روشنی کیسے پھیلتی ہے: انعکاس، موڈز، عددی اپرچر

فائبر ایک ویو گائیڈ ہے: شیشے کا کور جسے قدرے کم ضریبِ انعطاف والا شیشہ گھیرتا ہے، اس لیے کم زاویے پر حد سے ملنے والی روشنی باہر نکلنے کے بجائے واپس منعکس ہوتی ہے۔ اسی ایک حقیقت سے سنگل موڈ اور ملٹی موڈ فائبر کا فرق، وہ قبولیت زاویہ جو سورس کی کتنی روشنی اندر جاتی ہے طے کرتا ہے، تنگ موڑ سے روشنی رسنے کی وجہ، اور ڈیٹا شیٹس میں مذکور OM1–OM5 اور OS2 گریڈز نکلتے ہیں۔ یہ صفحہ لنک ڈیزائن میں استعمال ہونے والی گہرائی تک وہ طبیعیات بیان کرتا ہے۔

فائبر کی ساخت

تہہ	قطر	مواد	کردار
کور	9 µm (سنگل موڈ)، 50 یا 62.5 µm (ملٹی موڈ)	جرمنیم سے ڈوپڈ سلیکا (زیادہ ضریبِ انعطاف)	روشنی لے جاتا ہے
کلیڈنگ	125 µm	خالص یا فلورین ڈوپڈ سلیکا (کم ضریبِ انعطاف)	مکمل داخلی انعکاس سے روشنی محدود کرتی ہے
کوٹنگ	250 µm (یا 200 µm)	ایکریلیٹ	میکانکی تحفظ؛ کیبلز میں رنگ کوڈ شدہ
بفر / جیکٹ	900 µm ٹائٹ بفر، یا لوز ٹیوب	پلاسٹک	ہینڈلنگ؛ آپٹکس کا حصہ نہیں

کور اور کلیڈنگ کے ضریبِ انعطاف کا فرق بہت چھوٹا — تقریباً 0.3–0.5 % — ہے، مگر کافی ہے کیونکہ روشنی محور کے تقریباً متوازی چلتی ہے۔

مکمل داخلی انعکاس اور عددی اپرچر

زیادہ کثیف میڈیم سے کم کثیف میڈیم میں جانے والی روشنی نارمل سے دور مڑتی ہے؛ تنقیدی زاویے سے آگے یہ مکمل طور پر منعکس ہوتی ہے۔ فائبر میں اس کا مطلب ہے کہ محور کے گرد مخروط کے اندر شعاعیں بند رہتی ہیں۔ ہوا میں اس مخروط کا نصف زاویہ عددّی اپرچر سے مقرر ہوتا ہے:

فائبر	NA	قبولیت نصف زاویہ	معنی
سنگل موڈ G.652	≈ 0.12–0.14	≈ 7–8°	صرف تنگ، درست رخ والی شعاع جڑتی ہے — صرف لیزر سورسز
ملٹی موڈ 50 µm (OM2–OM5)	0.20	≈ 11.5°	وسیع قبولیت — VCSELs اور LEDs آسانی سے جڑتے ہیں
ملٹی موڈ 62.5 µm (OM1)	0.275	≈ 16°	سب سے وسیع؛ پرانا

زیادہ NA = آسان کپلنگ، مگر زیادہ موڈز اور زیادہ موڈل ڈسپرشن۔

موڈز

موڈ ایک مستحکم فیلڈ پیٹرن ہے جو گائیڈ میں سفر کر سکتا ہے۔ ان کی تعداد کور سائز، NA اور طول موج پر منحصر ہے (V-number):

فائبر	850 nm پر موڈز	1310 nm پر موڈز	نتیجہ
9 µm سنگل موڈ	— (چند موڈ والی ہو گی)	1	موڈل ڈسپرشن نہیں؛ رینج اٹینیوایشن اور کرومیٹک ڈسپرشن سے مقرر
50 µm ملٹی موڈ	سینکڑوں	~100	موڈل ڈسپرشن بینڈوڈتھ × فاصلہ محدود کرتی ہے (ڈسپرشن اور بینڈوڈتھ)
62.5 µm ملٹی موڈ	~1 000	—	سب سے زیادہ موڈل ڈسپرشن

