হয়, যার কারণে গতি খুব দ্রুত হয়। অপটিক্যাল ফাইবারের খরচ অন্যান্য তারের তুলনায় অনেক বেশি।
এর মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করা ডেটা আলোর গতিতে ভ্রমণ করে, যা প্রতি সেকেন্ডে তিন লাখ কিলোমিটার।
অপটিক্যাল ফাইবার কিভাবে কাজ করে?
নাম অনুসারে, অপটিক্যাল = অপটিক্যাল ফাইবার = ফাইবার, এটি একটি ফাইবার যা আলোর মাধ্যমে কাজ করে। এর মাধ্যমে ডাটা ট্রান্সফার করার জন্য ট্রান্সডিউসারের সাহায্যে ডাটাকে বৈদ্যুতিক সংকেত থেকে আলোক স্পন্দনে রূপান্তরিত করা হয় এবং তারপর এই আলোক স্পন্দনগুলোকে কেন্দ্রের মাধ্যমে এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে পাঠানো হয়।
আলোক স্পন্দন পাওয়ার সাথে সাথে ফটো-ট্রান্সডুসারের সাহায্যে তা আবার বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত হয়। কম্পিউটার এই বৈদ্যুতিক সংকেতগুলি (বাইনারী মান) বোঝে এবং আমরা তথ্য পাই।
অপটিক্যাল ফাইবার কোন নীতিতে কাজ করে?
অপটিক্যাল ফাইবার মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের নীতিতে কাজ করে। আলো যখন কেন্দ্রে প্রবেশ করে, এটি একটি জিগ-জ্যাগ আকারে এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে ভ্রমণ করে। এই সব শুধুমাত্র কোর এবং cladding কারণে উত্পন্ন মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের কারণে সম্ভব। এটি আরও গভীরভাবে বুঝতে হলে আপনাকে আলোর রশ্মি তত্ত্ব বুঝতে হবে।
অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন
অপটিক্যাল ফাইবার হল সেই তারগুলি যা আলো প্রেরণ করতে পারে। ফলস্বরূপ, এই তারগুলি পাতলা এবং নমনীয়। এগুলো অন্যান্য তারের মতো ধাতু দিয়ে তৈরি নয়, বরং বিশেষ ধরনের কাঁচ বা স্বচ্ছ প্লাস্টিকের তৈরি। সাধারণত অপটিক্যাল ফাইবারের গঠনে তিনটি অংশ থাকে:
1.কোর
2.ক্ল্যাডিং
3.জ্যাকেট
1. কোর – এটি হল সবচেয়ে ভিতরের অংশ যা কাচ বা স্বচ্ছ প্লাস্টিকের তৈরি। এটি খুব পাতলা, নমনীয় এবং নলাকার আকারে। এর মূল উদ্দেশ্য হল সম্পূর্ণ আলোকে ভিতরে রাখা এবং এটিকে তার অক্ষের সমান্তরালে গাইড করা।
যেহেতু এটি আলোক তরঙ্গের প্রথম বাহক এবং গাইড তাই একে অপটিক্যাল ওয়েভগাইড বলা যেতে পারে। তাই স্থানান্তর করা সমস্ত ডেটাতে অপটিক্যাল ফাইবারের এই অংশের উপর ভিত্তি করে ট্রান্সমিশন প্যারামিটার বা বৈশিষ্ট্য থাকবে।
2. ক্ল্যাডিং – এটি কোরের উপরে দ্বিতীয় স্তর। এটি স্বচ্ছ কাচ এবং প্লাস্টিকেরও তৈরি। তবে এতে ব্যবহৃত উপাদান কিছুটা আলাদা, তাই ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরণ সূচক কোরের তুলনায় কম। এর কাজ হল কোরের ভিতরে আলো রাখা।
ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরণ সূচক কোরের তুলনায় কম। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, ক্ল্যাডিং এর কোর এবং সীমানার মধ্যবর্তী গুরুত্বপূর্ণ কোণ অতিক্রম করে আলো প্রতিফলন তৈরি করে, যাকে মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন বলে। এর ভিত্তিতে অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ সম্ভব হয়।
