فوٹاز کے پیچھے ٹیکنالوجی

آپٹکس · الیکٹرانکس · کمپیوٹر سائنس

FOTAS ایک فائبر آپٹک تقسیم شدہ صوتی سینسر ہے۔ اس نظام کو سمجھنا اس کے اندر موجود ٹیکنالوجیز کو سمجھ کر ہی ممکن ہے۔

ٹیکنالوجی گائیڈ کو دریافت کریں۔
تقسیم شدہ صوتی سینسنگ پلیٹ فارم

فوٹا: ڈسٹریبیوٹڈ ایکوسٹک سینسنگ میں جدید حل

ڈسٹریبیوٹڈ ایکوسٹک سینسنگ (داس) ٹیکنالوجی صوتی سگنلز کا پتہ لگانے کے لیے فائبر آپٹک کیبلز کو بطور سینسر استعمال کرتی ہے۔ فوٹاس اس ٹیکنالوجی کو لیزرز، فائبر آپٹک انجینئرنگ اور مصنوعی ذہانت کے ساتھ جوڑتا ہے۔

مصنوعی ذہانت DAS کے ذریعے جمع کیے گئے ڈیٹا کی بڑی مقدار کا تجزیہ اور تشریح کرنے میں مدد کرتی ہے۔ یہ نظام کو سیکورٹی اور انفراسٹرکچر کی نگرانی جیسے شعبوں میں موثر بناتا ہے۔

ذیل کے حصے اس بات کی وضاحت کرتے ہیں کہ ٹیکنالوجی کس طرح کام کرتی ہے، خود آپٹیکل فائبر سے شروع ہوکر اور لیزرز کے ذریعے جاری، تقسیم شدہ صوتی سینسنگ اور آپٹیکل ٹائم ڈومین ریفلوکومیٹری۔

fotas فائبر آپٹک تقسیم شدہ سینسنگ یونٹ
fotas فائبر آپٹک تقسیم شدہ سینسنگ یونٹ۔
سینسنگ میڈیم

فائبر آپٹکس

فائبر آپٹکس آپٹکس کا ایک ذیلی فیلڈ ہے۔ اگرچہ آپٹکس عام طور پر روشنی کا میدان ہے، فائبر آپٹکس کا تعلق صرف شیشے کے ریشوں کے اندر موجود آپٹیکل مظاہر سے ہے۔ "فائبر" کا مطلب ہے دھاگہ، لہذا فائبر آپٹکس سے مراد شیشے کے دھاگے ہیں جو روشنی کو ان میں سے گزرنے دیتے ہیں۔

آج کل زیادہ تر ٹیلی کمیونیکیشن انفراسٹرکچر فائبر آپٹک کیبلز پر مبنی ہے۔ وہ تانبے کی برقی کیبلز کی اولاد ہیں - لیکن اگر برقی کیبلز پہلے سے موجود ہیں، تو اس کے بجائے فائبر آپٹک کیبلز کیوں استعمال کی جاتی ہیں؟

پہلے معیاری ٹیلی کمیونیکیشن کیبلز تانبے یا دیگر ترسیلی دھاتوں سے بنی تھیں۔ یہ کیبلز الیکٹران کو ایک سرے سے دوسرے سرے تک لے جاتی ہیں اور دیگر آلات کی مدد سے یہ کرنٹ قیمتی ڈیٹا لے جاتا ہے۔ سابقہ ٹیلی فون لائنیں، اور پھر انٹرنیٹ لائنیں، اس قسم کی کیبل سے بنائی گئی تھیں۔

جیسے جیسے منتقل شدہ ڈیٹا کا حجم بڑھتا گیا، کرنٹ پر مبنی کیبلز کم ہونے لگیں۔ 1990 میں تقریباً 2.6 ملین انٹرنیٹ صارفین تھے۔ 2016 تک یہ تعداد 3.406 بلین تک پہنچ گئی تھی۔ روایتی برقی کیبلز اس مانگ کو سنبھال نہیں سکیں، اور فائبر آپٹکس نے ان کی جگہ لے لی۔