سنگل موڈ فائبر صرف اپنی کٹ آف طول موج سے اوپر (G.652 کے لیے ≈ 1 260 nm) سنگل موڈ ہے: 850 nm پر یہ کئی موڈز لے جاتی ہے، اسی لیے سنگل موڈ فائبر پر 850 nm SR ماڈیول درست کام نہیں کرتا، اور “1310/1550 پر سنگل موڈ” صحیح جوڑی ہے (فزیکل عدم مطابقتیں)۔

قدمی ضریبِ انعطاف اور تدریجی ضریبِ انعطاف

پروفائل	ضریبِ انعطاف کی شکل	استعمال	اثر
قدمی ضریبِ انعطاف	مستقل کور ضریبِ انعطاف، کلیڈنگ تک اچانک تبدیلی	سنگل موڈ فائبر	ایک موڈ کے لیے غیر متعلق
تدریجی ضریبِ انعطاف	پیرا بولک: محور پر سب سے زیادہ، کلیڈنگ کی طرف کم	تمام ٹیلی کام ملٹی موڈ (OM1–OM5)	بیرونی شعاعیں زیادہ دور مگر تیز (کم ضریبِ انعطاف) چلتی ہیں، اس لیے موڈز تقریباً اکٹھے پہنچتے ہیں — موڈل ڈسپرشن قدمی ضریبِ انعطاف سے 100× کم

تدریجی پروفائل کا معیار OM3 (2 000 MHz·km) کو OM4 (4 700 MHz·km) سے الگ کرتا ہے: وہی جیومیٹری، زیادہ درست ضریبِ انعطاف منحنی۔

موڈ فیلڈ قطر اور کپلنگ لاس

سنگل موڈ فائبر میں روشنی 9 µm کور تک محدود نہیں؛ اس کا موڈ فیلڈ قطر (MFD) 1310 nm پر ≈ 9.2 µm اور 1550 nm پر ≈ 10.4 µm ہے۔ مختلف MFD والی دو فائبرز، یا کنیکٹر پر جانبی آفسیٹ، روشنی کھوتی ہیں:

عدم مطابقت	لاس
1 µm جانبی آفسیٹ (SMF)	≈ 0.2 dB
2 µm جانبی آفسیٹ	≈ 0.8 dB
MFD 9.2 بمقابلہ 10.4 µm (G.652 سے G.657.B یا DSF)	≈ 0.1–0.3 dB
50 µm، 62.5 µm کور میں	≈ 0 dB (لاس دوسری سمت میں ہوتی ہے)
62.5 µm، 50 µm کور میں	2–4 dB
SMF، MMF میں	جوڑ پر ≈ 0 dB مگر موڈز ایکسائٹ → موڈل نوائز
MMF، SMF میں	> 10 dB

اسی لیے اصول ہیں “50 اور 62.5 کو کبھی نہ ملائیں” اور “سنگل اور ملٹی موڈ کو کبھی نہ ملائیں” (کنیکٹرز اور فائبر اقسام)۔

موڑ کا لاس

موڑ قسم	وجہ	اثر
میکرو موڑ	~30 mm (معیاری SMF) سے کم رداس، زیادہ کَسی ہوئی کیبل ٹائیز، دروازے	روشنی کلیڈنگ سے نکلتی ہے؛ لاس طول موج کے ساتھ تیزی سے بڑھتی ہے — 1310 nm پر درست لنک 1550 nm پر ناکام، اور 1625 nm ٹیسٹ ان موڑوں کو ڈھونڈتا ہے جنہیں 1310 nm چھوڑ دیتا ہے
مائیکرو موڑ	کیبل تناؤ، سردی، کچلے جانے سے خردبینی محوری انحرافات	براڈبینڈ لاس میں اضافہ
موڑ حساس نہ ہونے والی G.657.A1/A2/B3 فائبر	ٹرینچ معاون ضریبِ انعطاف پروفائل	10–7.5–5 mm رداس قابل اجازت؛ ان ڈور، FTTH ڈراپس اور گھنے پینلز میں استعمال

