ஆப்டிகல் ஃபைபர் என்றால் என்ன? | ஆப்டிகல் ஃபைபர் எவ்வாறு தகவல் பரிமாற்றம் செய்கிறது? | Total internal reflection | Endoscope | Subsea cables | Star link | Refractive index | Echo | Marea | Firmina | Inside subsea cables! |

          இணையத்தளம், (Internet) இன்று நாம் உலகில் இருக்கும் ஒரு முக்கிய பொருள் ஆகும். ஏனெனில், உலகில் உள்ள அதிகமான மக்கள் பயன் படுத்தும் தளம் இணையத்தளம் ஆகும். இணையத்தளம் மூலம் மக்கள் எளிதில் தகவல்களை பரிமாற்றம் (Data Transfer) செய்ய முடியும். இணையத்தளம் மூலம் கல்வி, விண்வெளி மற்றும் செய்திகள் போன்றஅனைத்து வகையான தகவல்களையும் நம்மால் எளிதில் பெற முடியும். இணையத்தளச் சேவையை (service) கடல் வழியாகவும் மற்றும் விண்வெளி வழியாகவும் கொண்டு சென்று இந்த உலகில் உள்ள அனைத்து பகுதிகளுக்கும் எளிதில் இணையத்தளம் சேவையை உருவாக்க பல நிறுவனங்கள் முயற்சி செய்து வருகின்றன. உலக வரைப்படத்தில் இருக்கும் அனைத்து பகுதிகளுக்கு இணையத்தளச் சேவை கிடைக்க வேண்டும் என பல்வேறு நாடுகளில் உள்ள மக்கள் விரும்புகிறார்கள். 

Bundle of colourful optical fibres
Wow!!

        மேலும், இவ்வாறு கடல்வழியாக (ocean way) கேபிள் (cables) கொண்டு சென்று மக்களுக்கு (people) நிறுவனங்கள் (company) சேவையை வளங்குகிறது. இவ்வாறு உலக நாடுகளில் உள்ள மக்களுக்கு இணையத்தள தகவல் பரிமாற்றம் செய்ய உதவும் மிகவும் முக்கியமான பொருள் ஆப்டிகல் ஃபைபர் (Optical Fibre) ஆகும்.

          ஆப்டிகல் ஃபைபர் (Optical Fibre) என்றால் என்ன? ஆப்டிகல் ஃபைபர் (How Optical Fibre) எவ்வாறு தகவல் பரிமாற்றம் (Information exchange) செய்கிறது (doing)?

ஆப்டிகல் ஃபைபர் (Optical fibre) என்றால் என்ன?

         ஆப்டிகல் ஃபைபர் என்பது ஒரு ஒளியியல் (Optics) கருவி ஆகும். இந்த ஆப்டிகல் ஃபைபர், மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு (Total internal reflection) மூலம் தகவலை பரிமாற்றம் செய்வார்கள். ஆப்டிகல் ஃபைபரில் இரு பாகங்கள் இருக்கும். உள் பாகத்தை கோர் (Core) என்பர். வெளி பாகத்தை உறைப் பூச்சு (cladding) அல்லது ஸ்லீவிங் (sleeving) என்பர். இந்த ஆப்டிகல் ஃபைபர் பார்ப்பதற்கு சின்ன சின்ன தலை மூடிகள் போல தான் இருக்கும். பல ஃபைபர்கள் ஓன்றாக சேர்த்து தான் ஆப்டிகல் ஃபைபர்களை உருவாக்குவர்கள். 

View of the ends of optical fibres
Amazing!!

மேலும், ஆப்டிகல் ஃபைபர் மீது பல்வேறு பூச்சுக்கள் (coverings) இடம் பெற்று இருக்கும். இதனால், ஆப்டிகல் ஃபைபர் தகவல் கசிவுகள் ஏற்படும் வாய்ப்புகள் குறையும். உலகில் உள்ள அனைத்து நாடுகளிலும் (countries) ஆப்டிகல் ஃபைபர்களை பயன் படுத்தி தான் அதிக அளவில் தகவல் பரிமாற்றம் நடைபெறுகிறது. ஆப்டிகல் ஃபைபரின் பங்கு இன்றைய நவீன காலத்தில் மிகவும் இன்றியமையானது ஆகும்.

ஆப்டிகல் ஃபைபர் (Optical fibre) எவ்வாறு (how) தகவல் பரிமாற்றம் (Information exchange) செய்கிறது (doing)?

              ஆப்டிகல் ஃபைபர் தகவல் பரிமாற்றம் செய்வதற்கு உள் பிரதிபலிப்பு (Total Internal reflection) என்ற கோட்பாடு தான் உதவுகிறது. ஆப்டிகல் ஃபைபரின் ஒளிவிலகல் (refractive index) கோரை (core) விட அதிகமாக இருந்தால் மட்டுமே மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு நடை பெறும். தகவல் அல்லது சிகனல் (signal) ஒளியில் வடிவில் ஆப்டிகல் ஃபைபர்க்கு உள்ளே அனுப்பார். உள்ளே அனுப்பும் ஒளியின் கோணம் சிக்கலான கோணத்தை (critical angle) விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும். இதனால், ஒளி ஆப்டிகல் ஃபைபர் முழுவதும் எவ்வித பிரதிபலிப்புகள் (refractions) இன்றி பயணம் செய்யும். ஆப்டிகல் ஃபைபர்க்கு உள்ளே செல்லும் ஒளியின் அடர்த்தி (density) எவ்வித மாறுபாடுகள் இன்றி கடைசி வரை பயணம் செய்யும்.

Colourful light colours 
Fantastic view!..

             ஆப்டிகல் ஃபைபரில் ஒளி பயணம் செய்ய ஏற்ற கோணத்தின் (Acceptance angle) உதவி தேவை படும். ஏற்ற கோணம் என்றால் சிக்கலான கோணம் கோர்  (core) மற்றும் உறைப்பூச்சு (cladding) உள்ள எல்லை உடைய ஆப்டிகல் ஃபைபர்க்கு உள்ளே செல்லும் போது, ஒளி ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் ஆப்டிகல் ஃபைபர்க்கு உள்ளே செல்ல வேண்டும். இதனை தான், ஏற்ற கோணம் என்பர். இந்த கோணம் ஒளிவிலகல் கோர், உறைப்பூச்சு மற்றும் வெளிபுற ஊடகத்தைச் (medium) சார்ந்து தான் இருக்கும். இவ்வாறு ஏற்ற கோணத்தை வைத்து தான் நம்மால் தகவல்கள் ஒளியின் வடிவில் ஆப்டிகல்ஃபைபர் வாயிலாக அனுப்ப முடியும்.

Mathematics angle related problems written in black board
....

             மேலும், மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு என்றால் அடர்த்தியான ஊடகத்தில் ஒளியின் நிகழ்வு கோணம் (incidence angle) சிக்கலான கோணத்தை விட அதிகமாக இருந்தால், பிரதிபலிப்புகள் நடப்பதற்கு வாய்ப்புகள் இல்லை என சூழ்நிலை (condition) ஏற்படும். இதன் காரணமாக, மொத்த ஒளியும் அடர்த்தியான ஊடகத்திற்கு (denser medium) மீண்டும் பிரதிபலிக்கப் படும்.

இதனை தான், மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு என்பர். மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு நடைபெறுவதற்கு இரு நிலைகள் (conditions) தேவைப்படும். அவை:

- ஒளி அடர்த்திய ஊடகத்தில் (denser medium) இருந்து அரிய ஊடகத்திற்கு (rarer medium) பயணம் செய்ய வேண்டும்.

- அடர்த்தியான ஊடகத்தில் ஏற்பட்ட நிகழ்வு கோணம் (incidence angle) சிக்கலான கோணத்தை (critical angle) விட அதிகமாக இருந்தால் வேண்டும். 

      நிகழ்வு கோணம் அடர்த்திய ஊடகத்தில் அதனின் பிரதிபலிப்பு ஒளி ஆப்டிகல்ஃ பைபரின் எல்லை கிரேஸ் (grace) செய்யும். இதனை தான் சிக்கலான கோணம் என்பர்.

ஆப்டிகல் ஃபைபரின் (Optical fibre) பயன் பாடுகள் (uses) பற்றி!

மருத்துவம்: (medicine)

        எண்டோஸ்கோபா (Endoscope) என்ற மருத்துவ கருவியில் ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் இடம் பெற்று இருக்கும். இதனை வைத்து நோயாளியின் (patient) உள் உடல் உறுப்புகளை ஆப்டிகல் ஃபைபர் மூலம் பார்க்க முடியும். எண்டோஸ்கேப் மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு என்ற கோட்பாட்டில் (theory) தான் வேலைச் செய்யும். 

Doctors use endoscope to see our internal body parts

ஆப்டிகல் ஃபைபரை உடலில் உள்ள வாய், மூக்கு அல்லது சிகிச்சைக்காக ஏற்படுத்தப் பட்ட ஒட்டைக்கள் (holes) மூலம் உள்ளே அனுப்புவர். டாக்டர்கள் ஆப்டிகல் ஃபைபர் வழியாக பார்த்து பாதிப்பைக் கண்டு பிடிப்பார். மேலும், சிகிச்சைகளை ஆப்டிகல் ஃபைபர் வழியாகவும் செய்ய முடியும்.

