फाइबर ऑप्टिक सिग्नल क्षीणन: अदृश्य हत्यारे से निपटना

एक लंबे पाइप के माध्यम से जानकारी भेजने की कल्पना करें, केवल यह देखने के लिए कि यह पूरी तरह से गायब होने से पहले धीरे-धीरे अस्पष्ट हो जाती है। फाइबर ऑप्टिक संचार में क्षीणन की यही भूमिका है। आधुनिक संचार प्रणालियों के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, लंबी दूरी के सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए ऑप्टिकल फाइबर अपरिहार्य हैं। हालाँकि, यहां तक ​​​​कि सबसे उन्नत फाइबर भी क्षीणन से पूरी तरह से बच नहीं सकते हैं - ट्रांसमिशन के दौरान सिग्नल पावर का धीरे-धीरे कमजोर होना। यह लेख फाइबर ऑप्टिक्स में क्षीणन की प्रकृति, कारणों और प्रति उपायों की पड़ताल करता है, जिससे पता चलता है कि यह "साइलेंट किलर" सिग्नल अखंडता को कैसे प्रभावित करता है।

ऑप्टिकल फाइबर क्षीणन से तात्पर्य सिग्नल शक्ति में क्रमिक कमी से है क्योंकि प्रकाश फाइबर के माध्यम से यात्रा करता है। डेसिबल प्रति किलोमीटर (डीबी/किमी) में मापा जाता है, क्षीणन मुख्य रूप से दो तंत्रों से उत्पन्न होता है: अवशोषण और बिखराव। जैसे ही प्रकाश फाइबर कोर के माध्यम से फैलता है, अशुद्धियाँ इसकी ऊर्जा को अवशोषित कर सकती हैं, या अपवर्तक सूचकांक भिन्नताएं इसे कोर के बाहर बिखेर सकती हैं। लंबी दूरी पर, यह बिजली हानि प्राप्तकर्ता छोर पर संकेतों को पहचानने योग्य नहीं बना सकती है।

ट्रांसमिशन माध्यम की परवाह किए बिना, सभी संचार प्रणालियों में क्षीणन सार्वभौमिक है। अत्यधिक क्षीणन सिग्नल की गुणवत्ता को ख़राब कर देता है और पूर्ण सिग्नल हानि का कारण बन सकता है। प्रमुख प्रभावशाली कारकों में ट्रांसमिशन दूरी, सिग्नल आवृत्ति और मध्यम गुण शामिल हैं।

फाइबर क्षीणन कई अंतःक्रियात्मक कारकों से उत्पन्न होता है, जिसे मोटे तौर पर निम्नानुसार वर्गीकृत किया गया है:

जैसे ही आप किसी संगीत कार्यक्रम के मंच से दूर जाते हैं तो संगीत सुनना फीका पड़ जाता है, उसी तरह ट्रांसमिशन दूरी के साथ सिग्नल भी आनुपातिक रूप से कमजोर हो जाते हैं। फाइबर नेटवर्क में, एक मजबूत ट्रांसमीटर-साइड सिग्नल कई किलोमीटर के बाद अनुपयोगी हो सकता है। सिग्नल की शक्ति दूरी के साथ लघुगणकीय रूप से कम हो जाती है - पथ जितना लंबा होगा, क्षीणन उतना ही अधिक स्पष्ट होगा। टेलीकॉम प्रदाता आमतौर पर लंबी दूरी के केबलों में सिग्नल को बढ़ावा देने के लिए रिपीटर्स या एम्पलीफायरों को तैनात करते हैं।

संगीत में बास टोन तिगुने नोट्स की तुलना में अधिक दूर तक कैसे यात्रा करते हैं, इसके अनुरूप, उच्च-आवृत्ति संकेत अधिक आसानी से क्षीण हो जाते हैं। माइक्रोवेव सिग्नल (उच्च-आवृत्ति) एफएम रेडियो तरंगों (कम-आवृत्ति) की तुलना में पेड़ों जैसी बाधाओं से अधिक क्षीण होते हैं। यह बताता है कि जंगली क्षेत्रों में माइक्रोवेव लिंक खराब प्रदर्शन क्यों करते हैं जबकि कम आवृत्ति वाले विकल्प विश्वसनीयता बनाए रखते हैं।

परावर्तन तब होता है जब सिग्नल सतहों (उदाहरण के लिए, भवन, फाइबर कनेक्टर) से उछलते हैं, जिससे हस्तक्षेप और बिजली की हानि होती है। गगनचुंबी इमारतों के पास मोबाइल उपयोगकर्ता इसे कॉल ड्रॉप के रूप में अनुभव करते हैं - परावर्तित सिग्नल रिसीवर तक पहुंचने के बजाय ट्रांसमीटर पर लौट आते हैं। फ़ाइबर में, ग़लत संरेखित कनेक्टर या स्प्लिसेज़ आम प्रतिबिंब स्रोत हैं।

