অপটিক্যাল ফাইবার কি, কাকে বলে? এটি কীভাবে কাজ করে?

আজ আমরা জানব অপটিক্যাল ফাইবার কি বা কাকে বলে এবং এটি কিভাবে কাজ করে তা নিয়ে। রোমানরা প্রায় ২,০০০ বছর পূর্বে প্রথম নল “পাইপ”আবিষ্কার করেছিলো। নল আবিষ্কারের করে এক জায়গা থেকে আরেক জায়গায় পানি নিয়ে যাওয়া সহজ করেছে। তবে এমন নলের কথা ভাবুন যা পানির পরিবর্তে আপনার ইন্টারনেট ডাটা, ই-মেইল, ফোন কল ইত্যাদি এক স্থান থেকে আরেক স্থানে বয়ে নিয়ে যায়। এ নলের মধ্যে দিয়ে আলোর মাধ্যমে ডিজিটাল ডাটা প্রবাহ করিয়ে বয়ে নিয়ে যাওয়া হয়।আপনারা মনে হয় বুঝতে পারছেন, আমি ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবার ক্যাবল এর কথা বলছি।

তাহলে চলুন জেনে নেই , ফাইবার অপটিক ক্যাবল বা অপটিক্যাল ফাইবার কি / কাকে বলে? এটি কীভাবে কাজ করে?

(১) ফাইবার অপটিক ক্যাবল বা অপটিক্যাল ফাইবার কি? কাকে বলে?

ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবার হলো অত্যন্ত সূক্ষ্ম এক ধরনের কাচের তন্তু। ডাই- ইলেকট্রনিক অন্তরক পদার্থ দিয়ে তৈরি কাচের তন্তুর মধ্য দিয়ে আলোর গতিতে ডেটা আদান প্রদান করা যায়। ফাইবার অপটিক্যাল ক্যাবল অত্যন্ত দ্রুত গতিতে ডাটা আদান প্রদানের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। অর্থাৎ এটিতে গিগাবাইট রেঞ্জ বা তার থেকে বেশি দ্রুত গতিতে ডেটা চলাচল করতে পারে। পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের প্রযুক্তি কাজে লাগিয়ে Optical Fiber কাজ করে।

এ ক্যাবলের একটি বিশেষ গুণ হলো একটি ইলেকট্রনিক্যাল সিগন্যালের পরিবর্তে আলোক বা লাইট সিগন্যাল ট্রান্সমিট করে। আর এ কাজের জন্য ফাইবারের অভ্যন্তরে গ্লাস বা প্লাস্টিক ক্যাবল ব্যবহৃত হয়। এর মাধ্যমে ডাটা আদান-প্রদানের জন্য লেজার রশ্মি ব্যবহার করা হয়। পৃথিবীর সব দেশেই এখন অপটিক্যাল ফাইবার নেটওয়ার্কের মাধ্যমে একে অন্যের সাথে যুক্ত হয়ে উন্নত যোগাযোগ ব্যবস্থা গড়ে তুলেছে। বিপুল পরিমান ডাটা পরিবহনে সমুদ্রের তলদেশ দিয়ে আন্তঃমহাদেশীয় ফাইবার অপটিক্যাল স্থাপিত হয়েছে। এ ধরণের ফাইবারকে বলা হয় সাবমেরিন ক্যাবল।

আশা করি অপটিক্যাল ফাইবার কি এবং কাকে বলে বুঝতে পেরেছেন। এবার চলুন অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন নিয়ে বিস্তারিত জানার চেষ্টা করি।

(২) অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন (Structure of Optical Fiber)

অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবার অপটিক ক্যাবল এর ৩ টি স্তর থাকে।এগুলো হল-

• কোর (Core)
• ক্ল্যাডিং (Cladding)  
• জ্যাকেট (Jacket) 

কোর (Core): কোর হলো সবচেয়ে ভিতরের স্তর।এর মধ্য দিয়ে আলোক সিগন্যাল চলাচল করে। এটি সিলিকা মাল্টিকম্পোনেন্ট কাচ বা স্বচ্ছ প্লাস্টিক দিয়ে তৈরি। এর ব্যাস ৮-১০০  মাইক্রোমিটার পর্যন্ত হয়ে থাকে।১ মাইক্রোমিটার/মাইক্রোন = ১০^-৬  মিটার।

