Optical Fiber Basics Notes | Engineering Physics | RGPV BTech First Year

Optical Fiber Basics

Optical Fiber आधुनिक Communication Technology की आधारभूत तकनीक है। वर्तमान समय में Internet, Telephone Networks, Cable TV, Data Communication तथा Medical Imaging Systems में Optical Fiber का व्यापक उपयोग किया जाता है।

Optical Fiber एक पतला, लचीला तथा पारदर्शी माध्यम होता है जो प्रकाश संकेतों (Light Signals) को एक स्थान से दूसरे स्थान तक अत्यंत कम हानि के साथ पहुँचाता है।

Introduction

Communication Systems में पहले Electrical Signals का उपयोग किया जाता था, लेकिन Signal Loss तथा Limited Bandwidth जैसी समस्याओं के कारण Optical Fiber Technology विकसित की गई।

Optical Fiber Light Signals को Transmission Medium के रूप में उपयोग करती है। यह High Speed Communication तथा Long Distance Data Transfer के लिए अत्यंत उपयुक्त है।

Optical Fiber का कार्य सिद्धांत Total Internal Reflection (TIR) पर आधारित होता है।

Definition

Optical Fiber is a thin, flexible and transparent dielectric waveguide that transmits light signals through the principle of Total Internal Reflection.

Optical Fiber एक पतला, लचीला एवं पारदर्शी Dielectric Waveguide है जो Total Internal Reflection के सिद्धांत द्वारा प्रकाश संकेतों को एक स्थान से दूसरे स्थान तक पहुँचाता है।

Principle of Optical Fiber

Optical Fiber Total Internal Reflection (TIR) के सिद्धांत पर कार्य करती है।

जब प्रकाश सघन माध्यम (Core) से विरल माध्यम (Cladding) की ओर Critical Angle से अधिक कोण पर जाता है, तब वह पूर्णतः परावर्तित हो जाता है।

इस प्रक्रिया को Total Internal Reflection कहते हैं।

Conditions for Total Internal Reflection

• Light must travel from denser medium to rarer medium.
• Angle of incidence must be greater than critical angle.

यदि ये दोनों शर्तें पूरी होती हैं तो प्रकाश पूर्णतः परावर्तित होकर Fiber के अंदर Travel करता रहता है।

Construction of Optical Fiber

Optical Fiber मुख्यतः तीन भागों से मिलकर बनी होती है:

• Core
• Cladding
• Protective Jacket

1. Core

Core Fiber का केंद्रीय भाग होता है।

Light Signals इसी भाग के माध्यम से Travel करती हैं।

Core का Refractive Index अधिक होता है।

2. Cladding

Cladding Core के चारों ओर उपस्थित परत होती है।

इसका Refractive Index Core से कम होता है।

Cladding Total Internal Reflection को संभव बनाती है।

3. Protective Jacket

Protective Jacket Fiber को Mechanical Damage, Moisture तथा Environmental Effects से बचाती है।

Structure of Optical Fiber

Working of Optical Fiber

1. Light Source से Optical Signal उत्पन्न होता है।
2. Signal Fiber Core में प्रवेश करता है।
3. Total Internal Reflection के कारण Signal बार-बार Reflect होता है।
4. Signal Long Distance तक Travel करता है।
5. Receiver पर Signal प्राप्त होता है।

Characteristics of Optical Fiber

• High Bandwidth
• Low Transmission Loss
• Light Weight
• Small Size
• High Speed Data Transfer
• Electromagnetic Interference Free
• Secure Communication

Advantages of Optical Fiber

• Very High Data Rate
• Low Signal Attenuation
• Long Distance Communication
• Compact Size
• Noise Immunity
• Electrical Isolation
• High Security

Disadvantages of Optical Fiber

• High Installation Cost
• Fragile Structure
• Difficult Splicing
• Special Equipment Required

Applications of Optical Fiber

• Internet Communication
• Telephone Networks
• Cable Television
• Fiber Optic Communication Systems
• Medical Endoscopy
• Industrial Inspection
• Military Communication
• Computer Networks
• Undersea Communication Cables

Industrial Importance

• Telecommunication Industry
• Internet Service Providers
• Medical Equipment Industry
• Defense Communication Systems
• Data Centers
• Smart City Infrastructure
• Cloud Computing Networks

Optical Fiber vs Copper Cable

Viva Questions

1. Optical Fiber क्या है?
2. Optical Fiber किस सिद्धांत पर कार्य करती है?
3. Total Internal Reflection क्या है?
4. Core क्या होता है?
5. Cladding का क्या कार्य है?
6. Protective Jacket क्या है?
7. Optical Fiber के लाभ बताइए।
8. Optical Fiber Communication क्या है?
9. Optical Fiber के अनुप्रयोग बताइए।
10. Optical Fiber और Copper Cable में अंतर बताइए।

Exam Oriented Important Questions

1. Optical Fiber का निर्माण एवं कार्यविधि समझाइए।
2. Total Internal Reflection का सिद्धांत समझाइए।
3. Optical Fiber के मुख्य भागों का वर्णन कीजिए।
4. Optical Fiber के लाभ एवं सीमाएँ लिखिए।
5. Optical Fiber के अनुप्रयोग लिखिए।
6. Optical Fiber तथा Copper Cable में अंतर लिखिए।
7. Communication Systems में Optical Fiber का महत्व समझाइए।
8. Industrial Applications of Optical Fiber पर टिप्पणी लिखिए।

Conclusion

Optical Fiber आधुनिक Communication Systems का आधार है। यह Total Internal Reflection के सिद्धांत पर कार्य करती है तथा High Speed, High Bandwidth और Low Loss Communication प्रदान करती है। Telecommunication, Internet, Medical Systems तथा Defense Applications में इसका अत्यंत महत्वपूर्ण योगदान है।