3. জ্যাকেট – এটি কোর এবং ক্ল্যাডিং রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়। এটি তৈরি করতে নমনীয় এবং ঘর্ষণ-প্রতিরোধী প্লাস্টিক ব্যবহার করা হয়। সাধারণত জ্যাকেটের নীচে একটি দ্বিতীয় স্তর থাকে যাকে বাফার বলা হয়।
একসাথে এই বাফার এবং জ্যাকেট পরিবেশগত এবং শারীরিক ক্ষতি থেকে অপটিক্যাল ফাইবার রক্ষা করে।
অপটিক্যাল ফাইবার কত প্রকার (Types of Optical Fiber in Bengali)
সাধারণভাবে, তিন ধরনের অপটিক্যাল ফাইবার রয়েছে, যা নিম্নরূপ:
- Single Mode Optical fiber
- Multimode Optical fiber
- (i) Stepped Index Multimode Optical fiber
- (ii) Graded Index Multimode Optical fiber
- Microstructured Optical Fiber
1. Single Mode Optical fiber
নাম থেকে বোঝা যায়, এই ধরনের ফাইবারে আলোর একটি মাত্র মোড স্থানান্তরিত হয়। সহজ ভাষায়, এটি তার দৈর্ঘ্যে শুধুমাত্র একটি আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বহন করতে পারে। সাধারণত তরঙ্গদৈর্ঘ্য 1310nm বা 1550nm (ন্যানোমিটার)।
একক মোড অপটিক্যাল ফাইবার মাল্টি-মোড ফাইবারের চেয়ে ভালো কারণ এতে ব্যান্ডউইথ বেশি এবং ক্ষতি কম। এখানে মজার বিষয় হল যে সিঙ্গেল মোড ফাইবার মাল্টি মোড ফাইবারের চেয়ে পরে অস্তিত্বে এসেছে। যে কারণে তারা মাল্টিমোড তারের তুলনায় আরো সাম্প্রতিক।
এটিতে একটি ক্ষুদ্র কোর ব্যবহার করা হয় যার ব্যাস এটির মধ্য দিয়ে যাওয়া আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমান। এগুলোর মধ্যে আলো সোজা পথে চলে যার কারণে ক্ষতিও কম হয়। এটি সেই অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে দীর্ঘ দূরত্বের সংযোগের প্রয়োজন হয়।
2. Multimode Optical fiber
এই ধরনের অপটিক্যাল ফাইবারগুলিতে, আলো তাদের অক্ষ বরাবর একাধিক মোডে ভ্রমণ করে। এটি তাদের পুরু কোর ব্যাসের কারণে সম্ভব। মাল্টিমোড ফাইবারে আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য 850nm থেকে 1300nm এর মধ্যে।
মাল্টিমোড ফাইবারের ভিতরে তরঙ্গের প্রতিফলন প্রতিটি মোডের জন্য বিভিন্ন কোণে তৈরি করা হয়। ফলস্বরূপ, প্রতিফলনের সংখ্যা এই কোণের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। এটিতে একটি মোডও থাকতে পারে যেখানে আলো কোরকে আঘাত না করেই অতিক্রম করতে পারে। এবং একটি হালকা উচ্চতর মোডও হতে পারে যা উপযুক্ত অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের সাথে ভ্রমণ করে।
ঘটনা কোণ বরাবর সমস্ত মোড যা সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ঘটায় না ক্ল্যাডিং দ্বারা শোষিত হয়। যার ফলে লোকসানের সৃষ্টি হয়।
এটি উচ্চ-ক্রমের মোডগুলিও ধারণ করতে পারে, যে তরঙ্গগুলি ওয়েভগাইডের অক্ষের সাথে অত্যন্ত অনুপ্রাণিত হয় সেগুলি অনেকবার প্রতিফলিত করতে পারে। আসলে, অস্বাভাবিক কোণে বর্ধিত প্রতিফলনের কারণে, উচ্চ-অর্ডার মোডগুলি এমনকি কেবলে সম্পূর্ণরূপে হারিয়ে যেতে পারে।
লোয়ার-অর্ডার মোডগুলি মাঝারিভাবে ট্রান্সভার্স বা সম্পূর্ণ সোজা যা তুলনামূলকভাবে ভালো।
দুটি ধরণের মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবার রয়েছে, যা নিম্নরূপ:
(i) Stepped-Index Multimode Optical fiber – এতে মাল্টিমোডের মূলের প্রতিফলিত সূচক কেবলে একই থাকে।