فائبر نے تانبے کی جگہ کیوں لی

فائبر آپٹک کیبل بمقابلہ کاپر کیبل

فائبر آپٹک کیبلز تانبے کی کیبلز سے کہیں زیادہ ڈیٹا منتقل کر سکتی ہیں - فرق تقریباً 10 سے 1000 گنا کے آرڈر پر ہے۔ صلاحیت فائبر آپٹکس کو آگے رکھتی ہے، لیکن فوائد وہیں نہیں رکتے۔

10–1000×

ٹرانسمیشن کی صلاحیت

فائبر آپٹک کیبل موازنہ سائز کے تانبے کے کنڈکٹر سے ڈرامائی طور پر زیادہ ڈیٹا لے جاتی ہے۔

کم سے کم

ڈیٹا کا نقصان

آپٹیکل ٹرانسمیشن ایمپلیفیکیشن کی ضرورت سے پہلے بہت طویل فاصلے پر سگنل کے معیار کو محفوظ رکھتی ہے۔

روشنی۔

منتقلی کی رفتار

ڈیٹا شیشے کے کور کے ذریعے سفر کرنے والے فوٹونز کے ذریعے لے جایا جاتا ہے، دھاتی موصل میں الیکٹرانوں کے ذریعے نہیں۔

مدافعتی

EMI مزاحمت

روشنی اور پائیدار کیبلز بیرونی راستوں پر برقی مقناطیسی مداخلت سے متاثر نہیں ہوتیں۔

فائبر آپٹک کیبل کی تعمیر: کور، کلیڈنگ اور کوٹنگ لیئرز
فائبر آپٹک کیبل کی تعمیر: کور، کلیڈنگ اور حفاظتی کوٹنگ کی تہیں۔

فائبر آپٹک کیبل کا بنیادی جزو آپٹیکل فائبر ہی ہے۔ آپٹیکل فائبر شیشے یا اس سے ملتے جلتے مواد سے بنے ہوتے ہیں، اور ان کا مقصد روشنی کو لے جانا ہوتا ہے - اس لیے مواد شفاف ہونا چاہیے۔ کیبل میں سفر کرنے والی روشنی لیزر ڈیوائسز سے پیدا ہوتی ہے۔

شفافیت کے علاوہ، مواد پائیدار، لچکدار، سستا اور پیدا کرنے میں آسان ہونا چاہیے۔ شیشہ 9 مائیکرو میٹر قطر میں حیرت انگیز طور پر لچکدار ہے، اور انسانیت کو اس کے ساتھ ہزاروں سال کا صنعتی اور دستکاری کا تجربہ ہے۔ شیشے کا ایک ٹکڑا اونچائی سے کھینچا جاتا ہے اور اس پر عملدرآمد کیا جاتا ہے جب تک کہ یہ پتلا اور پتلا نہ ہو جائے، جب تک کہ کور تقریباً 9 مائکرو میٹر تک نہ پہنچ جائے۔

فائبر آپٹک کیبل صرف گلاس کور پر مشتمل نہیں ہوتی ہے۔ غیر محفوظ کور کے ذریعے پھیلنے والی روشنی بے ترتیب سمتوں میں بکھر جائے گی، اس لیے اسے کم سے کم نقصان کے ساتھ ہدف کے مقام تک پہنچنے کے لیے ایک ویو گائیڈ اور حفاظتی تہوں کی ضرورت ہے۔

