ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ: വിവര വിനിമയത്തിന്റെ നട്ടെല്ല്; ഭാരതീയനായ നരീന്ദർ സിങ് കപാനി ലോകത്തിന്‌ നൽകിയ സംഭാവന

0
38

ഋഷി ദാസ്
വിവരങ്ങളെ ഒരു സ്ഥലത്തുനിന്നും മറ്റൊരു സ്ഥലത്തേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്ന പ്രക്രിയയാണ് വാർത്താവിനിമയം(communication ). വേഗത്തിലും ( fast) വക്രതയില്ലാതെയും (distortionless ) വിവരങ്ങളുടെ വിനിമയം സാധ്യമാകണം എന്നതാണ് വാത്താവിനിമയത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങളിൽ ഒന്ന്. വാത്താവിനിമയത്തിന്റെ മറ്റൊരു ലക്‌ഷ്യം സാധ്യമായതിൽ ഏറ്റവും കൂടിയ അളവ് വിവരങ്ങൾ രണ്ട് ഉപകരണങ്ങൾക്കിടയിൽ കൈമാറപ്പെടണമെന്നാണ്. . എത്ര അളവ് വിവരങ്ങൾ കൈമാറാൻ സാധിക്കും എന്നത് വിനിമയ മാധ്യമത്തിനെയും സിഗ്നൽ ടു നോയ്‌സ് അനുപാതത്തെയും വിനിമയത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന ഫ്രീക്വെൻസി ബാൻഡിനെയും ( frequency band ) ആശ്രയിച്ചിരിക്കും.

വിവരങ്ങളെ അളക്കുന്നത് ബിറ്റ് ( bit) എന്ന യൂണിറ്റ് ഉപയോഗിച്ചാണ് . ഒരു ബിറ്റ് എന്നത് താരതമ്യേന ചെറിയ ഒന്നാണ് . വലിയ അളവ് ലുള്ള വിവരത്തെ അളക്കുന്നത് മെഗാബിറ്റ്, ജിഗാബിറ്റ്‌ ,ടെറാബിറ്റ് , പെറ്റാബിറ്റ് തുടങ്ങിയ അളവുകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് [1 പെറ്റാബിറ്റ് = 10^15 bits = 1000000000000000 ബിറ്റ് = 1000 ടെറാബിറ്റ്.].

മുൻപ് സൂചിപ്പിച്ചതു പോലെ എത്ര അളവ് ഡാറ്റ കൈമാറാനാവും എന്നത് പ്രാഥമികമായും വിനിമയ മാധ്യമത്തിനെയും സിഗ്നൽ ടു നോയ്‌സ് ( signal to noise ratio) അനുപാതത്തെയും വിനിമയത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന ഫ്രീക്വെൻസി ബാൻഡിനെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും . ഡാറ്റ കൈമാറ്റത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന മാധ്യമങ്ങൾ സാധാരണയായി കോയാക്സ്യൽ കേബിൾ( coaxial cable) , വേവ്‌ഗൈഡുകൾ( wave guide) , ഫ്രീ സ്പേസ് (free space ), ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിൾ(optical fiber cable ) എന്നിവയാണ് .കോയാക്സ്യൽ കേബിലുകൾക്ക് ഇരുപതു ഗിഗാ ഹേർട്സ്(giga hertz ) ഫ്രീക്വെൻസി വരെ പ്രവർത്തികകനാകും . ഫ്രീക്വെൻസി വർധിക്കുമ്പോൾ അവയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന സിഗ്നൽ ലോസ് ( attenuation ) ഇന്റെ തോതും വർധിക്കും . ഏതാനും ജിഗാബിറ്റ്‌ /സെക്കൻഡ് (Gb/S )ആണ് കോയാക്സ്യൽ കേബിളുകളിലൂടെ ലഭിക്കാനാകുന്ന ഏറ്റവും കൂടിയ വിനിമയ ടാറ്റ റേറ്റ്.

വേവ്‌ഗൈഡുകൾക്ക് കോയാക്സ്യൽ കേബിളുക ളേക്കാൾ കൂടിയ ഫ്രീക്വെൻസികളിൽ പ്രവർത്തിക്കാനാകും . പക്ഷെ അവയെ പ്രായോഗികമായി ദീർഘദൂര വിവരവിനിമയത്തിനുപയോഗിക്കുന്നതിന് പരിമിതികൾ ഉണ്ട് . ഫ്രീ സ്പേസ് വിനിമയ മാധ്യമമായി വരുന്നത് ഉപഗ്രഹ വാർത്താവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിലാണ് . ഉയർന്ന ഫ്രീക്വെൻസി ബാന്റുകളായ Ku , Ka ബാൻഡുകൾ ഉപയോഗിച്ചാൽ ഉപഗ്രഹ വിവര വിനിമയത്തിന് ഗിഗാ ബിറ്റ് / സെക്കൻഡ് നിരക്കിൽ വിവരവിനിമയം സാധ്യമാക്കാം.