தகவல் தொடர்பு: (Communications)

             நம்மில் பெரும்பாலோர் இணையத்தை வயர்லெஸ் சாதனம் (wireless device) பயன்படுத்தி தான் தகவல் பரிமாற்றங்களை செய்கிறோம். ஆனால், தகவல்கள் பரிமாற்றம் நடைபெற உடல் இணைப்பு (physical link) தான் தேவைப் படுகிறது. இந்த உடல் இணைப்பு சேவையகம் (server) மூலம் தான் இணைக்கப்பட்டு இருக்கும். நமக்கு தேவைப்படும் இணையத்தளத்தை இணையத்தளம் வழங்குநர் (Internet provider) கடலுக்கு அடியில் கேபில் வழியாக தான் கொண்டு வருவார்கள். இவ்வாறு கேபில் வழியாக ஒரு நாட்டில் இருந்து மற்றொரு நாட்டுக்கு எளிதில் தகவல் பரிமாற்றம் செய்ய முடியும். இந்த கேபில்கள் கடலுக்கு அடியில் (under the ocean) இருக்கும். மொத்தமாக 426 கேபில்கள் கடலுக்கு அடியில் இடம் பெற்று இருக்கிறது. இவைகளின் மொத்த அளவு 1.3 மில்லியன் கிலோ மீட்டர்கள் (million kilometers) ஆகும். இதனை வைத்து இந்த பூமியை 32 முறை சுற்றி வர முடியும். 

A sea diver in under the Ocean 
Doing his works...

             தகவல்கள் ஒளியின் வடிவில் (shape) பரிமாற்றம் செய்ய படும். முதல் கேபில் பிரிட்டன்  (Britain) மற்றும் அமெரிக்க (America) நாடுகளுக்கு இடையில் தான் அமைக்கப் பட்டது. இந்த உலகில் உள்ள 66 சதவீத கேபில்களுக்கு நிதி உதவியை (funded by) தொழில்நுட்ப நிறுவனங்கள் (Tech companies) தான் அளிக்கிறது. முகநூல் (Facebook) மற்றும் கூகுள் (Google) இணைந்து எக்கோ (Echo) என்ற திட்டத்தின் வாயிலாக யு. எஸ். எ (USA) மற்றும் ஆசியா (Asia) இடையே தகவல் தொடர்பு கேபில் இணைப்பை உருவாக்கத் திட்டம் செய்துள்ளது. தொழில் நுட்ப நிறவனங்களுக்கு அதிக அளவில் கிலவுடு கணினி (could computing) மற்றும் நவீன தொழில் நுட்ப வளர்ச்சிகளுக்கு (modern developing technologies) கேபில் இணைப்புகள் அதிகம் தேவை படுகிறது. 

All the application in this world 
Needs internet which comes from the
Optical fibres!!!

              மேலும், மைக்ரோசாப்ட் (Microsoft) மற்றும் முகநூல் இணைந்து மரியா (Marea) என்ற திட்டத்தின் வாயிலாக விரிஜன் கடற்கரை (Virigin Beach) மற்றும் ஸ்பெயின் (Spain) இடையே  தகவல் தொடர்பு கேபில் இணைப்பை உருவாக்க திட்டம் செய்துள்ளது. இந்த திட்டம் தான் டிரான்ஸ் ஆல்டான்டிகில் (Trans- Atlantic) மிகவும் வேகமான தகவல் பரிமாற்றம் செய்யும் கேபில் இணைப்பு ஆகும். இந்த இணைப்பில் ஒரு நொடிக்கு 160 டெட்ராபிட்ஸ் (Terabytes) வரை தகவல் பரிமாற்றம் நடைபெறும். கூகுள் ஃபிர்மினா (Firmina) என்ற திட்டத்தின் வாயிலாக தெற்கு அமெரிக்கா (South America) மற்றும் யு. எஸ். எ (USA) இடையே கேபில் இணைப்பை அமைக்க திட்டம் செய்துள்ளது. இது தான் உலகிலேயே மிகவும் நீண்ட கேபில் அமைப்பு ஆகும். இதன் மூலம் தொலைப் பகுதிகளுக்கு இணையத்தளச் சேவையை எளிதில் அளிக்க முடியும்.

Internet connects the World!!
For a greater future...

               இந்த கேபில்கள் கடல் படுக்கை (ocean bed) பகுதிகளுக்கு அடியில் அமைக்கப்பட்டு இருக்கும். 8000 அடி ஆழம் (depth) தான் இது வரை அமைக்கப்பட்ட கேபில்களில் மிகவும் ஆழமான அளவு ஆகும். தற்போது, ஸ்பாஸ் எக்ஸ் (SpaceX) ஸ்டார் லிங்க் (Star link) என்ற திட்டத்தின் வாயிலாக தொலை பகுதிகளுக்கு இணையத்தளச் சேவையை அளிக்க முயற்சி செய்து வருகின்றனர். சீனாவும் 6ஜி வலைப் பின்னலை (network) செயற்கைக் கோள்கள் வாயிலாக மக்களுக்கு அளிக்க முயற்சிகள் செய்து வருகிறது. 

