फाइबर ऑप्टिक केबल आधुनिक संचार की रीढ़ बनाते हैं, जो देशों और महासागरों के नीचे डेटा और फोन कॉल ले जाते हैं। लेकिन डेटा की लगातार बढ़ती मांग - फिल्मों को स्ट्रीमिंग से लेकर इंटरनेट खोजों तक - उस नेटवर्क पर दबाव डाल रही है, क्योंकि सिग्नल के क्षरण से पहले केबल के माध्यम से डेटा को कितना धक्का दिया जा सकता है, और नए केबल बनाने के लिए महंगे हैं।
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अब सैन डिएगो के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक टीम के पास माप उपकरण के रूप में अन्य क्षेत्रों में उपयोग की जाने वाली तकनीक: आवृत्ति कंघी का उपयोग करके समाधान हो सकता है। इन लेजर-आधारित उपकरणों ने टीम को उन विकृतियों को दूर करने की अनुमति दी जो आमतौर पर केबल के अंत तक सिग्नल से पहले दिखाई देती थीं। शोधकर्ताओं ने रास्ते से पहले सिग्नल को बढ़ावा देने की आवश्यकता के बिना 7, 456 मील की तुलना में पहले से अधिक डेटा भेजा।
यदि उनकी प्रयोगात्मक तकनीक वास्तविक दुनिया में है, तो सिग्नल को मजबूत रखने के लिए फाइबर ऑप्टिक केबल को कम महंगे रिपीटर्स की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, डेटा स्ट्रीम के भीतर अधिक सिग्नल स्थिरता का मतलब होगा कि अधिक चैनल एक ही ट्रांसमिशन में भरे जा सकते हैं। अभी, फाइबर ऑप्टिक्स में एक मौलिक ट्रेड-ऑफ अधिक डेटा है जिसे आप प्रसारित करना चाहते हैं, जितनी कम दूरी आप इसे भेज सकते हैं।
फाइबर ऑप्टिक सिग्नल्स बस एक एनकोडेड लाइट होते हैं, या तो लेजर या एलईडी द्वारा उत्पन्न होते हैं। यह प्रकाश पतले कांच के तारों से नीचे की ओर यात्रा करता है, जब तक कि यह दूसरे छोर से बाहर नहीं निकलता है। रेडियो प्रसारण की तरह, एक लेजर बीम में एक निश्चित बैंडविड्थ, या आवृत्तियों की सीमा होगी, यह कवर करता है, और फाइबर ऑप्टिक केबल का एक विशिष्ट किनारा एक से अधिक बैंडविड्थ चैनल ले जा सकता है।
लेकिन संकेत हमेशा के लिए यात्रा नहीं कर सकते हैं और फिर भी तथाकथित गैर-रेखीय प्रभाव, विशेष रूप से केर प्रभाव के कारण डिकोड हो सकते हैं। काम करने के लिए फाइबर ऑप्टिक्स के लिए, फाइबर के अंदर की रोशनी को पलटना पड़ता है, या झुकना पड़ता है, एक निश्चित राशि जो यात्रा करती है। लेकिन बिजली के क्षेत्र में परिवर्तन होगा कि ग्लास कितना प्रकाश झुकता है, और प्रकाश स्वयं एक छोटा विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। अपवर्तन में परिवर्तन का अर्थ है कि संचरित संकेत की तरंग दैर्ध्य में छोटे परिवर्तन हैं। इसके अलावा, फाइबर के ग्लास में छोटी अनियमितताएं होती हैं, जो बिल्कुल सही परावर्तक नहीं है।
छोटे तरंगदैर्ध्य परिवर्तन, जिसे घबराना कहा जाता है, जोड़ते हैं और चैनलों के बीच क्रॉस-टॉक का कारण बनते हैं। घबराना यादृच्छिक प्रतीत होता है क्योंकि एक फाइबर ऑप्टिक ट्रांसमिशन दर्जनों चैनल करता है, और प्रत्येक चैनल पर प्रभाव थोड़ा अलग होता है। चूंकि केर प्रभाव गैर-रैखिक है, गणितीय रूप से बोल रहा है, यदि एक से अधिक चैनल हैं तो आप इसे घटा नहीं सकते हैं - गणना आज के सिग्नल प्रोसेसिंग उपकरण के लिए बहुत अधिक जटिल और लगभग असंभव है। यह झटके की भविष्यवाणी और सही करने के लिए कठिन बनाता है।
यूसीएसडी स्थित क्वालकॉम इंस्टीट्यूट के शोध वैज्ञानिक और प्रायोगिक कार्य के शोधकर्ता निकोला एलिक कहते हैं, "हमें पता चला कि कभी-कभी ऐसा बहुत कम हो जाता है।
वर्तमान फाइबर ऑप्टिक्स सेटअप में, चैनल आवृत्तियों को पर्याप्त रूप से अलग करना पड़ता है जो घबराना और अन्य शोर प्रभाव उन्हें ओवरलैप नहीं बनाते हैं। इसके अलावा, क्योंकि दूरी के साथ घबराहट बढ़ जाती है, सिग्नल में अधिक शक्ति जोड़ने से केवल शोर बढ़ जाता है। इससे निपटने का एकमात्र तरीका सिग्नल को पुन: उत्पन्न करने और शोर को साफ करने के लिए केबल पर रिपीटर्स नामक महंगे उपकरण लगाना है-एक विशिष्ट ट्रान्साटलांटिक केबल ने रिपीटर्स को हर 600 मील या तो स्थापित किया है, एलिक ने कहा, और आपको प्रत्येक चैनल के लिए एक की आवश्यकता है ।
