فائبر آپٹک کی دنیا میں 'رنگ پیلیٹ': آپٹیکل ماڈیولز کی ترسیل کا فاصلہ بہت مختلف کیوں ہوتا ہے

فائبر آپٹک مواصلات کی دنیا میں، روشنی کی طول موج کا انتخاب ریڈیو فریکوئنسی ٹیوننگ اور چینل کے انتخاب کی طرح ہے۔ صرف صحیح "چینل" کو منتخب کرنے سے ہی سگنل کو واضح اور مستحکم طریقے سے منتقل کیا جا سکتا ہے۔ کچھ آپٹیکل ماڈیولز کا ٹرانسمیشن فاصلہ صرف 500 میٹر کیوں ہوتا ہے، جب کہ دوسرے سینکڑوں کلومیٹر تک پھیل سکتے ہیں؟ اسرار روشنی کے اس شہتیر کے 'رنگ' میں ہے - زیادہ واضح طور پر، روشنی کی طول موج۔

جدید آپٹیکل کمیونیکیشن نیٹ ورکس میں، مختلف طول موج کے آپٹیکل ماڈیول بالکل مختلف کردار ادا کرتے ہیں۔ 850nm، 1310nm، اور 1550nm کی تین بنیادی طول موجیں آپٹیکل کمیونیکیشن کا بنیادی فریم ورک تشکیل دیتی ہیں، جس میں ٹرانسمیشن فاصلے، نقصان کی خصوصیات، اور درخواست کے منظرناموں کے لحاظ سے لیبر کی واضح تقسیم ہوتی ہے۔

1. ہمیں ایک سے زیادہ طول موج کی ضرورت کیوں ہے؟

آپٹیکل ماڈیولز میں طول موج کے تنوع کی بنیادی وجہ فائبر آپٹک ٹرانسمیشن میں دو بڑے چیلنجز ہیں: نقصان اور بازی۔ جب آپٹیکل سگنل آپٹیکل ریشوں میں منتقل ہوتے ہیں، تو توانائی کی کشندگی (نقصان) میڈیم کے جذب، بکھرنے اور رساو کی وجہ سے ہوتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، مختلف طول موج کے اجزاء کی غیر مساوی پھیلاؤ کی رفتار سگنل پلس کو وسیع کرنے (منتشر) کا سبب بنتی ہے۔ اس نے کثیر طول موج کے حل کو جنم دیا ہے:

•850nm بینڈ:بنیادی طور پر ملٹی موڈ آپٹیکل ریشوں میں کام کرتا ہے، ٹرانسمیشن کے فاصلے عام طور پر چند سو میٹر (جیسے ~550 میٹر) سے ہوتے ہیں، اور مختصر فاصلے کی ترسیل کے لیے اہم قوت ہے (جیسے ڈیٹا سینٹرز کے اندر)۔

•1310nm بینڈ:معیاری سنگل موڈ ریشوں میں کم بازی کی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے، دسیوں کلومیٹر (جیسے ~ 60 کلومیٹر) تک ٹرانسمیشن فاصلے کے ساتھ، یہ درمیانے فاصلے کی ترسیل کی ریڑھ کی ہڈی بناتا ہے۔

•1550nm بینڈ:سب سے کم کشندگی کی شرح (تقریبا 0.19dB/km) کے ساتھ، نظریاتی ترسیل کا فاصلہ 150 کلومیٹر سے زیادہ ہو سکتا ہے، جو اسے طویل فاصلے اور حتیٰ کہ انتہائی طویل فاصلے کی ترسیل کا بادشاہ بنا دیتا ہے۔

طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (WDM) ٹیکنالوجی کے عروج نے آپٹیکل ریشوں کی صلاحیت میں بہت اضافہ کیا ہے۔ مثال کے طور پر، سنگل فائبر بائیڈ ڈائریکشنل (BIDI) آپٹیکل ماڈیولز مختلف طول موجوں (جیسے 1310nm/1550nm امتزاج) کو منتقل کرنے اور وصول کرنے والے سروں پر استعمال کرتے ہوئے ایک واحد فائبر پر دو طرفہ مواصلات حاصل کرتے ہیں، جس سے فائبر کے وسائل کی نمایاں طور پر بچت ہوتی ہے۔ زیادہ جدید ڈینس ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (DWDM) ٹیکنالوجی مخصوص بینڈز (جیسے O-band 1260-1360nm) میں بہت ہی تنگ طول موج کی جگہ (جیسے 100GHz) حاصل کر سکتی ہے، اور ایک فائبر درجنوں یا یہاں تک کہ سینکڑوں ویو لینتھ چینلز کو سپورٹ کر سکتا ہے، Tb ٹرانسمیشن لیول کی ممکنہ طور پر غیر منتقلی کی صلاحیت کو بڑھاتا ہے۔

2. آپٹیکل ماڈیولز کی طول موج کو سائنسی طور پر کیسے منتخب کیا جائے؟

طول موج کے انتخاب کے لیے درج ذیل اہم عوامل پر جامع غور کرنے کی ضرورت ہے۔

ترسیل کا فاصلہ:

مختصر فاصلہ (≤ 2 کلومیٹر): ترجیحاً 850nm (ملٹی موڈ فائبر)۔
درمیانی فاصلہ (10-40 کلومیٹر): 1310nm (سنگل موڈ فائبر) کے لیے موزوں۔
لمبی دوری (≥ 60km): 1550nm (سنگل موڈ فائبر) کو منتخب کیا جانا چاہیے، یا آپٹیکل ایمپلیفائر کے ساتھ استعمال کیا جانا چاہیے۔

صلاحیت کی ضرورت:

روایتی کاروبار: فکسڈ طول موج کے ماڈیول کافی ہیں۔
بڑی صلاحیت، ہائی ڈینسٹی ٹرانسمیشن: DWDM/CWDM ٹیکنالوجی کی ضرورت ہے۔ مثال کے طور پر، O-band میں کام کرنے والا 100G DWDM سسٹم درجنوں اعلی کثافت طول موج کے چینلز کو سپورٹ کر سکتا ہے۔

لاگت پر غور:

فکسڈ ویو لینتھ ماڈیول: ابتدائی یونٹ کی قیمت نسبتاً کم ہے، لیکن اسپیئر پارٹس کے متعدد طول موج کے ماڈلز کو ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہے۔
ٹیون ایبل طول موج ماڈیول: ابتدائی سرمایہ کاری نسبتاً زیادہ ہے، لیکن سافٹ ویئر ٹیوننگ کے ذریعے، یہ متعدد طول موجوں کا احاطہ کر سکتا ہے، اسپیئر پارٹس کے انتظام کو آسان بنا سکتا ہے، اور طویل مدت میں، آپریشن اور دیکھ بھال کی پیچیدگی اور اخراجات کو کم کر سکتا ہے۔

درخواست کا منظر نامہ:

ڈیٹا سینٹر انٹر کنکشن (DCI): زیادہ کثافت، کم طاقت والے DWDM سلوشنز مین اسٹریم ہیں۔
5G فرنٹ ہال: لاگت، تاخیر، اور وشوسنییتا کے لیے اعلی تقاضوں کے ساتھ، صنعتی گریڈ کے ڈیزائن کردہ سنگل فائبر بائی ڈائریکشنل (BIDI) ماڈیولز ایک عام انتخاب ہیں۔
انٹرپرائز پارک نیٹ ورک: فاصلے اور بینڈوڈتھ کی ضروریات پر منحصر ہے، کم طاقت، درمیانے سے کم فاصلے کے CWDM یا فکسڈ ویو لینتھ ماڈیولز کو منتخب کیا جا سکتا ہے۔

3. نتیجہ: تکنیکی ارتقاء اور مستقبل کے تحفظات

آپٹیکل ماڈیول ٹیکنالوجی تیزی سے اعادہ کرتی رہتی ہے۔ نئی ڈیوائسز جیسے ویو لینتھ سلیکٹیو سوئچز (WSS) اور مائع کرسٹل آن سلکان (LCoS) زیادہ لچکدار آپٹیکل نیٹ ورک آرکیٹیکچرز کی ترقی کو آگے بڑھا رہے ہیں۔ مخصوص بینڈز کو نشانہ بنانے والی اختراعات، جیسے O-band، کارکردگی کو مسلسل بہتر بنا رہی ہیں، جیسے کہ کافی آپٹیکل سگنل ٹو نوائس ریشو (OSNR) مارجن کو برقرار رکھتے ہوئے ماڈیول پاور کی کھپت کو نمایاں طور پر کم کرنا۔

مستقبل کے نیٹ ورک کی تعمیر میں، انجینئرز کو طول موج کا انتخاب کرتے وقت نہ صرف ٹرانسمیشن فاصلے کا درست اندازہ لگانے کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ بجلی کی کھپت، درجہ حرارت کی موافقت، تعیناتی کثافت، اور مکمل لائف سائیکل آپریشن اور دیکھ بھال کے اخراجات کا بھی جامع جائزہ لینا پڑتا ہے۔ اعلی وشوسنییتا آپٹیکل ماڈیولز جو انتہائی ماحول میں دسیوں کلومیٹر تک مستحکم طور پر کام کر سکتے ہیں (جیسے -40 ℃ شدید سردی) پیچیدہ تعیناتی ماحول (جیسے دور دراز کے بیس اسٹیشن) کے لیے کلیدی معاون بن رہے ہیں۔