அடிக்கடிக் கேட்கப்படும் கேள்விகள்: (Frequently asked questions)

1. ஒளிவிலகல் (Refractive index) பற்றி!

           ஒரு ஒளிபுகும் ஊடகத்தின் (transparent medium) ஒளிவிலகல் என்பது வெற்றிடத்தில் (vacuum) ஒளியின் வேகத்துக்கு ஊடகத்தின் (medium) ஒளியின் வேகத்தின் இடையே இருக்கும் விகிதம் (ratio) ஆகும். 

ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் (Refractive index of medium) (n) = வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் (speed of light in vacuum) (c) / ஊடகத்தின் ஒளியின் வேகம் (speed of light in medium) (v)

Refraction takes place in the glass of water on which a pencil is placed 
You can see the differences clearly!.

பல பொருட்களின் ஒளிவிலகல் (refractive index) அளவு பற்றி!

வெற்றிடம் (Vacuum) = 1,

காற்று (Air) = 1.003,

சி ஒ 2 (CO2) = 1.0005,

பனி (Ice) = 1.31,

தண்ணீர் (Pure water) = 1.33, 

குவார்ட்ஸ் (Quartz) = 1.46,

கண்ணாடி (Glass) = 1.52 மற்றும்

வைரம் (Diamond) = 2.42.

2.இந்தியாவில் (India) இருக்கும் தகவல் தொடர்பு (Internet) கேபில் (Cables) இணைப்புகளை (connections) பற்றி!

         இந்தியாவில் மொத்தமாக 15 தகவல் தொடர்பு இணைப்புகள் இருக்கிறது. இதனின் தரையிரங்கும் நிலையங்கள் (landing stations) 5 முக்கிய நகரங்களில் இருக்கிறது. அவை மும்பை (Mumbai), சென்னை (Chennai), கொச்சின் (Kochi), தூத்துக்குடி (Tuticorin) மற்றும் திருவனந்தபுரம் (Trivandrum) ஆகும். 

Optical fibre landing station

டாடா (TATA) நிறுவனம் = 5 கேபில்கள்,

ஜியோ (Jio) நிறுவனம் = 2 கேபில்கள், 

உலக கிலவுடு பரிமாற்றம் (Global cloud exchange) நிறுவனம் = 2 கேபில்கள்,

ஏர்டெல் (Airtel) நிறுவனம் = 3 கேபில்கள் மற்றும்

பி எஸ் என் எல் (BSNL) நிறுவனம் = 3 கேபில்கள்.

3.நீர்மூழ்கி கேபில்களின் (Subsea Cables) அமைப்பு (Structure) பற்றி!

         இந்த நீர்மூழ்கி கேபில்களை (Subsea Cables) கடலில் 1000 அடி ஆழம் (depth) வரை வைப்பார்கள். இதில் எஃகு கவச அமைப்பு (steel armored structure) இடம் பெற்று இருக்கும். இது கடலில் அதிக அழுத்ததை தாங்கும் மற்றும் உலோக அரிப்பை (corrosion) தாங்கும் தன்மையைக் கொண்டது. இதில் இருக்கும் கவச அமைப்பு நங்கூரம் (Anchor) மற்றும் சுறாக்களின் (shark) சேதத்தை தாங்கும் தன்மையைக் கொண்டது. இந்த கேபில்களில் ஹைட்ரஜன் ஊடுருவாமல் (hydrogen penetration) இருக்க குறைந்த எதிர்ப்பு (low resistance) தன்மை கொண்ட தொலை சக்தி விநியோக (power supply circuit) சுற்று இடம் பெற்று இருக்கும். இதனின் சேவை வாழ்க்கை (service life) 25 ஆண்டுகள் ஆகும்.

Close view of Subsea cables

ஆப்டிகல் ஃபைபரை சுற்றி

1. பெட்ரோலியம் ஜெல்லி, (petroleum jelly)

2. தாமிரம் அல்லது அலுமினிய குழாய், (Copper or Aluminium tube)

3. பாலிகார்பனேட், (Polycarbonate)

4. அலுமினியம் நீர் தடுப்பு, (Aluminium water barrier)

5. தனிமைப் படுத்தப்பட்ட எஃகு கம்பிகள், (Stranded steel wires)

6. மைலர் டேப் (mylar type) மற்றும்

7. பாலிஎத்திலீன் (Polyethylene)

 போன்ற ஏழு உறைப்பூச்சுக்கள் (coverings) நீர்மூழ்கி கேபில்களில் (subsea cables) இடம் பெற்று இருக்கும். 

*Note: The images in this post may or may not relevant to the topics.