മേല്പറഞ്ഞ നിരക്കുകളേക്കാൾ വളരെ കൂടിയ അളവിൽ വിവര വിനിമയം സാധ്യമായ ഒരു വിവരവിനിമയ മാധ്യമമാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ .ഇപ്പോഴത്തെ നിലയനുസരിച്ചു പെറ്റ ബിറ്റ് / സെക്കൻഡ് നിരക്കിൽ വിവരവിനിമയം സാധ്യമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ നിലവിലുണ്ട് .ഗിഗാ ബിറ്റ് / സെക്കൻഡ് നിരക്കി ന്റെ പത്തുലക്ഷം മടങ്ങ് അധികമായ നിരക്കാണ് പെറ്റ ബിറ്റ് / സെക്കൻഡ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുക ൾക്ക് ഉയർന്ന വിനിമയ നിരക്ക് സാധ്യമാകു ന്നത് പ്രാഥമികമായി അവ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വെൻസി ബാന്റുകളായ ഇൻഫ്രാ റെഡ് ഫ്രീക്വെൻസി ബാൻഡും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വെൻസി ബാൻഡ് ഉപയോഗിച്ച് വിവര വിനിമയം നടത്തുനന്നതിനാലാണ് . ഉപഗ്രഹ വാർത്താവിനിമയത്തിനുപയോഗിക്കു ന്ന മൈക്രോവേവ് ഫ്രീക്വെസി ബാൻഡിനേക്കാൾ ആയിക്കരകകണക്കിനു മടങ്ങ് ഫ്രീക്വെൻസി ഉള്ളവയാണ് ഇൻഫ്രാ റെഡ് ഫ്രീക്വെൻസി ബാൻഡും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വെൻസി ബാൻഡും.

പൂർണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം (total internal reflection ) എന്ന പ്രതിഭാസമാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകളുടെ പ്രവർത്തന തത്വം . പ്രകാശം റിഫ്‌റാക്ടിവ് ഇൻഡക്സ് (refractive index )കുറഞ്ഞ ഒരു മാധ്യമത്തിൽ നിന്നും റിഫ്‌റാക്ടിവ് ഇൻഡക്സ് കൂടിയ ഒരു മാധ്യമത്തിലേക്ക് ക്രിട്ടിക്കൽ ആംഗിൾ എന്ന ഒരാൺഗിളിനേക്കാൾ കുറഞ്ഞ ഒരു ആംഗിളിൽ പതിച്ചാൽ ആ പ്രകാശം റിഫ്‌റാക്ടിവ് ഇൻഡക്സ് കുറഞ്ഞത് മാധ്യമത്തിലേക്ക് തിരിച്ചു പ്രതിഫലനം ചെയ്യപ്പെടുമെന്ന തത്വത്തിലാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്.

പൂർണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം എന്ന പ്രതിഭാസത്തെ വിവര വിനിമയ ഉപാധിയായ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളിന്റെ നിര്മാണത്തിനുപയോഗിച്ചത് ഒരിന്ഡ്യാക്കാരനാണ് .നരീന്ദർ സിംഗ് കപാനീ ( Narinder Singh Kapany ) എന്നാണ് അദ്ദേഹത്തിന്റെ പേര് . ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളുടെ പിതാവായി അംഗീകരിക്കുന്നത് അദ്ദേഹത്തെ തന്നെ.

ആദ്യകാലത്ത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിൽ വലിയ അളവിൽ സിഗ്നൽ ലോസ് സംഭവിക്കുമായിരുന്നു . അതിനാൽ തന്നെ ഇടക്കിടക്ക് റിപ്പീറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കാതെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളി ലൂടെ വിവര വിനിമയം സാധ്യമാകുമായിരുന്നില്ല . പിന്നീട് എണ്പതുകളിലും തൊണ്ണൂറുകളിലും നിർമാണ വിദ്യയിലുണ്ടായ കുതിച്ചു ചാട്ടം നിമിത്തം വളരെ കുറഞ്ഞ സിഗ്നൽ ലോസ് ഉള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടു . ടെറാബിറ്റ് നിരക്കിൽ വിവരവിനിമയം നടത്താവുനന്തും സിഗ്നൽ ലോസ് വളരെ കുറവുളളതുമായ ഇത്തരം ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ ഇപ്പോൾ കരയിലൂടെയും സമുദ്രത്തിന്റെ അടിയിലൂടെയും ഭൂമിയെ ചുറ്റി വരിഞ്ഞു കിടക്കുകയാണ്.

നാം ഇപ്പോൾ കാണുന്ന തരത്തിലുളള ഇന്റർനെറ്റ് സാധ്യമാക്കിയതിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകളുടെ സംഭാവന അവഗണികാനാവാത്തതാണ് . ഇപ്പോഴും കൂടുതൽ വിവരവിനിമയത്തിനുതകുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകൾ കേബിൾ കപ്പലുകൾ മഹാസമുദ്രങ്ങളുടെ ആഴങ്ങളിൽ വിന്യസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു . ടെറാബിറ്റ് , പെറ്റാബിറ്റ് കണക്കിന് ഡാറ്റ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ കേബിളുകളിലൂടെ നിരന്തരം പ്രവഹിച്ചുകൊണ്ടും ഇരിക്കുന്നു.