(ii) Graded-Index Multimode Optical fiber – কোরের প্রতিসরাঙ্ক সূচক এর কেন্দ্র থেকে পৃষ্ঠ পর্যন্ত র্যাডিয়ালি পরিবর্তিত হয়।
গ্রেডেড ইনডেক্স মাল্টিমোড অপটিক্যাল ফাইবারের প্রয়োজন ছিল কারণ স্টেপড ইনডেক্স ফাইবারের তরঙ্গ বিভিন্ন সময়ে একই বিন্দুতে পৌঁছায়। কারণ সব মোডের বেগ ভিন্ন। যার কারণে আউটপুট সমসাময়িক হয় না এবং ব্যান্ডউইথ কমে যায়। একে বলা হয় ইন্টারমোডাল ডিসপারসন/ডিস্টরশন।
গ্রেডেড-ইনডেক্সড ফাইবারের মাধ্যমে এই সমস্যাটি হ্রাস করা হয়। যেহেতু প্রতিসরণ সূচকটি তেজস্ক্রিয়ভাবে পরিবর্তিত হয়, উচ্চ-ক্রম মোডগুলি নিম্ন ক্রম মোডগুলির দিকে বাঁক করে এবং ফলস্বরূপ তরঙ্গগুলি একই সময়ে একই বিন্দুতে পৌঁছায়।
3. Microstructure Optical Fibres
এগুলি হল নতুন ধরনের অপটিক্যাল ফাইবার, যা আলোর মাধ্যমে যোগাযোগের জন্য সম্পূর্ণ ভিন্ন ধারণা ব্যবহার করে। উপরে উল্লিখিত অপটিক্যাল ফাইবারগুলির মধ্যে, আলো মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন এবং কোর এবং ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরাঙ্ক সূচকের কারণে ভ্রমণ করে।
কিন্তু মাইক্রোস্ট্রাকচার অপটিক্যাল ফাইবারগুলিতে আলোকে ম্যানিপুলেট করার জন্য, ওয়েভগাইডের শারীরিক গঠন ন্যানো-স্কেল স্তরে ব্যবহার করা হয়। মাইক্রোস্ট্রাকচার অপটিক্যাল ফাইবারগুলির নিম্নলিখিত প্রকার রয়েছে:
- Photonic Crystals
- Air-Clad বা Double Clad Fibers
- Fresnel Fibers
অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার কি কি (Uses of Optical Fiber in Bengali)
অপটিক্যাল ফাইবারের কিছু ব্যবহার নিম্নরূপ:
- অপটিক্যাল ফাইবার টেলিকমিউনিকেশন এবং কম্পিউটার নেটওয়ার্কিং এর মাধ্যম হিসাবে ব্যবহৃত হয় কারণ এটি নমনীয় এবং একটি তারের মত বান্ডিল করা যায়। এটি দীর্ঘ দূরত্বের যোগাযোগে আরও উপকারী।
- ফাইবার রিমোট সেন্সিং-এও ব্যবহৃত হয়। কিছু অ্যাপ্লিকেশনে, অপটিক্যাল ফাইবার নিজেই একটি সেন্সর হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
- নমনীয় হওয়ার কারণে, তারা অস্ত্রোপচারের সময় শরীরের অভ্যন্তরীণ অংশে আলো প্রেরণ করতে ডাক্তারদের দ্বারা ব্যবহৃত হয়।
- অপটিক্যাল ফাইবার পাওয়ার ট্রান্সমিশনের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। এর জন্য আলোকে বিদ্যুতে রূপান্তর করতে ফটোভোলটাইক সেল ব্যবহার করা হয়।
অপটিক্যাল ফাইবারের সুবিধা (Advantages of Optical Fiber in Bengali)
অপটিক্যাল ফাইবারের কিছু সুবিধা নিম্নরূপ:
- উচ্চ ব্যান্ডউইথ – উচ্চ ব্যান্ডউইথের কারণে, অপটিক্যাল ফাইবারে ডেটা স্থানান্তর খুব দ্রুত ঘটে। এর ব্যান্ডউইথ সাধারণ তারের চেয়ে 10 থেকে 100 গুণ বেশি। এছাড়াও এটি আরও ডেটা প্রেরণ করতে পারে। তাই এটি দীর্ঘ দূরত্বের সংযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়।
- কম ক্ষতি – অপটিক্যাল ফাইবারে সংকেত পাঠাতে ধাতব তারের পরিবর্তে আলো ব্যবহার করা হয়। ফলে সিগন্যাল লস কম হয়।
- পাতলা এবং হালকা আকার – অপটিক্যাল ফাইবারের আকার আমাদের চুলের চেয়ে সামান্য বেশি এবং একই সাথে এটি হালকাও। তাই তাদের রক্ষণাবেক্ষণ খুব সহজ হয়ে যায়।
- ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ থেকে প্রতিরোধী – অপটিক্যাল ফাইবারগুলি সম্পূর্ণরূপে অন্তরক (অন্তরক) দিয়ে তৈরি। অতএব, তারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড দ্বারা প্রভাবিত হয় না এবং কোনও বাহ্যিক হস্তক্ষেপ ছাড়াই কাজ করে।
- আরও নিরাপদ – এটির মাধ্যমে ভ্রমণ করা ডেটা সম্পূর্ণ সুরক্ষিত। অপটিক্যাল ফাইবার থেকে ডেটা চুরি করা খুবই কঠিন কাজ। যে কারণে ডেটা চুরির ভয় নেই।
- শর্ট সার্কিটের কোন ঝুঁকি নেই – যেহেতু অপটিক্যাল ফাইবারে ডেটা স্থানান্তরের জন্য বিদ্যুতের পরিবর্তে আলো ব্যবহার করা হয়। এমতাবস্থায় শর্ট সার্কিটের কারণে তারের পুড়ে যাওয়ার আশঙ্কা নেই।
অপটিক্যাল ফাইবারের অসুবিধা (Disadvantages of Optical Fiber in Bengali)
- তামার তারের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল – অপটিক্যাল ফাইবার ইনস্টল করা তামার তারের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল। কারণ অপটিক্যাল ফাইবার স্থাপনে আরও যত্নের প্রয়োজন হয়।
- কঠিন ইনস্টলেশন – ফাইবার অপটিক তারের স্প্লিসিং একটি খুব কঠিন কাজ। আর বেশি বাঁকা হলে ভেঙ্গে যেতে পারে। ইনস্টলেশন বা নির্মাণের সময়, তাদের কাটা এবং ক্ষতির আশঙ্কা রয়েছে। সেজন্য এগুলো ইনস্টল করা খুবই কঠিন কাজ।
- মনোযোগ এবং বিচ্ছুরণ – সংক্রমণ দূরত্ব বাড়ার সাথে সাথে আলো দুর্বল হয়ে ছড়িয়ে পড়ে। এটি মোকাবেলা করার জন্য একটি অতিরিক্ত অপটিক্যাল উপাদান ব্যবহার করা হয় যেমন EDFA।
- মেরামত করা কঠিন – অপটিক্যাল ফাইবার কোথাও থেকে নষ্ট হয়ে গেলে বা অন্য কোনো সমস্যা হলে সেগুলো মেরামত করা কঠিন হয়ে পড়ে। এর জন্য প্রয়োজন দক্ষ কারিগর।
অপটিক্যাল ফাইবার কে আবিষ্কার করেন?
1840-এর দশকের গোড়ার দিকে ফরাসি উদ্ভাবক ড্যানিয়েল কোলাডন এবং জ্যাক ব্যাবিনেট দূরত্বে প্রতিসরণ দ্বারা সংক্রমণের পথপ্রদর্শক হওয়ার পর সংক্রমণের ধারণাটি অস্তিত্বে আসে।
1850-এর দশকের মাঝামাঝি, আইরিশ উদ্ভাবক জন টিন্ডাল একটি ঝর্ণা ব্যবহার করে অনুরূপ প্রদর্শন করেছিলেন। এই পরীক্ষাগুলির উপর ভিত্তি করে, উদ্ভাবক জন লগি বেয়ার 1925 সালে টেলিভিশন আবিষ্কার করেছিলেন।
1952 সালে, পদার্থবিজ্ঞানী নরিন্দর সিং কাপানি জন টিন্ডালের পরীক্ষাগুলির উপর ভিত্তি করে প্রথম বাস্তব অপটিক ফাইবার তারের উদ্ভাবন করেন। এর পরে, 1965 সালে, দুই ব্রিটিশ গবেষণা বিজ্ঞানী চার্লস কাও এবং জর্জ হকম্যান স্ট্যান্ডার্ড টেলিফোন এবং তারের সাথে কাজ করেছিলেন। তিনি দেখতে পান যে উত্পাদনের সময় ত্রুটির কারণে, আলোকবিজ্ঞানে ক্ষয়জনিত সমস্যা দেখা দিচ্ছে।
যদি এই টেন্যুয়েশন সমস্যাটি কাটিয়ে ওঠে, তবে অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগের জন্য ব্যবহারিক উপায় হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
এর পরে, 1970-এর দশকে, কর্নিং গ্লাস ওয়ার্কসের জন্য কাজ করা চার গবেষণা বিজ্ঞানী, রবার্ট মুরর, ডোনাল্ড কেক, পিটার শুল্টজ এবং ফ্র্যাঙ্ক জিমার, ক্ষয়জনিত সমস্যার সমাধান করেছিলেন।
উপসংহার
আশা করি অপটিক্যাল ফাইবার কাকে বলে এই নিবন্ধটি আপনার পছন্দ হয়েছে, যদি আপনি এই তথ্যগুলি পছন্দ করেন তবে আপনার বন্ধুদের সাথেও শেয়ার করুন।