کور شفاف شیشے کا مرکز، تقریباً 9 مائیکرو میٹر قطر، جس کے ذریعے فوٹون دراصل سفر کرتے ہیں۔
کلیڈنگ a کوٹنگ جس میں کور سے کم اضطراری انڈیکس ہوتا ہے، جو ویو گائیڈ بناتا ہے جو کور کے اندر روشنی کو پھیلاتا رہتا ہے۔
کوٹنگ حفاظتی پرتیں کلیڈنگ پر لگائی جاتی ہیں۔ خصوصی استعمال کے لیے ان میں uv اور تابکاری سے تحفظ شامل ہے، کہیں بھی تعیناتی کو قابل بنانا — بشمول ٹرانس اٹلانٹک راستے۔
روشنی پھیلانا

فوٹون آپٹیکل فائبر کے اندر کیسے سفر کرتے ہیں۔

روشنی کور کے اندر سفر کرتی ہے اور جاتے ہی فائبر کی دیواروں سے اچھالتی ہے۔ فائبر آپٹک کیبلز کو ڈیزائن کیا گیا ہے تاکہ روشنی کی شعاعیں باہر کی طرف پھیل نہ سکیں - اس کے باوجود، ان میں سے کچھ بچ جاتی ہیں۔ اس رجحان کو آپٹیکل نقصان کہا جاتا ہے۔

جسمانی قانون جو روشنی کو اچھالتا ہے اور کیبل کے اندر رہتا ہے وہ Snell's Law ہے۔ جب روشنی اچھلتے ہوئے بغیر نقصان کے کیبل کے اندر رہتی ہے، تو اس رجحان کو ٹوٹل انٹرنل ریفلیکشن کہا جاتا ہے۔

snell کا قانون کور اور کلیڈنگ کے درمیان باؤنڈری پر ریفریکشن کو کنٹرول کرتا ہے، روشنی کو واپس کور میں ری ڈائریکٹ کرتا ہے۔
کل اندرونی عکاسی۔ کم سے کم نقصان کے ساتھ لمبی دوری تک فائبر کے ساتھ روشنی کی رہنمائی کرتا ہے۔
نظری نقصان روشنی کا وہ چھوٹا حصہ جو نبض کے پھیلنے کے ساتھ ہی بچ جاتا ہے یا جذب ہو جاتا ہے۔
فوٹانز آپٹیکل فائبر کے اندر کل اندرونی عکاسی کے ذریعے کیسے سفر کرتے ہیں۔
روشنی کا منبع

لیزر

لفظ لیزر تابکاری کے محرک اخراج کے ذریعہ روشنی پروردن کا مخفف ہے۔ ڈی اے ایس سسٹمز اور بہت سے دوسرے سسٹم لیزر ٹیکنالوجی پر انحصار کرتے ہیں۔ FOTAS سسٹم لیزر لائٹ کا استعمال کرتے ہوئے مداخلت کا ڈیٹا حاصل کرتا ہے: لیزر لائٹ فائبر آپٹک کیبل کے اس پار سفر کرتی ہے اور اس کے اندر بکھر جاتی ہے، اور بکھری ہوئی روشنی کو OTDR یونٹ کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے۔

ایک لیزر ایک عام روشنی کے ذریعہ کی طرح نظر آسکتا ہے، لیکن یہ اس سے بہت دور ہے۔ لیزر لائٹ کولیمیٹڈ، مربوط اور پولرائزڈ ہے — تین خصوصیات جو فیز-OTDR اور FOTAS کو ممکن بناتی ہیں۔

ہم آہنگ لیزر روشنی عام روشنی کے مقابلے میں

کولیمیٹڈ لائٹ

تمام لیزر شعاعیں متوازی اور یک سمت ہیں۔ وہ کراس کیے بغیر ایک ہی سمت میں سفر کرتے ہیں، لہذا ہدف والے مقام تک پہنچنے کے راستے میں تقریباً کوئی طاقت ضائع نہیں ہوتی۔

انحراف اب بھی موجود ہے، لیکن یہ بلب یا ایل ای ڈی کے مقابلے میں بہت کم ہے - جو بالکل وہی ہے جو طویل سینسنگ فاصلے کو ممکن بناتا ہے۔

