ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म क्या है?

एक ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म, जिसे कभी-कभी “ग्लास प्रीफ़ॉर्म” या “फाइबर प्रीफ़ॉर्म” भी कहा जाता है, वह प्रारंभिक सामग्री है जिससे ऑप्टिकल फाइबर खींचा जाता है। फाइबर-ऑप्टिक संचार उद्योग में सबसे अधिक तकनीकी रूप से मांग वाले उत्पादों में से एक के रूप में, इसे अक्सर ऑप्टिकल फाइबर मूल्य श्रृंखला का “चिप” कहा जाता है।

प्रीफ़ॉर्म की सामग्री की शुद्धता, अपवर्तक-सूचकांक प्रोफ़ाइल और संरचनात्मक स्थिरता सीधे तैयार ऑप्टिकल फाइबर के ट्रांसमिशन लॉस, बैंडविड्थ, यांत्रिक विश्वसनीयता और सेवा जीवन को निर्धारित करती है।

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म कैसा दिखता है?

एक ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म मुख्य रूप से अल्ट्रा-हाई-प्यूरिटी सिलिका ग्लास से बनी एक बेलनाकार छड़ होती है। निर्माण प्रक्रिया और उत्पादन आवश्यकताओं के आधार पर, बड़े प्रीफ़ॉर्म व्यास में कई सौ मिलीमीटर और लंबाई में कई मीटर तक पहुंच सकते हैं।

तैयार फाइबर की तुलना में बहुत बड़ा होने के बावजूद, प्रीफ़ॉर्म में पहले से ही वही मूल ऑप्टिकल संरचना होती है:

• उच्च-अपवर्तक-सूचकांक कोर
• कम-अपवर्तक-सूचकांक क्लैडिंग

फाइबर ड्राइंग के दौरान, प्रीफ़ॉर्म को एक ड्राइंग टॉवर में गर्म किया जाता है और एक अत्यंत पतले ग्लास फाइबर में खींचा जाता है। इसकी कोर-टू-क्लैडिंग ज्यामिति और अपवर्तक-सूचकांक प्रोफ़ाइल पूरी प्रक्रिया के दौरान संरक्षित रहती है।

यह संरचना प्रकाश संकेतों को कुल आंतरिक प्रतिबिंब द्वारा फाइबर के माध्यम से यात्रा करने में सक्षम बनाती है, जिससे लंबी दूरी पर कुशलतापूर्वक जानकारी प्रसारित की जा सकती है।

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म का निर्माण कैसे किया जाता है?

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म निर्माण के लिए सामग्री की शुद्धता, डोपेंट एकाग्रता, अपवर्तक-सूचकांक वितरण और ज्यामितीय स्थिरता पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

एक सामान्य उत्पादन मार्ग दो-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग करता है। सबसे पहले, आवश्यक ऑप्टिकल गुणों को स्थापित करने के लिए एक कोर रॉड का उत्पादन किया जाता है। फिर कोर रॉड को ओवरक्लैडिंग प्रक्रिया के माध्यम से बढ़ाया जाता है ताकि फाइबर ड्राइंग के लिए उपयुक्त एक पूर्ण प्रीफ़ॉर्म बनाया जा सके।

चार प्रमुख वाष्प-जमाव प्रौद्योगिकियां आमतौर पर ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म के निर्माण के लिए उपयोग की जाती हैं।

आउटसाइड वेपर डिपोजिशन (OVD)

OVD प्रक्रिया में, महीन सिलिका कणों - जिन्हें अक्सर सिलिका सूट कहा जाता है - को एक घूमने वाले मैंड्रेल के बाहर जमा किया जाता है। छिद्रपूर्ण सूट बॉडी को बाद में पारदर्शी ग्लास में समेकित किया जाता है।

OVD उच्च जमाव दक्षता प्रदान करता है और बड़े ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म के उत्पादन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है।

वेपर एक्सियल डिपोजिशन (VAD)

VAD छिद्रपूर्ण प्रीफ़ॉर्म को अक्षीय दिशा में बनाता है। सिलिका सूट को लगातार बढ़ते प्रीफ़ॉर्म के सिरे पर जमा किया जाता है, जिसे बाद में निर्जलित करके पारदर्शी ग्लास में समेकित किया जाता है।

यह प्रक्रिया उच्च उत्पादन दक्षता, स्थिर संचालन और निरंतर प्रीफ़ॉर्म वृद्धि की क्षमता प्रदान करती है। इसका व्यापक रूप से संचार-ग्रेड ऑप्टिकल फाइबर के लिए प्रीफ़ॉर्म के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