ক্ল্যাডিং (Cladding): কোরকে ঘিরে রাখা বাইরের স্তরটি হচ্ছে ক্ল্যাডিং। ক্ল্যাডিং কাচের তৈরি। কোর থেকে নির্গত আলোকরশ্মি প্রতিফলিত করে এটি পুনরায় কোরে ফেরত পাঠায়।ক্ল্যাডিং এর ব্যাস ১২৫ মাইক্রোমিটার।

জ্যাকেট (Jacket): ক্লাডিং এর উপর প্লাস্টিক দিয়ে ঘেরা আবরণটিকে জ্যাকেট বলে। ফাইবার অপটিক তারকে ঘর্ষণ মরিচা,জলীয়বাষ্প থেকে রক্ষা করে জ্যাকেট।

(৩) ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবারের গঠন উপাদান

ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবার তৈরির অন্তরক পদার্থ হিসেবে সিলিকা এবং মাল্টিকম্পোনেন্ট কাচ বহুলভাবে ব্যবহৃত হয়। এসব অন্তরক পদার্থের গুণগত বৈশিষ্ট্যগুলোর মধ্যে বিশেষভাবে উল্লেখযোগ্য হলো -অতি স্বচ্ছতা, রাসায়নিক সুস্থিরতা বা নিষ্ক্রিয়তা এবং সহজ প্রক্রিয়াকরণযোগ্যতা।

ফাইবার তৈরীর জন্য সোডা বোরো সিলিকেট, সোডা লাইম সিলিকেট, অ্যালুমিনা সিলিকেট ইত্যাদি মাল্টিকম্পনেন্ট কাচগুলো বেশি ব্যবহৃত হয়। কখনো কখনো ফাইবারের ক্লাডিং হিসেবে প্লাস্টিক ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে পূর্ণ প্লাস্টিক ফাইবারের ব্যবহার পরিলক্ষিত হচ্ছে। অতিরিক্ত ক্ষয় হচ্ছে এক্ষেত্রে প্রধান বাধা। সাধারণ কাচ ফাইবার তৈরির জন্য মোটেই উপযুক্ত নয়।কারণ এর মধ্য দিয়ে আলোকরশ্মি কিছুদূর যেতে না যেতেই নিঃশেষ হয়ে যায়।

(৪) অপটিক্যাল ফাইবারের প্রকারভেদ

ফাইবারের গাঠনিক উপাদানের প্রতিসরাঙ্কের উপর নির্ভর করে ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবারকে ৩ ভাগে ভাগ করা যায়। যথাঃ

• স্টেপ-ইনডেক্স ফাইবার (Step-Index Fiber)
• গ্রেডেড-ইনডেক্স ফাইবার (Graded-Index Fiber)
• মনোমোড ফাইবার (Monomode Fiber)

স্টেপ-ইনডেক্স ফাইবার (Step-Index Fiber): স্টেপ ইনডেক্স ফাইবারে কোরের প্রতিসরাঙ্ক সর্বত্র সমান থাকে এবং এর ব্যাস বেশি হয়।

গ্রেডেড-ইনডেক্স ফাইবার (Graded-Index Fiber): গ্রেডেড-ইনডেক্স ফাইবারে কোরের প্রতিসরাঙ্ক কেন্দ্রে সবচেেয় বেশি এবং এর ব্যাসার্ধ বরাবর কমতে থাকে।

মনোমোড ফাইবার (Monomode Fiber): মনোমোড ফাইবার Single wavelength এ লাইট ক্যারি করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

কোরের ব্যাস অনুযায়ী অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবার অপটিককে আবার দু ভাগে ভাগ করা যায়। যথাঃ

• মাল্টিমোড ফাইবার (Multimode Fiber)
• সিঙ্গেলমোড ফাইবার (Singlemode Fiber)

মাল্টিমোড ফাইবার (Multimode Fiber): মাল্টিমোড ফাইবারে কোরের সাইজ ৬২.৫/১২৫ মাইক্রোন। এ ফাইবার দিয়ে বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলোকরশ্মি পাঠানো যায় এবং একইসাথে একাধিক ট্রান্সমিশন হতে পারে।