مرحلے کا فرق

ہم آہنگی اور مرحلہ

لیزر میں فوٹون ایک ہی مرحلے، سمت اور پولرائزیشن کا اشتراک کرتے ہیں. "مرحلہ" ظاہری شکل کے یونانی لفظ سے آیا ہے، لہذا ایک مرحلے کے فرق کا مطلب ہے کہ ایک لہر دوسری سے آگے یا پیچھے چلتی ہے۔

مساوی مرحلہ توانائی کو مرتکز کرتا ہے — جیسے کہ بہت سے کمزور ہتھوڑے کو ایک ہی موثر میں ملانا۔ فیز مساوات وہی ہے جو فیز-OTDR اور FOTAS کو کام کرنے کی اجازت دیتی ہے۔

برقی مقناطیسی لہریں پھیلنے کی سمت کے لیے کھڑی ہوتی ہیں

پولرائزیشن

پولرائزیشن کا مطلب ہے کہ لہر کے دوغلوں کی اس کے پھیلاؤ کی نسبت ایک مخصوص سمت ہوتی ہے۔ برقی مقناطیسی لہریں قاطع موجیں ہیں جن کے برقی اور مقناطیسی میدان سفر کی سمت کے لیے کھڑے ہوتے ہیں۔

پولرائزیشن کی سمت کو برقی میدان کے متوازی کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ روزمرہ کی ایک مانوس مثال 3D شیشے ہیں، جہاں آپ کے سر کو گھومنے سے سمجھی جانے والی چمک بدل جاتی ہے۔

لیزر کیسے کام کرتا ہے۔

لیزر محرک اخراج کی بنیاد پر کام کرتے ہیں۔ ایٹموں کے پاس اپنے الیکٹرانوں کے لیے توانائی کی مقدار ہوتی ہے - سطحیں مجرد اقدار پر موجود ہوتی ہیں۔ الیکٹران نچلی سطح پر رہتے ہیں، لیکن جب وہ توانائی جذب کرتے ہیں تو وہ اونچی سطح پر چلے جاتے ہیں۔

چونکہ اعلی توانائی کی سطح توانائی کے لحاظ سے مستحکم نہیں ہوتی ہے، الیکٹران اس اضافی توانائی کو خارج کرتے ہیں اور واپس نیچے گرتے ہیں۔ زیادہ تر وقت یہ بے ساختہ ہوتا ہے، جسے اچانک اخراج کہا جاتا ہے۔

لیزر میں، اس اخراج کو کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ اخراج کی بجائے حوصلہ افزائی ہو جائے۔ جب ایک فوٹون پہلے سے پرجوش الیکٹران کے ذریعے جذب ہوتا ہے، تو الیکٹران دو ایک جیسے فوٹون خارج کرتا ہے۔ وہ فوٹون دوسرے الیکٹرانوں کے ذریعے جذب ہوتے ہیں، جو بہت زیادہ خارج کرتے ہیں - لیزر کا بنیادی کام کرنے کا اصول۔

فائبر کو سینسر میں تبدیل کرنا

تقسیم شدہ اکوسٹک سینسنگ

ڈسٹری بیوٹڈ ایکوسٹک سینسنگ (DAS) ایک ایسی ٹیکنالوجی ہے جو صوتی سگنلز کا پتہ لگاتی ہے۔ مواد کے ذریعے سفر کرنے والی قوت اس کے ذریعے گزرنے والے میڈیم میں دباؤ کی نقل مکانی کا سبب بنتی ہے — ہوا، زمین، پانی وغیرہ۔ ان نقل مکانی کے مظاہر کو صوتی لہریں کہا جاتا ہے، اور آواز کی لہریں ان کی سب سے عام مثال ہیں۔

