ऑप्टिकल फाइबर ग्लास (Optical Fiber Glass) या प्लास्टिक से बना एक लंबा, पतला पारदर्शी ढांकता हुआ पदार्थ होता है, जो कई कुल आंतरिक प्रतिबिंबों के माध्यम से फाइबर के एक छोर से दूसरे छोर तक ऑप्टिकल आवृत्तियों के विद्युत चुम्बकीय तरंगों (अवरक्त के लिए दिखाई देता है) को वहन करता है। इस प्रकार, ऑप्टिकल फाइबर, ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में वेवगाइड के रूप में काम करते हैं।

 

एक बार जब प्रकाश किरणें कोर में प्रवेश करती हैं, तो वे कोर-क्लैडिंग इंटरफेस में कई आंतरिक प्रतिबिंबों की सहायता से आगे बढ़ती हैं, जिससे किरणें ऑप्टिकल फाइबर के एक छोर से दूसरे छोर तक जाती हैं।

एक सीधे ऑप्टिकल फाइबर में कुल आंतरिक प्रतिबिंब की घटना को निम्नलिखित तरीके से समझाया गया है। बता दें कि कोर का अपवर्तनांक n1 है और क्लैडिंग की संख्या n2 है जैसे n1> n2। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, प्रकाश Ao की एक किरण कोर के अंतिम छोर ‘O’ पर टकराती है; इस किरण को तंतु की धुरी से θ₀ की दूरी पर कोण बनाते हैं।

यह किरण कोर में अपवर्तित होती है और OB के साथ गुजरती है, कोर में अपवर्तन कोण θ1 है। किरण OB इन्सिडेन्स कोण के साथ कोर-क्लैडिंग इंटरफेस पर 90°- θ1 का कोण बनता है। मान लीजिए कि angle of incidence कोर-क्लैडिंग इंटरफ़ेस के क्रिटिकल कोण [θc = 90°- θ1] के बराबर है, तो क्लैडिंग में अपवर्तन का कोण 90° है, ताकि किरण (BC) कोर और क्लैडिंग के बीच इंटरफ़ेस के साथ गुजर सके है।

यदि angle of incidence फाइबर के अंत पर एक किरण के लिए θ₀ से बड़ा है, तो अपवर्तन कोण (angle of refraction) θ1 से बड़ा है और कोर-क्लैडिंग इंटरफ़ेस पर angle of incidence, क्रिटिकल कोण से कम है, तब किरण को फिर से क्लैडिंग में रिफ्लेक्ट किया जाता है और अवशोषण के कारण उसे खो दिया जाता है।

ऑप्टिकल फाइबर के प्रकार अपवर्तक सूचकांक, प्रयुक्त सामग्री और प्रकाश के प्रसार के मोड पर निर्भर करते हैं। अपवर्तक सूचकांक पर आधारित वर्गीकरण इस प्रकार है:

• स्टेप इंडेक्स फाइबर्स: इसमें क्लैडिंग से घिरा एक कोर होता है, जिसमें एक समान अपवर्तक सूचकांक होता है।
• ग्रेडेड इंडेक्स फाइबर्स: ऑप्टिकल फाइबर का अपवर्तक सूचकांक घटता है क्योंकि फाइबर अक्ष से रेडियल दूरी बढ़ जाती है।

प्रयुक्त सामग्रियों के आधार पर वर्गीकरण इस प्रकार है:

• प्लास्टिक ऑप्टिकल फाइबर: पॉलीमेथाइलमेटेक्रायलेट (polymethylmethacrylate) को प्रकाश के संचरण के लिए एक मुख्य सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।
• ग्लास फाइबर: इसमें बेहद महीन ग्लास फाइबर होते हैं।

Acceptance angle (स्वीकृति कोण) को ऑप्टिकल फाइबर के अंतिम छोर पर इन्सिडेन्स के अधिकतम कोण के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसके लिए किरण को ऑप्टिकल फाइबर में प्रचारित किया जा सकता है। इस कोण को एक्सेप्टेन्स कोन आधा कोण (acceptance cone half-angle) भी कहा जाता है।

Numerical aperture (NA) (न्यूमेरिकल एपर्चर) एक ऑप्टिकल फाइबर की प्रकाश-एकत्रित क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है। प्रकाश-इकट्ठा करने की क्षमता स्वीकृति या एक्सेप्टेन्स कोण के अनुपात में होती है। तो, Numerical aperture को फाइबर के स्वीकृति या एक्सेप्टेन्स कोण के Sine से दर्शाया जा सकता है यानी, Sin θ₀

ऑप्टिकल फाइबर के लाभ (Advantages of optical fibre)

• बैंडविड्थ (Bandwidth): ऑप्टिकल सिस्टम में दूरसंचार की किसी भी अन्य प्रणाली की तुलना में अधिक बैंडविड्थ उपलब्ध होती है। कई सिग्नल एक ही चैनल पर फ्रिक्वेंसी मल्टीप्लेक्स या टाइम मल्टीप्लेक्स की सहायता से भेजे जा सकते हैं।
• केबल की लागत (Cable cost): ऑप्टिकल फाइबर की लागत तांबे की केबल की तुलना में अधिक है, लेकिन यह गिर रही है। जबकि इसके विपरीत, लंबी दूरी पर, पुनरावर्तक स्टेशनों को 160 किमी तक अलग किया जा सकता है। अक्सर वे इससे बहुत करीब होते हैं क्योंकि पुनरावर्तक इकाई के लिए बिजली की आपूर्ति तंतुओं के साथ केबल में चलने वाले तांबे के तारों की एक जोड़ी के साथ की जाती है।
• एमआई से प्रतिरक्षा (Immunity from EMI): कॉपर केबल के विपरीत, ऑप्टिकल फाइबर बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव से प्रतिरक्षा करता है। यह विशेष रूप से औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए अनुकूल है जहां विद्युत मशीनरी और भारी स्विचिंग मजबूत हस्तक्षेप उत्पन्न करते हैं।
• सावधानी (Safety): कॉपर केबल बिछाने में अधिक गर्मी के कारण कई दोष उत्पन्न हो जाते है, जिससे आग लग सकती है। जबकि ऑप्टिकल फाइबर के साथ ऐसा होने की संभावना बहुत कम है।
• संक्षारण (Corrosion): कॉपर केबल के विपरीत, ऑप्टिकल फाइबर में संक्षारण नहीं होता है।

फाइबर ऑप्टिक केबल के कुछ उपयोगों में शामिल हैं:

• चिकित्सा (Medical): प्रकाश गाइड, इमेजिंग उपकरण और सर्जरी के लिए लेजर के रूप में भी उपयोग किया जाता है
• रक्षा / सरकार (Defence/Government): भूकंपीय तरंगों और सोनार के लिए हाइड्रोफोन के रूप में प्रयुक्त, विमान, पनडुब्बियों और अन्य वाहनों में वायरिंग के लिए और क्षेत्र नेटवर्किंग के लिए भी उपयोग होता है ।
• डेटा स्टोरेज (Data Storage): डेटा ट्रांसमिशन के लिए उपयोग किया जाता है ।
• दूरसंचार (Telecommunications): दूरसंचार में फाइबर का उपयोग सिग्नल को ट्रांसमिट तथा रिसीव करने के लिए किया जाता है ।
• नेटवर्किंग (Networking): विभिन्न प्रकार की नेटवर्क सेटिंग्स में उपयोगकर्ताओं और सर्वरों को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है और डेटा ट्रांसमिशन की गति और सटीकता को बढ़ाने में मदद करता है