ملٹی موڈ موڑوں کی زیادہ برداشت رکھتی ہے مگر پہلے بلند ترتیب کے موڈز کھوتی ہے، جس سے اس کی بینڈوڈتھ بدلتی ہے۔

ایک جدول میں فائبر گریڈز

گریڈ	کور	طول موج	بینڈوڈتھ (850 nm پر EMB)	اٹینیوایشن	معیار
OM1	62.5 µm	850 / 1300	200 MHz·km	3.5 / 1.5 dB/km	ISO 11801، TIA-492AAAA
OM2	50 µm	850 / 1300	500	3.5 / 1.5	TIA-492AAAB
OM3	50 µm	850 (لیزر کے لیے بہتر بنایا گیا)	2 000	3.0 / 1.5	TIA-492AAAC
OM4	50 µm	850	4 700	3.0 / 1.5	TIA-492AAAD
OM5	50 µm	850–953 (وائڈبینڈ)	850 پر 4 700، 953 پر 2 470	3.0 / 1.5	TIA-492AAAE
OS1 / OS1a	9 µm	1310 / 1550	—	1.0 / 1.0 (ان ڈور ٹائٹ بفر)	ISO 11801
OS2	9 µm	1310 / 1383 / 1550	—	0.4 / 0.4 / 0.4 (لوز ٹیوب، کم واٹر پیک)	ISO 11801؛ ITU-T G.652.D
G.657.A/B	9 µm	OS2 کی طرح	—	OS2 کی طرح	موڑ حساس نہیں
G.655 / G.654	9 µm	1550	—	0.2 / 0.17	DWDM کے لیے NZ-DSF؛ لانگ ہال کے لیے انتہائی کم لاس

PMD اور گریڈ کے لحاظ سے رینج: رینج جدولیں۔

ٹرانسیور میں اس کا مطلب

ماڈیول کے کنیکٹر کی قسم اور فائبر قسم پلانٹ سے ملنی چاہیے: OM3/OM4 پر SR/SR4، باقی سب OS2 پر۔
لیزر کی لانچ حالت (VCSELs کے لیے انسرکلڈ فلکس) معیارات سے متعین ہے تاکہ ملٹی موڈ بینڈوڈتھ اعداد برقرار رہیں — مقررہ وضاحت سے باہر ماڈیول جدولوں کے وعدے سے کم رینج دیتا ہے۔
ملٹی موڈ فائبر پر سنگل موڈ ماڈیولز (موڈ کنڈیشننگ پیچ کورڈ کے ساتھ) 1G کی ترکیب تھی (OM1 پر 1000BASE-LX)؛ یہ 10G+ تک نہیں جاتی۔

CodingBox میں

ماڈیول ہوسٹ کو بتاتا ہے کہ وہ کس فائبر کے لیے ہے: کنیکٹر کوڈ، طول موج، اور SMF، OM1، OM2، OM3 اور OM4 کے لمبائی فیلڈز — اوپر کے وہی گریڈز۔ CodingBox انہیں دکھاتا ہے تاکہ فائبر کا سوال ماڈیول بینچ سے نکلنے سے پہلے طے ہو جائے (Check transceiver، میموری نقشہ)۔

ان اصولوں سے بننے والی معیاری فائبرز — ITU-T G.652 تا G.657، OM1–OM5 ملٹی موڈ گریڈز، خصوصی فائبرز، غیر یکساں فائبرز کے درمیان جوڑ لاس اور نصب شدہ فائبر کی شناخت: فائبر اقسام۔

اگر آپ کو اس مضمون میں کوئی غلطی یا عدم درستی ملے تو متعلقہ حصہ منتخب کریں اور Ctrl+Enter دبا کر ۔