سنگل پوائنٹ سینسر صرف ایک جگہ پر سگنلز کا پتہ لگاتے ہیں، جیسے سوئی کی نوک۔ تقسیم شدہ سینسروں میں، اس کے برعکس، سینسنگ ڈھانچہ مسلسل ہے۔ FOTAS تقسیم شدہ صوتی سینسنگ کے لیے فائبر آپٹک کیبلز کا استعمال کرتا ہے: کیبل میں پھیلنے والی روشنی کی لہریں صوتی لہروں سے متاثر ہوتی ہیں، اور آپٹیکل ٹائم ڈومین ریفلیکٹومیٹری (OTDR) جیسے آلات سے متاثرہ روشنی کا پتہ لگایا جاتا ہے۔

ایک فائبر آپٹک روٹ کے ساتھ صوتی سینسنگ ٹیکنالوجی کی تقسیم
ڈسٹری بیوٹڈ اکوسٹک سینسنگ فائبر آپٹک روٹ کو پیمائشی پوائنٹس کی ایک مسلسل لائن میں تبدیل کرتی ہے۔

ڈسٹری بیوٹڈ اکوسٹک سینسنگ سے مراد آپٹو الیکٹرانک پروڈکٹس کا ایک ایسا نظام ہے جو ٹارگٹڈ بارڈرز تک پھیلی ہوئی فائبر آپٹک کیبلز کے ذریعے ریئل ٹائم کنٹرول اور پیمائش انجام دیتا ہے۔

FOTAS ٹیکنالوجی کو سمجھنے کا سب سے بنیادی طریقہ یہ ہے کہ کسی کو ٹریڈمل پر چلنے کا تصور کیا جائے۔ جیسے ہی وہ پٹی کی سمت کے خلاف حرکت کرتے ہیں، آواز کی لہریں ان کے گرد پھیل جاتی ہیں۔ ایک مخصوص فاصلے پر کوئی شخص یہ سمجھ سکتا ہے کہ ایک شخص ٹریڈمل پر حقیقی وقت کی نگرانی کے ذریعے ہے — یہاں تک کہ ایک ہی کمرے میں ہونے کے بغیر۔

اس سارے عمل کے دوران، فائبر کیبل کے ساتھ ساتھ ہر نقطہ پر صوتی سگنلز کی پیمائش کی جاتی ہے۔ ان سینسرز کے برعکس جو طے شدہ پوائنٹس پر پیمائش کرتے ہیں، DAS سسٹم خود کیبل کو بطور سینسر استعمال کرتا ہے۔ دوسرے الفاظ میں، ایک تقسیم شدہ صوتی سینسر فائبر کیبل کو مائیکروفون میں بدل دیتا ہے۔

الگ تھلگ پیمائش

سنگل پوائنٹ سینسر

پتہ لگانا صرف اس جگہ ہوتا ہے جہاں ایک جسمانی سینسر رکھا گیا ہو۔

  • فی آلہ ایک کھوج پوائنٹ
  • سینسر کے درمیان غیر مانیٹر شدہ خالی جگہیں۔
  • مزید فیلڈ ڈیوائسز اور کنکشنز
  • طویل راستوں پر محدود مرئیت
مسلسل سینسنگ

FOTAS تقسیم شدہ سینسنگ

سینسنگ ڈھانچہ پورے نصب فائبر راستے کے ساتھ مسلسل ہے.

  • کیبل کے ہر مقام پر پیمائش
  • کیبل خود سینسر کے طور پر کام کرتا ہے۔
  • پورے راستے میں حقیقی وقت کی نگرانی
  • فائبر کے ساتھ ایونٹ لوکلائزیشن
پیمائش اور خصوصیت

آپٹیکل ٹائم ڈومین ریفلیکٹومیٹری

آپٹیکل ٹائم ڈومین ریفلیکٹومیٹری ایک پیمائش کا طریقہ ہے جو فائبر آپٹک کیبلز کی بہت سی خصوصیات کو نمایاں کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ زیادہ تر کیبل کی حالت کا جائزہ لینے اور مسائل کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے: اگر فائبر میں ٹرانسمیشن سے متعلق کوئی مسئلہ ہے تو، ایک OTDR اسے تلاش کر سکتا ہے۔

