অপটিক্যাল ফাইবার কি? অপটিক্যাল ফাইবার কিভাবে কাজ করে

আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন কিভাবে ইমেল চোখের পলকে এক জায়গা থেকে অন্য জায়গায় পৌঁছে যায়, কীভাবে ইন্টারনেটের মাধ্যমে এক কম্পিউটার থেকে অন্য কম্পিউটারে ডেটা স্থানান্তরিত হয় এবং সারা বিশ্বে কীভাবে যোগাযোগ এত দ্রুত ঘটতে পারে। এই সব সম্ভব অপটিক্যাল ফাইবারের কারণে। কিন্তু আপনি কি জানেন অপটিক্যাল ফাইবার কি? এবং এটি কিভাবে কাজ করে?

অপটিক্যাল ফাইবার হল এমন একটি পাতলা তার যাতে আলোর মাধ্যমে ডাটা দ্রুত এক জায়গা থেকে অন্য জায়গায় স্থানান্তর করা হয়। এর ব্যবহার আধুনিক যুগে এক নতুন বিপ্লব সৃষ্টি করেছে। আজ আপনি আপনার যে কম্পিউটার বা মোবাইল যে ইন্টারনেট ব্যবহার করে এই নিবন্ধটি পড়ছেন তবে এটি সম্ভব করার পিছনে রয়েছে অপটিক্যাল ফাইবার।

আজকের নিবন্ধে, আমরা আপনাকে অপটিক্যাল ফাইবার সম্পর্কে সম্পূর্ণ তথ্য দেওয়ার চেষ্টা করেছি, যেখানে আমরা অপটিক্যাল ফাইবার কী এবং এটি কীভাবে কাজ করে সে সর্ম্পকে বিস্তারিত বলেছি। 

অপটিক্যাল ফাইবার কি? (What is Optical Fiber)

অপটিক্যাল ফাইবার হল ড্রয়িং গ্লাস (সিলিকা) বা প্লাস্টিকের তৈরি একটি নমনীয়, স্বচ্ছ ফাইবার এবং এর ব্যাস একটি মানুষের চুলের মত চিকন। এটিতে আলোর মাধ্যমে ডাটা (অডিও, ভিডিও, ইমেজ, ডকুমেনট) এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে স্থানান্তর।

অন্যভাবে বলা যায়:

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল হল সিলিকা গ্লাস বা প্লাস্টিকের তৈরি একটি তার, যা উচ্চ গতিতে ডেটা প্রেরণ করতে ব্যবহৃত হয়।

অপটিক্যাল ফাইবার দুটি শব্দের সমন্বয়ে গঠিত যেখানে অপটিক্যাল মানে আলো এবং ফাইবার মানে তার। অপটিক্যাল ফাইবারের আভিধানিক অর্থ হল আলোর তার। অপটিক্যাল ফাইবার হল কাঁচ বা প্লাস্টিকের তৈরি একটি পাতলা তার, যেখানে আলো ব্যবহার করে ডেটা প্রেরণ করা হয়।

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের গতি নরমাল ক্যাবল, কোএক্সিয়াল ক্যাবল বা টুইস্টেড পেয়ার ক্যাবলের চেয়ে অনেক বেশি । এটি একটি ব্রডব্যান্ড সংযোগ যেখানে খুব অল্প সময়ের ব্যবধানে 940 Mbps গতিতে ডেটা স্থানান্তর করা যায়। ফাইবার অপটিক্স কেবলে ডেটা আলোর গতির প্রায় 70 শতাংশ গতিতে ভ্রমণ করে।

এতে ধাতব তারের পরিবর্তে ফাইবার বা কাচের তন্তু ব্যবহার করা হয়, কারণ এর মাধ্যমে আলোর সাহায্যে ডাটা খুব দ্রত গতিতে এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্ত করা যায়। তদুপরি, তন্তুগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড দ্বারা কোন ক্ষতিগ্রস্থ হয় না।  যেখানে,ধাতব তারগুলিতে এটি একটি সাধারণ সমস্যা।