यूसीएसडी शोधकर्ताओं ने सोचा कि क्या वे घबराहट को कम यादृच्छिक बनाने का एक तरीका खोज सकते हैं। यदि वे ठीक से जानते थे कि हर चैनल में प्रकाश की तरंग दैर्ध्य कितना बदल जाएगा, तो वे इसके लिए क्षतिपूर्ति कर सकते हैं जब सिग्नल एक रिसीवर को मिलता है। यहीं से फ्रिक्वेंसी कंघी आई। एलिक का कहना है कि यह विचार प्रकाश से संबंधित क्षेत्रों में काम करने के सालों बाद आया था। "यह स्पष्टता के एक पल की तरह था, " वे कहते हैं। एक आवृत्ति कंघी एक उपकरण है जो बहुत विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के बहुत से लेजर प्रकाश उत्पन्न करता है। आउटपुट एक कंघी की तरह दिखता है, जिसमें दिए गए आवृत्ति पर प्रत्येक "दांत" होता है और प्रत्येक आवृत्ति आसन्न लोगों के सटीक कई होती है। कंघी का उपयोग परमाणु घड़ियों के निर्माण में, खगोल विज्ञान में और यहां तक कि चिकित्सा अनुसंधान में भी किया जाता है।
एलिक और उनके सहयोगियों ने यह पता लगाने का निर्णय लिया कि यदि वे आउटगोइंग फाइबर ऑप्टिक संकेतों को जांचने के लिए एक आवृत्ति कंघी का उपयोग करते हैं तो क्या होगा। वह इसे एक ऑर्केस्ट्रा ट्यूनिंग वाले कंडक्टर से तुलना करता है। "एक ट्यूनिंग कांटा का उपयोग कर कंडक्टर के बारे में सोचो कि हर कोई यह बताने के लिए कि मध्य ए क्या है, " वह कहते हैं। टीम ने तीन और पांच चैनलों के साथ सरलीकृत फाइबर ऑप्टिक सिस्टम का निर्माण किया। जब उन्होंने कंघी का इस्तेमाल आउटगोइंग सिग्नल वेवलेंथ्स को कैलिब्रेट करने के लिए किया था, तब भी उन्हें घबराना पाया गया, लेकिन इस बार, सभी चैनल उसी तरह से घबराने लगे थे। उस नियमितता ने सिग्नल को डीकोड करने की अनुमति दी और बिना किसी रिपीटर्स के साथ रिकॉर्ड दूरी पर भेजा। एलिक कहते हैं, "यह प्रक्रिया को निर्णायक बनाता है", जिसकी टीम विज्ञान में इस सप्ताह के परिणामों की रिपोर्ट करती है।
ग्लोबल टेलिकॉम कंपनी अल्काटेल-ल्यूसेंट में तकनीकी कर्मचारियों के प्रतिष्ठित सदस्य सेतुमाधवन चंद्रशेखर कई वैज्ञानिकों में से एक हैं, जो कई सालों से फाइबर ऑप्टिक समस्या पर काम कर रहे हैं। उनके प्रकाशित काम में चरण-संयुग्मित संकेतों को प्रसारित करना शामिल है- दो संकेत जो एक दूसरे के साथ चरण से बिल्कुल 180 डिग्री बाहर हैं। इस सेटअप का मतलब है कि शोर उत्पन्न करने वाले कोई भी अशुभ प्रभाव रद्द कर दिए जाएंगे।
यूसीएसडी का काम महत्वपूर्ण है, लेकिन यह अभी तक पूर्ण समाधान नहीं है, चंद्रशेखर कहते हैं। "क्या याद आ रही है कि अधिकांश प्रणालियों में अब दोहरी ध्रुवीकरण है, " वे कहते हैं, जिसका अर्थ है कि सिस्टम प्रकाश संकेतों को भेजकर क्षमता बढ़ाते हैं जो अलग-अलग ध्रुवीकृत होते हैं। "अधिकांश सिस्टम आज प्रकाश के दो ध्रुवीकरण राज्यों में सूचना प्रसारित करते हैं, और यूसीएसडी टीम को यह दिखाने की जरूरत है कि उनकी तकनीक इस तरह के ट्रांसमिशन परिदृश्य के तहत काम करती है, " वे कहते हैं।
एलिक का कहना है कि टीम का अगला सेट प्रयोगों के मुद्दे को संबोधित करेगा। अब तक, उन्हें लगता है कि इस तकनीक को वास्तविक दुनिया के उपयोग के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, हालांकि इसके लिए नए हार्डवेयर के निर्माण और तैनाती की आवश्यकता होगी, जिसमें समय लगेगा। किसी भी तरह से, संकेतों की पहुंच में वृद्धि, अधिक आक्रामक बिल्ड-आउट की अनुमति देगा, सिग्नल हानि पर चिंताओं के बिना अधिक डेटा और अधिक दूरी की उपज। "कहते हैं, " अब डरने का कोई कारण नहीं है। "