سب سے عام استعمال وقفے کا پتہ لگانا ہے۔ فائبر آپٹک کیبلز ایمپلیفیکیشن سے پہلے تقریباً سو کلومیٹر تک ڈیٹا لے جا سکتی ہیں، اس لیے ہاتھ سے ہر پوائنٹ کا معائنہ کرنا عملی طور پر ناممکن ہو گا۔ ایک ایسا آلہ ہونا چاہیے جو دور سے کیبل کی جانچ کرے — یہی OTDR کا مقصد ہے۔

ایک OTDR کیا ہے؟

ایک OTDR روشنی کی دالیں فائبر میں بھیجتا ہے اور پیچھے بکھری ہوئی روشنی کے طول و عرض کی پیمائش کرتا ہے۔ وقت کے فرق سے یہ فائبر کی لمبائی کا حساب لگاتا ہے، اور طول و عرض کے نقصان سے یہ عام نقصانات، بریکنگ پوائنٹس اور کیبل کے ساتھ دیگر اثرات کا تعین کرتا ہے۔

پیچھے بکھری ہوئی روشنی کا طول و عرض ہمیشہ راستے میں زوال پذیر ہوتا ہے کیونکہ ریشے کے اندر نجاست اور روشنی کے ذرہ کے تعامل کی وجہ سے۔ اس کمی سے OTDR ایک نقصان کا گتانک حاصل کرتا ہے - برقی کرنٹ کا سامنا کرنے والی مزاحمت کی طرح۔ یہ کام کرنے والے اصول سے پتہ چلتا ہے کہ آیا ریشہ ٹوٹ گیا ہے یا کسی اور نقصان کا باعث ہے۔

جتنا آگے کیبل کے ساتھ ساتھ پیمائش کی جاتی ہے، بکھرے ہوئے طول و عرض اتنا ہی کمزور ہوتا جاتا ہے۔ ڈیوائس وقت کے فرق کو بھی ریکارڈ کرتی ہے، اس لیے کسی مسئلے کی جگہ کی نشاندہی اور تشخیص کی جا سکتی ہے۔

otdr ٹریس تجزیہ جو ریشہ کے ساتھ روشنی کے طول و عرض کو ظاہر کرتا ہے
viavi mts-2000 otdr تجزیہ آلہ
فیلڈ پیمائش کا آلہ

VIAVI MTS-2000 OTDR

دو کنکشن پورٹس یونٹ کے اوپر واقع ہیں: ایک ملٹی موڈ فائبر آپٹک کیبلز کے لیے اور ایک سنگل موڈ کیبلز کے لیے۔ درست پیمائش کے لیے کیبل کا صحیح پورٹ سے منسلک ہونا ضروری ہے، کیونکہ مختلف کیبلز مختلف طول موج استعمال کر سکتی ہیں۔

فائبر کے جڑ جانے کے بعد، OTDR ایک لیزر پلس کو کیبل میں بھیجتا ہے، نبض پیچھے کی طرف سفر کرتی ہے اور بکھر جاتی ہے، اور ڈیوائس اس بیک بکھری ہوئی روشنی کی خصوصیات کی پیمائش کرتی ہے۔

ایک OTDR کس چیز کا پتہ لگا سکتا ہے۔

فائبر بریک
فائبر موڑنے والا
spice نقصان
کنیکٹر کا نقصان
پیچ پینل کے مقامات
عکاس
انجینئرنگ سپورٹ

اپنے فائبر آپٹک سینسنگ پروجیکٹ پر بات کریں۔

فاصلہ محسوس کرنے، کیبل کے انتخاب، راستے کے ڈیزائن، پتہ لگانے کی ضروریات اور انضمام کے فن تعمیر کے بارے میں FOTAS انجینئرنگ ٹیم سے بات کریں۔