অপটিক্যাল ফাইবারে বিদ্যুতের কোনো সঞ্চালন হয় না, এখানে বিদ্যুতে পরিবর্তে আলো সঞ্চারিত হয়, যার কারণে এর গতিও খুব দ্রুত হয়। অপটিক্যাল ফাইবারের খরচ অন্যান্য তারের তুলনায় অনেক বেশি এবং এর মেইনটেনান্স কষ্টও একটু বেশি।

এর মধ্য দিয়ে চলাচল করা ডেটা আলোর গতিতে স্থানান্তর করে, যা প্রতি সেকেন্ডে তিন লাখ কিলোমিটার।

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যবলের ইতিহাস

1840-এর দশকে প্রথমবারের মতো, Daniel Colladon And Jacques Babinet তত্ত্ব দিয়েছিলেন যে আলো প্রতিসরণ দ্বারা পরিচালিত হতে পারে, একই নীতি ফাইবার অপটিক্সের কল্পনা করা হয়েছিল।

এর পরে, 1854 সালে, ব্রিটিশ বংশোদ্ভূত পদার্থবিদ John Tyndall প্রমাণ করেছিলেন যে আলো জলের বাঁকা স্রোতের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। যাতে এটি নিশ্চিত করা হয়েছিল যে আলো বাঁকানো যেতে পারে।

সময়ের সাথে সাথে এই ব্যবস্থা আরও বিকশিত হয়। 1960 সালে, ভারতীয়-আমেরিকান বিজ্ঞানী নরিন্দর সিং কাপানি প্রথমবারের মতো ফাইবার অপটিক্যাল কেবল আবিষ্কার করেন।

ধীরে ধীরে এই ক্যাবলের আরও বিকাশ ঘটে এবং গতির সাথে সাথে এর পরিধিও বাড়তে থাকে। আর এই ক্যাবলের সাহায্যে আজ সারা বিশ্ব সংযুক্ত হয়েছে। ইন্টারনেট তৈরিতে অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের অবদান খুবই গুরুত্বপূর্ণ।

অপটিক্যাল ফাইবার কিভাবে কাজ করে?

নাম অনুসারে, অপটিক্যাল = অপটিক্যাল ফাইবার = ফাইবার, এটি একটি ফাইবার ব্যা কাচের তন্তু আলোর মাধ্যমে কাজ করে। এর মাধ্যমে ডেটা স্থানান্তরের জন্য ট্রান্সডিউসারের সাহায্যে ডেটা বৈদ্যুতিক সংকেত থেকে আলোর সংকেতে রূপান্তরিত হয় এবং তারপর এই আলোক সংকেতগুলিকে এই ফাইবারের কোরের মাধ্যমে এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে পাঠানো হয়।

অপর প্রান্তে আলোক সংকেত পাওয়ার সাথে সাথে ফটো-ট্রান্সডুসারের সাহায্যে তা আবার বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত হয়। কম্পিউটার এই বৈদ্যুতিক সংকেতগুলি (বাইনারী মান) বোঝে এবং যা থেকে আমরা আমাদের প্রয়োজনিয় তথ্যসমুহ পাই।

অপটিক্যাল ফাইবার কোন নীতিতে কাজ করে?

অপটিক্যাল ফাইবার মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের (Total Internal Reflection) নীতিতে কাজ করে। আলো কোরে প্রবেশ করার সাথে সাথে এটি একটি zig-zag আকারে ভ্রমণ করে এবং এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে পৌঁছায়। কোর এবং ক্ল্যাডিংয়ের কারণে উদ্ভূত মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের কারণেই এটি সম্ভব। এটি আরও গভীরভাবে বুঝতে হলে আপনাকে আলোর রশ্মি তত্ত্ব বুঝতে হবে ।

অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন (Structure of optical fiber)