সিঙ্গেলমোড ফাইবার (Singlemode Fiber): সিঙ্গেলমোড ফাইবারে কোরের সাইজ ৮/১২৫ মাইক্রোন। এতে শুধুমাত্র একটি ট্রান্সমিশন ঘটতে পারে।

(৫) ফাইবার অপটিক ক্যাবলের বৈশিষ্ট্য

• এর গতি আলোর গতির সমান।
• একই সাথে একাধিক তথ্য প্রেরণ করা যায়।
• শক্তির অপচয় হয় না বললেই চলে।
• রাসায়নিক নিষ্ক্রিয়তা।
• এটিতে গিগাবাইট রেঞ্জ বা তার থেকে বেশি দ্রুত গতিতে ডেটা চলাচল করতে পারে।
• নেটওয়ার্কের ব্যাকবােন হিসেবে ফাইবার অপটিক ক্যাবল বেশি ব্যবহৃত হয় ইত্যাদি।

(৬) অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবার অপটিক ক্যাবলের সুবিধা

• এটি দ্রুতগতিসম্পন্ন।
• আলোর গতিতে ডেটা ট্রান্সমিট হয়।
• উচ্চ ব্যান্ডউইথ সুবিধা।
• এক দেশ থেকে অন্য দেশে ডাটা ট্রান্সফার করা যায়।
• বড় ধরণের নেটওয়ার্ক ব্যবহার করা যায়।
• নেটওয়ার্ক ব্যাকবোন ব্যবহার করা যায়।
• ডাটা পরিবহনে কম শক্তি ক্ষয় হয়।
• মানের অবনতি এন্টিনিউয়েশন ঘটে না।
• পরিবেশের চাপ-তাপ ইত্যাদি ডাটা চলাচলের ক্ষেত্রে কোন বাধা সৃষ্টি করতে পারে না।
• আকারে ছোট।
• সহজে পরিবহনযোগ্য।
• ওজন অত্যন্ত কম।
• বিদ্যুৎ চুম্বক প্রবাহ (EMI)হতে সম্পূর্ণ মুক্ত।
• ডেটা সংরক্ষণের নিরাপত্তা ও গোপনীয়তা বেশি ইত্যাদি।

(৭) অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবার অপটিক ক্যাবলের অসুবিধা

• ফাইবার অপটিক ক্যাবলকে U আকারে বাঁকানো যায় না। তাই যেখানে অধিক বাঁকানোর প্রয়োজন সেখানে ফাইবার ব্যবহার করা যায় না।
• এটি অত্যন্ত ব্যয়বহুল।
• এ ক্যাবলকে সহজে টুকরো করা যায় না।
• অন্যান্য ক্যাবলের চেয়ে ফাইবার অপটিক ক্যাবল ইনস্টল করা তুলনামূলকভাবে কঠিন।
• অপটিক্যাল ফাইবার স্থাপন এবং রক্ষণাবেক্ষণের জন্য দক্ষ ও কারিগরি জ্ঞানসম্পন্ন জনবল প্রয়োজন হয় ইত্যাদি।

(৮) অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবার অপটিক কীভাবে কাজ করে?

সবার প্রথমে এটিকে অ্যানালগ অথবা ডিজিটাল ডাটা ভোল্টেজে ট্রান্সফার করা হয়। ট্রান্সফার করার পর সেখান থকে কারেন্টে রূপান্তর করা হয়। পরে ওই কারেন্টের মধ্যমে লাইট সোর্স (লেড আথবা ILD) থেকে আলো অপটিক্যাল ফাইবারের মধ্য দিয়ে পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মাধ্যমে পাঠানো হয়। এটুকু হলো প্রেরক যন্ত্রের কাজ।

এরপর আলো Optical Fiber বা অপটিক ফাইবার ক্যাবলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় । কিন্তু এ আলো অনেক দূর পাঠালে আলোক শক্তি দুর্বল হয়ে যায়। দুর্বল যাতে না হয়ে যায় সেজন্য সিগন্যাল রিজেনারেটর ব্যবহার করা হয়। গ্রাহক যন্ত্রেও ঠিক বিপরীত কাজটা করা হয়। এভাবে Optical Fiber বা ফাইবার অপটিক কাজ করে।