मोडिफाइड केमिकल वेपर डिपोजिशन (MCVD)

MCVD प्रक्रिया में, प्रतिक्रियाशील गैसें एक घूमने वाली सिलिका ट्यूब से होकर गुजरती हैं जबकि एक बाहरी ताप स्रोत इसकी लंबाई के साथ चलता है। ट्यूब की आंतरिक दीवार पर ग्लास की परतें जमा होती हैं, जिसे बाद में एक ठोस कोर रॉड में ढहा दिया जाता है।

MCVD ग्लास संरचना और अपवर्तक-सूचकांक प्रोफाइल पर लचीला नियंत्रण प्रदान करता है, जिससे यह मल्टीमोड फाइबर, विशेष फाइबर और छोटे-बैच उत्पादों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

प्लाज्मा केमिकल वेपर डिपोजिशन (PCVD)

PCVD एक सिलिका ट्यूब के अंदर अत्यंत पतली ग्लास परतें जमा करने के लिए माइक्रोवेव-जनित प्लाज्मा का उपयोग करता है।

चूंकि सैकड़ों या हजारों व्यक्तिगत परतें जमा की जा सकती हैं, PCVD अपवर्तक-सूचकांक प्रोफ़ाइल का अत्यधिक सटीक नियंत्रण सक्षम करता है। इसलिए यह उच्च-प्रदर्शन संचार फाइबर और जटिल ऑप्टिकल संरचनाओं वाले विशेष ऑप्टिकल फाइबर के लिए उपयुक्त है।

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म इतने महत्वपूर्ण क्यों हैं?

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म महत्वपूर्ण है क्योंकि यह तैयार फाइबर के तकनीकी प्रदर्शन और निर्माण लागत दोनों को निर्धारित करता है।

यह ऑप्टिकल प्रदर्शन निर्धारित करता है

सिलिका ग्लास की शुद्धता, डोपेंट वितरण की एकरूपता और अपवर्तक-सूचकांक प्रोफ़ाइल की सटीकता सीधे प्रमुख फाइबर गुणों को प्रभावित करती है, जिनमें शामिल हैं:

• ऑप्टिकल क्षीणन
• ट्रांसमिशन बैंडविड्थ
• मोड-फील्ड व्यास
• कट-ऑफ तरंग दैर्ध्य
• क्रोमैटिक फैलाव
• बेंडिंग प्रदर्शन
• ज्यामितीय स्थिरता

प्रीफ़ॉर्म के अंदर छोटे भिन्नता भी इससे उत्पादित हजारों किलोमीटर फाइबर के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है।

इसमें उच्च तकनीकी बाधाएं हैं

प्रीफ़ॉर्म उत्पादन में केमिकल वेपर डिपोजिशन, उच्च-शुद्धता वाले कच्चे माल, थर्मल प्रोसेसिंग, निर्जलीकरण, ग्लास समेकन और सटीक प्रक्रिया नियंत्रण शामिल हैं।

निर्माताओं को हाइड्रॉक्सिल समूह, धातु अशुद्धियों, बुलबुले और संरचनात्मक दोषों को भी कम करना चाहिए। नतीजतन, उच्च-गुणवत्ता वाले प्रीफ़ॉर्म के डिजाइन और उत्पादन के लिए पर्याप्त विशेषज्ञता, विशेष उपकरण और दीर्घकालिक प्रक्रिया विकास की आवश्यकता होती है।

यह फाइबर उत्पादन लागत का एक बड़ा हिस्सा है

फाइबर ड्राइंग और केबल निर्माण की तुलना में, प्रीफ़ॉर्म उत्पादन के लिए अधिक उन्नत उपकरण, उच्च-शुद्धता वाली सामग्री और सख्त प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इसलिए यह ऑप्टिकल फाइबर के कुल मूल्य और उत्पादन लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

उच्च गुणवत्ता वाले प्रीफ़ॉर्म को बड़े पैमाने पर उत्पादन करने में सक्षम कंपनियां आम तौर पर ऑप्टिकल संचार आपूर्ति श्रृंखला में एक महत्वपूर्ण स्थान रखती हैं।

वर्तमान बाजार और प्रौद्योगिकी रुझान

ऑप्टिकल फाइबर और ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म की मांग के निरंतर विस्तार से समर्थित है:

• एआई कंप्यूटिंग इंफ्रास्ट्रक्चर
• हाइपरस्केल डेटा सेंटर
• 5जी और भविष्य के मोबाइल नेटवर्क
• फाइबर-टू-द-होम नेटवर्क
• सबमरीन संचार प्रणाली
• औद्योगिक संवेदन प्रणाली
• उच्च गति इंटरकनेक्शन नेटवर्क