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের গঠন সম্পর্কে বলতে গেলে এতে তিন ধরনের স্তর রয়েছে। ভিতরের স্তরটিকে কোর বলা হয় এবং দ্বিতীয় স্তরটিকে ক্ল্যাডিং বলা হয় এবং শেষের স্তরকে বলা হয় জাকেট।

তথ্য বা ডাটা শুধুমাত্র ভিতরের স্তর বা কোর মাধ্যমে প্রেরণ করা হয়, এটি প্লাস্টিক বা কাচের হয়ে থাকে। পরবর্তী স্তরের ক্ল্যাডিংও প্লাস্টিক এবং কাচ দিয়ে তৈরি হয়ে থাকে।

ক্ল্যাডিংয়ের উপরে প্লাস্টিকের আরেকটি স্তর রয়েছে এবং তারপরে সবচেয়ে বাইরের স্তরটি রয়েছে যাকে বলা হয় আউটার জ্যাক। ক্ল্যাডিংয়ের বাইরের উভয় স্তরই তারের সুরক্ষা বাড়ায়।

নিচে এই তিনটি অংশ সম্পর্কে বিস্তারিত বর্ণনা করা হল:

1. কোর (Core)

2. ক্ল্যাডিং (Cladding)

3.জ্যাকেট(Jacket)

নিচের ইমেজটিতে ভালভাবে লক্ষ করুন তাহলে আপনাদের এই বিষয়টি আরো ক্লিয়ার হবে।

কোর(Core)

এটি সবচেয়ে ভিতরের অংশ যা কাচ বা স্বচ্ছ প্লাস্টিকের তৈরি। এটি অত্যন্ত পাতলা, নমনীয় এবং আকৃতিতে নলাকার। এর মূল উদ্দেশ্য হল সম্পূর্ণ আলোকে নিজের মধ্যে রাখা এবং এটিকে তার অক্ষের সমান্তরালে পরিচালিত করা।

যেহেতু এটিই আলোক তরঙ্গের প্রথম বাহক এবং গাইড তাই একে অপটিক্যাল ওয়েভগাইড বলা যেতে পারে। অতএব, স্থানান্তর করা সমস্ত ডেটাতে অপটিক্যাল ফাইবারের এই অংশের উপর ভিত্তি করে ট্রান্সমিশন প্যারামিটার বা বৈশিষ্ট্য থাকবে।

ক্ল্যাডিং (Cladding)

এটি কোরের উপরে দ্বিতীয় স্তর। এটি স্বচ্ছ কাচ এবং প্লাস্টিকেরও তৈরি। তবে এতে ব্যবহৃত উপাদানটি কিছুটা আলাদা, তাই ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরণ সূচক কোরের তুলনায় কম। এর কাজ হল কোরের ভিতরে আলো রাখা।

ক্ল্যাডিংয়ের প্রতিসরণ সূচক কোরের তুলনায় কম। এই অবস্থায়, আলো কোরের সীমানা এবং ক্ল্যাডিংয়ের মধ্যবর্তী ক্রিটিকাল কোণ অতিক্রম করে, যাকে মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন বলে। এর ভিত্তিতে অপটিক্যাল ফাইবারে ডাটা স্তনান্তর সম্ভব হয়।

জ্যাকেট (Jacket)

এটি কোর এবং ক্ল্যাডিংকে 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।

এই বাফার এবং জ্যাকেট উভয়ই একসাথে পরিবেশগত এবং ফিজিক্যাল ক্ষতি থেকে অপটিক্যাল ফাইবারকে রক্ষা করে।

অপটিক্যাল ফাইবার কত প্রকার (Type of Optical Fiber)

সাধারণত, দুই ধরনের অপটিক্যাল ফাইবার ক্যবল রয়েছে, এবং এই দুই ধরণের ক্যবল নেটওয়ার্কিং এর জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহার করা হয়ে থাকে যা নিম্নরূপ:

1. Single Mode Optical fiber
2. Multimode 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 লস কম। এখানে মজার ব্যাপার হল সিঙ্গেল মোড ফাইবার মাল্টি মোড ফাইবারের চেয়ে পরে এসেছে। অতএব, এটি মাল্টিমোড তারের চেয়ে ভাল।

এটিতে একটি ক্ষুদ্র কোর ব্যবহার করা হয়েছে যার ব্যাস এটির মধ্য দিয়ে যাওয়া আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সমান। এগুলোর মধ্যে আলো সোজা পথে চলে, যার কারণে ক্ষতিও কম হয়। এটি এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে দীর্ঘ দূরত্বের সংযোগ প্রয়োজন।

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 হয়ে থাকে।

মাল্টিমোড ফাইবারের ভিতরে তরঙ্গের প্রতিফলন প্রতিটি মোডের জন্য বিভিন্ন কোণে উত্পাদিত হয়। ফলস্বরূপ, এই কোণের উপর নির্ভর করে প্রতিফলনের সংখ্যা পরিবর্তিত হয়। এর মধ্যে একটি মোডও থাকতে পারে যেখানে আলো কোরকে আঘাত না করে অতিক্রম করতে পারে। একটি হালকা উচ্চতর মোডও থাকতে পারে যা উপযুক্ত অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের সাথে ভ্রমণ করে। 

ঘটনা কোণ সহ সমস্ত মোড যা মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ঘটায় না ক্ল্যাডিং দ্বারা শোষিত হয়। যার ফলে লোকসানের সৃষ্টি হয়। 

উচ্চ-ক্রমের মোডও থাকতে পারে, তরঙ্গ যেগুলি ওয়েভগাইডের অক্ষের দিকে অত্যন্ত তির্যক, একাধিকবার প্রতিফলিত হতে পারে। প্রকৃতপক্ষে, অস্বাভাবিক কোণে বর্ধিত প্রতিফলনের কারণে উচ্চ-অর্ডার মোডগুলি কেবলে সম্পূর্ণরূপে হারিয়ে যেতে পারে।

লোয়ার-অর্ডার মোডগুলি মাঝারিভাবে ট্রান্সভার্স বা সম্পূর্ণ সোজা যা তুলনামূলকভাবে বেশি পছন্দনীয়।

অপটিক্যাল ফাইবারের ব্যবহার

নিচে অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের প্রধান কিছু ব্যবহার উল্লেখ করা হয়েছে:

• অপটিক্যাল ফাইবার টেলিকমিউনিকেশন এবং কম্পিউটার নেটওয়ার্কিং এর মাধ্যম হিসাবে ব্যবহৃত হয়, কারণ এটি নমনীয় এবং একটি তারের মত বান্ডিল করা যায়। দূর দূরত্বের যোগাযোগে এর সুবিধা বেশি।
• ফাইবার রিমোট সেন্সিং-এও ব্যবহৃত হয়। কিছু অ্যাপ্লিকেশনে, অপটিক্যাল ফাইবার নিজেই সেন্সর হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
• নমনীয় হওয়ার কারণে, এগুলি অস্ত্রোপচারের সময় শরীরের ভিতরের অংশে আলো প্রেরণের জন্য ডাক্তাররা ব্যবহার করেন। 
• অপটিক্যাল ফাইবার পাওয়ার ট্রান্সমিশনের জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। এর জন্য আলোকে বিদ্যুতে রূপান্তর করতে ফটোভোলটাইক সেল ব্যবহার করা হয়।

অপটিক্যাল ফাইবারের সুবিধা

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের অনেক সুবিধা রয়েছে, যার মধ্যে আমরা নিচে কিছু প্রধান সুবিধার কথা বলেছি:

• অপটিক্যাল ফাইবার তারগুলি দীর্ঘ দূরত্বে ডেটা প্রেরণ করতে সক্ষম।
• উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করার কারণে, অপটিক্যাল ফাইবার কেবলগুলি খুব অল্প সময়ের ব্যবধানে প্রচুর পরিমাণে ডেটা প্রেরণ করতে পারে।
• অপটিক্যাল ফাইবার কেবল ধাতব তারের চেয়ে বেশি নিরাপদ, কারণ এতে সুরক্ষার আরও স্তর রয়েছে এবং ডেটাও আলোর আকারে স্থানান্তরিত হয়, যা ডেটার সাথে টেম্পার করা সহজ কাজ নয়।
• অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের ভেতরে কোনো বৈদ্যুতিক পাস নেই, যার কারণে কারেন্টের কোনো আশঙ্কা নেই।
• অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল রক্ষণাবেক্ষণ করা খুবই সহজ।

অপটিক্যাল ফাইবারের অসুবিধা

সুবিধার পাশাপাশি অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের অনেক সুবিধাও রয়েছে, যার মধ্যে আমরা নিচে কিছু প্রধান সুবিধার কথা বলেছি:

• ফাইবার অপটিক্স তারগুলি তামার তারের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল।
• অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল স্থাপন করা খুবই জটিল কাজ।
• অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল স্থাপন করাও অনেক ব্যয়বহুল।
• অপটিক্যাল ফাইবার কেবল মেরামত করাও খুব কঠিন, এটি মেরামতের জন্য স্প্লিসিং মেশিন এবং দক্ষ কারিগর প্রয়োজন।

অপটিক্যাল ফাইবার কালার কোড

অপটিক্যাল ফাইবার কেবল সম্পর্কিত সাধারণ প্রশ্ন

এই আর্টিলটি পড়ার পর আপনার মনে উদ্ভাবিত হতে পারে এমন কিছু কমন প্রশ্নের উত্তর নিচে দেওয়ার চেষ্টা করেছি।

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল কী ব্যাখ্যা কর?

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলকে এমন একটি ক্যাবল বলা হয় যেখানে ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য আলো ব্যবহার করা হয়। এই তারের সাহায্যে অল্প সময়ের ব্যবধানে দীর্ঘ দূরত্বে বিপুল পরিমাণ ডেটা প্রেরণ করা যায়।

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল কত প্রকার?

অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল প্রধানত দুই প্রকার। একক টুইস্ট ফাইবার এবং মাল্টি মোড ফাইবার।

সিঙ্গেল মোড ফাইবার কি?

সিঙ্গেল মোড ফাইবারকে এমন একটি অপটিক্যাল ফাইবার কেবল বলা হয় যাতে একটি একক আলোক রশ্মি দ্বারা ডেটা প্রেরণ করা হয়।

অপটিক্যাল ফাইবারের উদ্ভাবক কে?

নারিন্দর সিং কাপানিকে অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের উদ্ভাবক হিসেবে বিবেচনা করা হয়।

উপসংহার

আপনি যদি এই আর্টিকেলটি শেষ পর্যন্ত পড়ে থাকেন এবং এই আর্টিকেলে উল্লেখিত বিষয়গুলি বুঝে থাকেন তবে আপনি অবশ্যই বুঝতে পেরেছেন যে অপটিক্যাল ফাইবার কী এবং কেন এটি ব্যবহার করা হয়। এছাড়াও এই নিবন্ধে আপনি অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবলের সংজ্ঞা, অপটিক্যাল ফাইবার কেবলের প্রকার, সুবিধা এবং অসুবিধা সম্পর্কে সকল তথ্য পেয়েছেন।

আমরা আন্তরিকভাবে আশা করি আপনি আমাদের এই আর্টিকেলটি পছন্দ করেছেন, আপনি নীচের মন্তব্যের ঘরে আপনার পরামর্শ দিতে পারেন। আপনি যদি এই আর্টিকেলটি পছন্দ করেন বা নতুন কিছু শিখতে থাকেন, তাহলে অবশ্য এটি আপনাদের বন্ধুদের সাথে শেয়ার করতে ভুলবেন না।