जैसे टॉर्च की किरणें फ्रॉस्टेड ग्लास के माध्यम से फैलती हैं, कणीय मीडिया (बारिश, कोहरा) का सामना करने पर सिग्नल बिखर जाते हैं। तूफान के दौरान सेलुलर और उपग्रह संचार खराब हो जाते हैं क्योंकि वायुमंडलीय पानी की बूंदें सिग्नल बिखेर देती हैं। यह बताता है कि भारी वर्षा के दौरान सैटेलाइट टीवी रुक-रुक कर क्यों हो जाता है।

सामग्रियां पानी को भिगोने वाले स्पंज की तरह सिग्नल ऊर्जा को अवशोषित कर सकती हैं। डेटा केंद्रों में विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण जानबूझकर केबलों के बीच हस्तक्षेप को रोकने के लिए संकेतों को अवशोषित करता है - एक दोधारी तलवार जो बिजली हानि में योगदान करते हुए सिस्टम अखंडता की रक्षा करती है।

प्रभावी क्षीणन प्रबंधन के लिए अनुरूप दृष्टिकोण की आवश्यकता होती है:

• सिग्नल शक्ति बढ़ाएँ:उच्च-शक्ति ट्रांसमीटर, एम्पलीफायर, या इनलाइन रिपीटर्स को नियोजित करें।
• कम आवृत्ति:जहां संभव हो, अवशोषण/प्रकीर्णन की कम संभावना वाले संकेतों का उपयोग करें।
• अपग्रेड ट्रांसमिशन माध्यम:लंबी अवधि के डेटा के लिए उच्च शुद्धता वाले फाइबर तांबे से बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
• हस्तक्षेप कम करें:परिरक्षण, फ़िल्टरिंग, या फ़्रीक्वेंसी-होपिंग तकनीक लागू करें।
• ट्रांसमिशन पथ अनुकूलित करें:वायरलेस सिस्टम में, दिशात्मक एंटेना या लाइन-ऑफ-विज़न संरेखण मदद करते हैं।

तापमान में उतार-चढ़ाव, आर्द्रता और शारीरिक तनाव क्षीणन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। अत्यधिक गर्मी या ठंड फाइबर अपवर्तक सूचकांक को बदल देती है, जबकि नमी का प्रवेश (खराब सीलबंद प्रतिष्ठानों में) सिग्नल हानि को बढ़ा देता है। विशिष्ट फाइबर इन चुनौतियों का समाधान करते हैं - पानी के नीचे केबलों को बेहतर वॉटरप्रूफिंग की आवश्यकता होती है, जबकि हवाई प्रतिष्ठानों को तापमान लचीलेपन के लिए मजबूत शीथिंग की आवश्यकता होती है।

एम्प्लीफायर बिजली के नुकसान की भरपाई करते हैं लेकिन शोर उत्पन्न करते हैं - सिग्नल बढ़ाने और शोर दमन के बीच सावधानीपूर्वक संतुलन की आवश्यकता होती है। हालाँकि क्षीणन को समाप्त नहीं किया जा सकता है, रणनीतिक माध्यम चयन और आवृत्ति अनुकूलन इसके प्रभाव को कम कर सकते हैं।

दूरसंचार में क्षीणन एक अपरिहार्य घटना बनी हुई है। हालांकि लाइलाज है, सिग्नल पुनर्जनन, मध्यम अनुकूलन और विवेकपूर्ण प्रवर्धन के माध्यम से इसके प्रभावों को कम किया जा सकता है। विश्वसनीय उच्च गति संचार नेटवर्क को बनाए रखने के लिए क्षीणन के तंत्र और प्रति-उपायों को समझना सर्वोपरि है।

उच्च आवृत्तियों को आणविक संरचनाओं द्वारा अधिक अवशोषण का सामना करना पड़ता है और मध्यम अनियमितताओं से बढ़े हुए बिखराव से सिग्नल हानि होती है।

क्षीणन सिग्नल की शक्ति को कम करता है, जबकि शोर अवांछित हस्तक्षेप जोड़ता है। दोनों संचार को ख़राब करते हैं लेकिन अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से।

अवशोषण, प्रकीर्णन, परावर्तन और मध्यम अपूर्णताओं सहित कई कारक सामूहिक रूप से सिग्नल शक्ति में कमी का कारण बनते हैं।

यह दूरी के साथ प्रगतिशील सिग्नल के कमजोर होने का संकेत देता है, जिससे संभावित रूप से डेटा त्रुटियां होती हैं या ट्रांसमिशन गति कम हो जाती है जब तक कि इसे कम नहीं किया जाता है।