ප්‍රකාශ තන්තු

විකිපීඩියා, නිදහස් විශ්වකෝෂය වෙතින්
වෙත පනින්න: සංචලනය, සොයන්න
ප්‍රකාශ තන්තු

ප්‍රකාශ තන්තුවක් යනු තන්තුවෙහි දෙකොණ අතර ආලෝකය සම්ප්‍රේෂණය කල හැකි වන පරිදී තරංග නායකයක් ලෙසින් හෝ "ආලෝක නලයක්" ලෙසින් හෝ ක්‍රියාකරන සිහින්, නම්‍ය, පාරදෘශ්‍ය තන්තුවකි. ව්‍යවහාරික විද්‍යාවෙහි සහ ඉංජිනේරු විද්‍යාවෙහි, ප්‍රකාශ තන්තු සැලසුම් කිරීම හා භාවිතය පිළිබඳ ක්ෂේත්‍රය හැඳින්වෙන්නේ තන්තු ප්‍රකාශ විද්‍යාව ලෙසිනි. වෙනත් සන්නිවේදන ආකාරවලට වඩාඉහල දත්ත සීඝ්‍රතාවයකින් සහ දුර ස්ථාන 2ක් හරහා සම්ප්‍රේෂණය කිරීමට මෙමඟින් ඉඩ ලබාදේ. ලෝහ කම්බි වෙනුවට තන්තු භාවිතා කරනුයේ , ඒවා හරහා අඩු හානියකින් යුතුය සංඥාගමන් කරන නිසා සහ ඒවා විද්‍යුත් චුම්භක බාධා කිරීම් වලට ඹරොත්තු දෙන නිසාත්ය. ප්‍රකාශ තන්තු සංවේදක සඳහාත් ,විවිධාංගීකරණය වු වෙනත් භාවිතයන් වලදීත් යොදා ගැනේ.

පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තනය මඟින් ප්‍රකාශ තන්තුවේ හරය තුළ ආලෝකය පවත්වා ගැනේ. මෙය තන්තුව ක්ෂුද්‍ර තරංග රඳවාගෙන සිටින හා ප්‍රවාහනය කරන ලෝහ නලයක් ලෙස ක්‍රියා කිරීමට හේතු කාරක වේ.බොහෝ ව්‍යාප්ති මාර්ග හෝ තීර්යයක් ආකාර සඳහා සහාය වන තන්තු බහුවිධ ආකාර තන්තුලෙස හැඳින්වේ. බහුවිධ ආකාර තන්තුවලට සාමාන්‍යයෙන් විශාල විෂ්කම්භයක් සහිත හරයක් තිබෙන අතර කෙටිදුර සන්නිවේදන සම්බන්දතා සඳහා හෝ වැඩි බලයක් සම්ප්‍රේෂණය කළයුතු අවස්ථා සඳහා යොදා ගනී.තනි ආකාර තන්තු 200mට වඩා දිග ,බෙහෝ සන්නිවේදන සම්බන්ධතා සඳහා යොදා ගනී.

ප්‍රකාශ තන්තු වල දිග ප්‍රමාණයෙන් සම්බන්ධ කිරීම , විදුලි කම්බි හෝ කේබල සම්බන්ධ කිරීමට වඩා බෙහෝ සංකීර්ණ වේ. තන්තු වල කෙළවර සැලකිල්ලෙන් යුතුව පැලිය යුතු වන අතර ඉන්පසුව කාර්මිකව එකට පිරිද්දීම හෝ එසේත් නැතිනම් විද්‍යුත් වාපයක් භාවිතයෙන් ඒවා එකට විලීන කිරිම කළ යුතුය. ඉවත් කළ හැකි සම්බන්ධතා ඇති කිරීම සඳහා විශේෂ සම්බන්ධක භාවිතා කරනු ලබේ.


ඉතිහාසය[සංස්කරණය]

ප්‍රකාශ තන්තු පිටුපස වූ ආලෝකය යොමු කිරීමේ න්‍යාය මුලින්ම ආදර්ශනය කරනු ලැබුවේ ඩැනියෙල් කොලෝචන් හා ජේකස් බැබිනෙට් විසින් 1840 දී පැරීසියේ දීය. වසර 10කට පසු අයර්ලන්ත ජාතික නිපැයුම්කරුවෙකු වූ ජෝන් ටින්ඩල් ජල උල්පත් යොදාගෙන මහජන ප්‍රදර්ශන සිදු කරන ලදී. දත්ත වේදයේ වූ සංවෘත අභ්‍යන්තර දිලිසුම් වැනි ප්‍රායෝගික භාවිත කරළියට පැමිණියේ විසිවන සියවසේ මුල් කාලයේය. 1920 ගණන්වල දී නල හරහා රූප සම්ප්‍රේෂණය ගුවන් විදුලි පර්යේෂකයෙකු වූ ක්ලැරන්ස් හැන්සල් හා රූපවාහිනී විශේෂඥයෙකු වූ ජෝන් ‍ලොගී බෙයාර්ඩ් විසින් වෙන වෙනම නිරූපනය කරන ලදී. ඊළඟ දශකය තුළ හෙන්රිච් ලෑම් විසින් අභ්‍යන්තර වෛද්‍යමය පරීක්ෂණ වලදී, න්‍යාය ප්‍රථම වරට යොදා ගන්නා ලදී. 1952 දී භෞතිකඥ නරේන්ද්‍ර සිංග් කාපනි ටිනචල්ගේ අධ්‍යයන මත පදනම්ව සිදු කළ පර්යේෂණවල ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ප්‍රකාශ තන්තු බිහිවිය. වඩ වඩාත් ගැලපෙන වර්තන දර්ශකයක් ලබා දීම සඳහා වීදුරු තන්තුව පාර දෘශ්‍ය වැස්මකින් යුත් නූතන ප්‍රකාශ තන්තු නිෂ්පාදනය වූයේ දශකයේ පසු භාගයේ දීය. දියුණුව ඊළඟට යොමු වූයේ තන්තු මිටි මඟින් රූප සම්ප්‍රේක්ෂණය කෙරෙහිය. 1956 මිචිගන් විශ්ව විද්‍යාලයේ පර්යේෂකයන් වූ බැඩිල් හර්ෂොවට්ස්, සී. විල්බර් පීටර්ස් හා ලොරන්ස් බී. කර්ටිස් ප්‍රථම ප්‍රකාශ තන්තුවලින් යුත් අර්ධ සුනම්‍ය ගැස්ට්‍රොස්කෝපයට පේටන්ට් බලපත්‍රය හිමි කර ගත්හ. ගැස්ට්‍රොස්කෝපය නිපදවීමේ ක්‍රියාවලියේ දී කර්ටිස් විසින් ප්‍රථමවරට වීදුරු වැසුම් ද්‍රව්‍ය මත රඳා පැවතුනි. වෙනත් විවිධ රූප සම්ප්‍රේක්ෂණ යෙදුම් ද ඒ සමඟම ක්‍රියාවට යෙදවිනි. අර්ධ සන්නායක උපාංග සඳහා අධි සංශුද්ධ සිලිකන් හඳුන්වා දීම තුළින හානිය අඩු සිලිකා තන්තු යථාර්තයක් බවට පත් විය.

1965 දී සටෑන්චර්ච් ටෙලිෆෝනය ඇන්ඩි කේබල්ස් නම් බ්‍රිතාන්‍ය සමාගමේ චාර්ලිස් කේ කාඕ හා ජෝර්ජ් ඒ හොක්හැම් විසින් නුතන තන්තුවල හායනය ප්‍රකිරණය වැනි භෞතික විද්‍යාත්මක ආචරණ නිසා නොවන ඉවත් කරළ හැකි අශුද්ධතා නිසා සිදුවන බව ප්‍රථම වරට ප්‍රකාශ කළහ. හායනය කිලෝ මීටරයක 20 dB දක්වා අඩු කළ හැකි නම් ප්‍රකාශ තන්තු සන්නිවේදනය සඳහා හොඳ ප්‍රායෝගික මාධ්‍යයක් බව ඔවුන් ප්‍රකාශ කළහ. මෙම හායන මට්ටම හඳුන්වන ඇමරිකන් ග්ලාස් මේකර් කොර්නින්ග් ග්ලාස් වර්ක් හි සේවය කළ රොබර්ට් ඩී. මෝරර්, ඩොන්ල්ඩ් කෙක්, පීටර් සී එල්ට්ස් සිලිකා වීදුරු ටයිටේනියම් මඟින් මාත්‍රණය කර කිලෝමීටරයකට හායනය 17 dB වූ තන්න්තුවක් ආදර්ශනය කර පෙන්වීය. වසර කිහිපයකට පසු හර මාත්‍රකය ලෙස ජර්මේනියම් ඔක්සයිඩ් යොදාගෙන 4 dB/km වූ තන්තුවක් නිපදවීය. මෙවැනි අඩු හායන මට්ටම් ටෙලි සන්නිවේදනය ඉක්මන් කරවූ අතර අන්තර්ජාලය යථාර්තයක් බවට පත් කරලීය. වර්තමානයේ ප්‍රකාශ තන්තුවල හායන මට්ටම විද්‍යුත් තඹ කම්බිවලට වඩා අඩුය. එම නිසා 500–800 km පුනරාවර්තන වලින් යුත් දුරවලින් යුත් ප්‍රකාශ තන්තුමය සබඳතා ඇති විය.

1986 දී බෙල් විද්‍යාගාරවල ඉමැනුවෙල් ඩිසටරයර් හා සතැප්ටන් විශ්ව විද්‍යාලයේ ඩේවිඩ් පේයින් විසින් සමව දියුණු කරන ලද ඉර්බියම් මඟින් මාත්‍රණය කරන ලද ප්‍රකාශ තන්තු විස්තාරක, (amplifier) ප්‍රකාශ - විද්‍යුත් - ප්‍රකාශ පුනරාවර්තන (repeaters) අඩු කිරීමෙන් හෝ බොහෝමයක් විට ඉවත් කිරීමෙන් දිගු දුර තන්තු පද්ධතිවල වියදම අවම කරන ලදී. නූතන බහුලව භාවිතා වන ප්‍රකාශ තන්තුවල හරය හා ආවරණය යන දෙකම වීදුරුවලින් තනා ඇති නිසා ඒවා පැරණි වීමේ ක්‍රියාවලියට දක්වන්නේ අඩු පෙළඹවීමකි. එය 1973 දී ජර්මනියේ ෂොට් ග්ලාස් හි රෙහර්ඩ් බර්න්සි විසින් හඳුන්වා දෙන ලදී.

1991 දී ෆෝටෝනික ස්ඵටික පිළිබඳ ක්ෂේත්‍රයේ ආගමනය , පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තනයේ නොව ආවර්තිත ව්‍යුහයකින් තන්තු ( විද්‍යාව (2003) , 299 බෂ්ම , 358 පිටුව) වල නිර්මාණයට ඉවහල් විය. ප්‍රථමවරට ෆෝ‍ටෝනික ස්ඵටික තන්තු වාණිජමය වශයෙන් මිළදී ගැනීමට හැකිවූයේ 1996 දීය. ෆෝටෝනික ස්ඵටික තන්තු, සාමාන්‍ය තන්තුවලට වඩා වැඩි ශක්තියක් රැගෙන යන ලෙස සැලසුම් කළ හැකි අතර එහි තරංග ආයාමය මත රඳා පවතින ගුණ, යම් යම් යෙදුම්වලදී ඒවායේ කාර්ය ඵලය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා අවශ්‍ය පරිදි හැසිරවිය හැකි වේ.

ක්‍රියාකාරිත්ව මූලධර්මය[සංස්කරණය]

ප්‍රකාශ තන්තුවක් යනු පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තන ක්‍රියාවලියක් මඟින් එහි අක්ෂය දිගේ අලෝකය සම්ප්‍රේශණය කරන සිලින්ඩරාකාර පාර විද්‍යුත් ‍තරංග මෙහෙයවන්නකි. තන්තුව වැසුම් ස්ථරයකින් වටවූ හරයකින් යුක්ත වේ. ආලෝක සංඥාව හරය තුළම තබා ගැනීම සඳහා හරහා වර්තනාංකය ආවරණය වර්තනාංකයට වඩා විශාල විය යුතුය. හරය හා ආවරණය අතර සීමාව, ස්ටෙප් ඉන්ඩෙක්ස් (step-index) තන්තුවල දී තියුණු අතර ග්‍රේඩඩ් ඉන්ඩෙක්ස් (graded-index fiber) තන්තුවල දී ක්‍රමික වේ.


බහු විධ තන්තු[සංස්කරණය]

බහු විධ තන්තු හරහා ආලෝකය ව්‍යාප්ත වීම.



විශාල (10 μm ට වඩා වැඩි) හර විශ්කම්භයකින් යුත් තන්තු ජ්‍යාමිතික ප්‍රකාශ විද්‍යාව මඟින් විශලේෂණය කළ හැක. එවැනි තන්තු, විද්‍යුත් චුම්භක විශ‍්ලේෂණයෙන් බහු විධ තන්තු ලෙස හඳුන්වයි. (පහත බලන්න) ස්ටෙප් ඉන්ඩෙක්ස් බහු විධ තන්තුවල දී ආලෝකය ව්‍යාප්ත වන්නේ පූර්ණ අභ්‍යන්තර අතරු මුහුණත සඳහා පරාවර්තනයෙනි. අවධි කෝණය විශාල කෝණයකින් හර - ආවරණ අතුරු මුහුණත හමුවන කිරණ (අතුරු මුහුණතට ලම්භ රේඛාවට සාපේක්ෂව මනිනු ලබයි) සම්පූර්ණයෙන්ම පරාවර්තනය වේ. අවධි කෝණය (පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තනය සඳහා අවම කෝණය) තීරණය කරනු ලබන්නේ හරය හා ආවරණ ද්‍රව්‍ය අතර වර්තන අංකවල වෙනසෙනි. අඩු කෝණයකින් මායිම හමුවන කිරණ හරයෙන් ආවරණය වෙත වර්තනය වන අතර ආලෝකය ඉදිරියට රැගෙන නොයයි. එනම් තොරතුරු ද රැගෙන නොයයි. අවධි කෝණය මඟින් තන්තුවෙහි acceptance angle ලෙස සාමාන්‍යයෙන් හඳුන්වන numerical aperture කෝණය තීරණය කරනු ලබයි. අධි numerical aperture , තන්තුව තුළට ආලෝකය කාර්යක්ෂමව ඇතුල් කරන අතර අක්ෂයට ආසන්නයෙන් හා විවිධ වූ කෝණවලින් ආලෝකයට ව්‍යාප්ත වීමට ද ඉඩ ලබා දේ. කෙසේ නමුත් මෙම අධි numerical aperture, අපකිරණ ප්‍රමාණය වැඩි කරයි. එසේ වන්නේ වෙනස කෝණ සහිත කිරණවලට වෙනස් පථ දිග ඇති නිසා ඒවා තන්තුව හරහා යාමට විවිධ වූ කාල ගන්නා නිසාය. එම නිසා අඩු වඩාත් සුදුසු වේ.


ප්‍රකාශ තන්තු වර්ග


ග්‍රේඩඩ් ඉන්ඩෙක්ස් තන්තුවල දී, හරයේ වර්තනාංකය අක්ෂය හා ආවරණය අතර දී ක්‍රමානුකූලව අඩ‍ුවේ. මෙහි දී ආලෝක කිරණවලට හර - ආවරණ අතුරු මුහුණතේ දී එකවර පරාවර්තන වනවා වෙනුවට ඒවා ආවරණයට ළඟාවත්ම සුමටම හැරේ. මෙම වක්‍ර පථ, බහු පථ අපකිරණය අවම කරයි. මන්ද යත්, විශාල කෝණ සහිත කිරණ අධි වර්තනාංකයෙන් යුත් කේන්ද්‍රයෙන් නොව අඩු වර්තනාංකයෙන් යුත් හරයේ මායිමෙන් ගමන් කරයි. වර්තනාංක ආකෘතිය තෝරා ගනු ලබන්නේ තන්තුව තුළ විවිධ කිරණවල අක්ෂීය ව්‍යාප්ත වේගවල වෙනස අඩු කිරීමටය. මෙම නියම වර්තනාංකය, වර්තනාංකය හා අක්ෂය සිට දුර අතර වූ පරාවලයික සබඳතාවට බොහෝ සෙයින් සමාන වේ.


ඒක විධ තන්තු[සංස්කරණය]

ඒක විධ ප්‍රකාශ තන්තුවක්, සංරචක ස්ථිර වල විශ්ම්භය පෙන්නුම් කරයි.
1.- Core 8 µm
2.- Cladding 125 µm
3.- Buffer 250 µm
4.- Jacket 400 µm


ව්‍යාප්ත වන ආලෝකයේ තරංග ආයාම මෙන් 10 ගුණයකට වඩා අඩු හර විශ්කම්භයකින් යුත් තන්තුවක් ජ්‍යාමිතික ප්‍රකාශ විද්‍යාව යොදා ගෙන නිරූපණය කළ නොහැක. ඒ වෙනුවට එය විද්‍යුත් චුම්භක තරංග සමීකරණයට අවකරණය කළ ඇති පරිදි මැක්ස්වෙල්ගේ සමීකරණවල විසඳුම් මඟින් ව්‍යුහයක් ලෙස විශ්ලේෂණය කළ යුතුය. සමචාරී ආලෝකය බහු විධ තන්තු තුළින් ව්‍යාප්ත වීමේ දී ඇති වන ස්පෙක්ල් (speckle) වැනි හැසිරීම් අවබෝධ කර ගැනීමට ද විද්‍යුත් චුම්භක විශලේෂණය අවශ්‍ය වේ. තරංගමය යොමු කාරකයක් ලෙස තන්තුව ආලෝකයට තන්තුව දිගේ ව්‍යාප්ත විය හැකි සීමාකරන ලද තීර්යක් විධි එකක් හෝ කිහිපයකම සහාය දේ. එක් විධියකට පමණක් සහාය දක්වන තන්තුවක්, ඒක විධ තන්තුවක් ලෙස හඳුන්වනු ලැ‍බේ. විශාල හරයකින් යුත් බහු විධ තන්තුවල හැසිරීම තරංග සමීකරණය භාවිතයෙන් ද නිරූපණය කළ හැක. එහි දී එවැනි තන්තු ව්‍යාප්ත විධි එකකට වඩා වැඩි ගණනකට සහාය දෙන බව පෙන්වා දේ. හරය විධි ස්වල්පයකට වඩා සහාය දීමට තරම් විශාල නම් බහු විධ තන්තුවල එවැනි නිරූපණයක් දළ වශයෙන් ජ්‍යාමිතික ප්‍රකාශ විද්‍යාවේ උපකල්පනවලට සමාන වේ. තරංග යොමුකාරක විශ්ලේෂණය පෙන්වා දෙන්නේ තන්තුව තුළ වූ මුලු ආලෝක ශක්තියම හරය තුලම ගැබ්වී නැති බවයි. ඒ වෙනුවට, විශේෂයෙන් ඒක විධ තන්තුවලදී ශක්තියෙන් සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයක් evanescet තරංග ලෙස හරය තුළ චලනය වේ.

වඩාත් බහුල ඒක විධ තන්තු වර්ගයට 8 සිට 10 μm දක්වා වූ හර විශ්කම්භයක් පවතී. විධි ඒ ව්‍යුහය රඳා පවතින්නේ භාවිතා වන ආලෝකයේ තරංග ආයාමය මතය. එමනිසා දෘශ්‍ය තරංග ආයාමවලදී තන්තුව සහාය දක්වනනේ අතිරේක විධි සුලු ප්‍රමාණයකට පමණි. සැසඳීමේ දී බහු විධි තන්තු 50 μm වැනි කුඩා හර හා මයික්‍රොමීටර් සිය ගණක් විශාල හර ලෙස නිෂ්පාදනය කරයි.

විශේෂ කාර්ය තන්තු[සංස්කරණය]

සමහරක් විශේෂ කාර්ය ප්‍රකාශ තන්තු සිලින්ඩරාකාර නොවන හරයකින් හා / හෝ ආවරණයකින් යුක්තව තනා ඇත. බොහෝ විට මේවා තනා ඇත්තේ ඉලිප්සිය හෝ සෘජුකෝණාශ්‍රාකාර හරස් කඩකින් යුක්තවය. මේවාට ධ්‍රැවීයතාවය පවත්වා ගන්නා තන්තු ඇතුළත් ‍වේ.

ෆෝටෝනික ස්ඵටික තන්තු නිපදවා ඇතේ ක්‍රමික රටාවකට අනුව වර්තනාංක වෙනස් කරමිනි. (බොහෝ විට තන්තුව දිගේ දිවෙන සිලින්ඩරාකාර සිදුරු ලෙස) එවැනි තන්තු ආලෝකය හරයට සීමා කිරීමට පූර්ණ අභ්‍යන්තර පරාවර්තනයට අමතරව හෝ ඒ වෙනුවට අපකිරණය යොදා ගනී. මෙම තන්තුවෙහි ගුණ විවිධ යෙදුම් විශාල සංඛ්‍යාවකට සුදුසු පරිදි සැකසිය හැක.

ප්‍රකාෂ තන්තු සන්නිවේදනය[සංස්කරණය]

ප්‍රකාෂ තන්තු වල ඇති නම්‍යතාවය නිසා එය සන්නිවේදන මාධ්‍යයක් ලෙස වර්තමානයේ යොදගෙන ඇත. එය තුළින් ආලෝකය ගමන් කිරීමේදි ආලෝක ධාරාවේ ක්ෂය වීමක් දැකිය හැකිය. විද්‍යුත් ධාරා වලට වඩා ආලෝක ධාරාවල දුර ප්‍රමාණය අඩු නිසා එය දිගු දුර සන්නිවේදන මාධ්‍යයක් ලෙස වඩාත් යෝග්‍යය වේ. එමනිසා යොදාගත යුතු රිපීටර්ස් ගණනද අඩුය. එසේම ආලෝක ධාරා තත්පරයට ගිගාබයිට් 40 ක වේගයකින් වර්ධනය කිරීමේ හැකියාවද එයට ඇත.

කෙටි දුර සන්නිවේදනයේදි ප්‍රකාෂ තන්තු යොදා ගැනීම මඟින් ගොඩනැගිලි තුළ ඉඩ ඇහිරීම වැළකේ. තවද ප්‍රකාෂ තන්තු වලට විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර වල බලපෑමක් නැත. එම නිසා ගිනිගන්නා සුළු හා පුපුරන ද්‍රව්‍ය අඩංගු ස්ථානවල මේවා යොදා ගෙන ඇත. ප්‍රකාෂ තන්තු වීදුරු වලින් මෙන්ම ප්ලාස්ටික් වලින්ද නිපදවිය හැකිය. නමුත් වීදුරු වල අති අඩු හායන ගුණය නිසා දිගු දුර සන්නිවේදනයේදි වීදුරු යොදා ගනී. බහු මත තන්තු කෙටි දුර සන්නිවේදනයේදිත් (මීටර් 500 දක්වා) ඒක මත තන්තු දිගු දුර සන්නිවේදනයේදීත් යොදා ගනී.

"http://si.wikipedia.org/w/index.php?title=ප්‍රකාශ_තන්තු&oldid=249273" වෙතින් සම්ප්‍රවේශනය කෙරිණි