साथ ही, मांग पारंपरिक G.652.D सिंगल-मोड फाइबर से बेंड-इनसेंसिटिव फाइबर जैसे G.657.A2, साथ ही अल्ट्रा-लो-लॉस और अन्य उच्च-प्रदर्शन फाइबर उत्पादों की ओर बढ़ रही है।

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म के आकार को बढ़ाना भी एक महत्वपूर्ण विकास दिशा बन गया है। बड़े प्रीफ़ॉर्म निर्माताओं को प्रत्येक प्रीफ़ॉर्म से अधिक फाइबर खींचने की अनुमति देते हैं, जिससे उत्पादन दक्षता में सुधार और प्रति यूनिट निर्माण लागत को कम करने में मदद मिलती है।

हालांकि, प्रीफ़ॉर्म क्षमता का विस्तार करना चुनौतीपूर्ण बना हुआ है। एक नई उत्पादन लाइन के लिए पर्याप्त निवेश, विशेष उपकरण, सख्त प्रक्रिया नियंत्रण और अपेक्षाकृत लंबा निर्माण और योग्यता अवधि की आवश्यकता होती है।

उच्च-शुद्धता वाली सामग्री आवश्यक हैं

ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म का प्रदर्शन काफी हद तक इसके कच्चे माल की गुणवत्ता पर निर्भर करता है।

सिलिका ग्लास बनाने के लिए अल्ट्रा-हाई-प्यूरिटी सिलिकॉन-युक्त अग्रदूतों का उपयोग किया जाता है, जबकि इसके अपवर्तक सूचकांक को समायोजित करने के लिए चयनित डोपेंट पेश किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, जर्मेनियम-युक्त यौगिकों का उपयोग आमतौर पर फाइबर कोर के अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाने के लिए किया जाता है।

उच्च-शुद्धता वाली सिलिका ट्यूब, रॉड और ओवरक्लैडिंग सामग्री भी कम संदूषण स्तर और स्थिर ऑप्टिकल प्रदर्शन बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं।

जैसे-जैसे उन्नत ऑप्टिकल फाइबर की मांग बढ़ती है, इन अपस्ट्रीम सामग्रियों की उपलब्धता और गुणवत्ता तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है।

भविष्य: हॉलो-कोर और स्पेशियलिटी ऑप्टिकल फाइबर

पारंपरिक सॉलिड-कोर सिलिका फाइबर के अलावा, उद्योग सक्रिय रूप से हॉलो-कोर ऑप्टिकल फाइबर जैसे अगली पीढ़ी के उत्पादों का विकास कर रहा है।

पारंपरिक फाइबर के विपरीत, हॉलो-कोर फाइबर अधिकांश प्रकाश को ठोस ग्लास के बजाय हवा से भरे केंद्रीय क्षेत्र के माध्यम से निर्देशित करते हैं। इस डिजाइन में क्षमता है:

• कम ट्रांसमिशन विलंबता
• कम गैर-रैखिक ऑप्टिकल प्रभाव
• उच्च शक्ति-हैंडलिंग क्षमता
• व्यापक ट्रांसमिशन बैंडविड्थ
• चयनित तरंग दैर्ध्य पर कम हानि

सेंसिंग, लेजर, चिकित्सा प्रणाली, एयरोस्पेस अनुप्रयोगों और क्वांटम संचार के लिए डिज़ाइन किए गए स्पेशियलिटी फाइबर भी ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म सामग्री और निर्माण प्रौद्योगिकियों के लिए नई आवश्यकताएं पैदा कर रहे हैं।

निष्कर्ष

एक ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म एक बड़े सिलिका ग्लास रॉड से कहीं अधिक है। यह एक सटीक रूप से इंजीनियर ऑप्टिकल संरचना है जो तैयार फाइबर के मौलिक प्रदर्शन को निर्धारित करती है।

कच्चे माल की शुद्धता और वाष्प जमाव से लेकर अपवर्तक-सूचकांक नियंत्रण और फाइबर ड्राइंग तक, प्रीफ़ॉर्म निर्माण के हर चरण में उन्नत तकनीक और सख्त गुणवत्ता नियंत्रण की आवश्यकता होती है। जैसे-जैसे एआई डेटा सेंटर, हाई-स्पीड संचार नेटवर्क और अगली पीढ़ी की ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियां विकसित होती रहती हैं, ऑप्टिकल फाइबर प्रीफ़ॉर्म वैश्विक संचार उद्योग की एक महत्वपूर्ण नींव बने रहेंगे।