(৯) ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবার যোগাযোগ ব্যবস্থা

ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ক্যাবলের আবিষ্কার বিপুল পরিমাণ তথ্যের আদান প্রদানকে প্রচন্ড গতিশীল করে তুলেছে। ফলে তথ্য প্রযুক্তি ব্যবস্থায় অনেক সাফল্য এসেছে। আজকাল বিপুল পরিমাণ তথ্য-উপাত্ত পরিবহনে সমুদ্রের তলদেশ দিয়ে আন্তঃমহাদেশীয় ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবার স্থাপন করা হয়েছে। যোগাযোগ ব্যবস্থা অধিক সহজ করতে এ ব্যবস্থাতেও টেলিকমিউনিকেশন ব্যবস্থার মত ৩ টি অংশ রয়েছে। এগুলো হলো–

• প্রেরক যন্ত্র
• প্রেরণ মাধ্যম এবং
• গ্রাহক যন্ত্র।

প্রেরক যন্ত্রের মাধ্যমে এনালগ বা ডিজিটাল সংকেতকে মডুলেশন করে আলোক তরঙ্গ হিসেবে রূপান্তর করা হয় এবং ফাইবার অপটিকে প্রেরণ করা হয়। ফাইবার অপটিক অপটিক্যাল ক্যাবল পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মাধ্যমে তা গ্রাহক যন্ত্র পৌঁছায়। গ্রাহক যন্ত্রে ফটো ডিটেক্টর এবং প্রসেসিং ইউনিট নামে দুটি অংশে থাকে। এরমধ্যে ফটো ডিটেক্টরটি ফাইবার অপটিক থেকে তাকে উদ্ধার করে। প্রসেসিং ইউনিট ডাটাকে আম্প্লিফিকেশন, ফিল্টারেশন, ডিমডুলেশন করে ব্যবহারকারীর কাছে পৌঁছে দেয়।

(১০) দৈনন্দিন জীবনে ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবারের ব্যবহার

কাঁচের ফাইবার অপটিক্যাল ক্যাবলগুলি যা এখন আমাদের যোগাযোগ এবং কম্পিউটার নেটওয়ার্কের মূল ভিত্তি। ইনস্টল করা ফাইবার অপটিক ক্যাবলের অনেক হাজার মাইল মাটির নিচে, ট্যানেলগুলিতে, দেয়ালগুলিতে, সিলিংগুলিতে এবং আপনি দেখতে পাচ্ছেন না এমন অন্যান্য স্থানে বহু ধরণের তথ্য বহন করে। দৈনন্দিন জীবনে অপটিক্যাল ফাইবার বা ফাইবার অপটিক এর ব্যবহার বেড়েই চলছে। অপটিক্যাল ফাইবার এর মাধ্যমে আলোর গতিতে ডাটা ট্রান্সফার করা যায়।

আমাদের দৈনন্দিন জীবনে অপটিকাল ফাইবার ব্যবহারের উদাহরণগুলির জন্য যে অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্তর্ভুক্ত করে সেগুলো হল-

• কম্পিউটার নেটওয়ার্কিং
• সম্প্রচার
• মেডিকেল স্ক্যানিং
• সামরিক সরঞ্জাম

প্রাথমিকভাবে, ফাইবার অপটিক ক্যাবলগুলো মূলত বৃহত্তর জনবহুল অঞ্চলে সংকেত বহন করার জন্য ডিজাইন করা ট্রাঙ্ক ক্যাবলের লাইন ছিল। সময়ের সাথে সাথে, থিসের ক্যাবলগুলি বাড়ি, বিল্ডিং ইত্যাদিতে তাদের প্রসার বাড়িয়েছে এবং এফটিটিএক্স প্রবণতাও বাড়িয়েছে।

তাহলে বন্ধুরা আজ এখানেই শেষ করছি। ফাইবার অপটিক বা অপটিক্যাল ফাইবার কি সম্পর্কে আশা করি কিছুটা হলেও ধারণা দিতে পেরেছি। আর্টিকেলটি পড়ে ভালো লাগলে অবশ্যই বন্ধুদের সাথে শেয়ার করবেন। আর এ সম্পর্কে কোন মন্তব্য থাকলে অবশ্যই কমেন্ট বক্সে জানাবেন। আমি যথাসাধ্য উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব।