ෆයිබර් ඔප්ටික් තාක්ෂණය - ලිපිපෙල 5

             අපි දැන් දන්නවා කොහොමද fiber optic system එකක් වැඩ කරන්නේ සහ ඇයි ඒවා නව තාක්ෂණයත් එක්ක ගොඩක් වැදගත්වෙන්නේ කියන එක. අද බලමු කොහොමද මේවා නිෂ්පාදනය කරන්නේ කියලා. Optical fibers නිපදවන්නේ very pure optical glass වලින් කියලා දැනටමත් ඔයාලා දන්නවා.  අපි සාමාන්‍ය වීදුරැවක් එය සිහින් වන තරමට විනිවිද පේනවා යැයි නිගමනය කලොත් , අපිරිසිදු සිලිකන් වලින් නිමවූවක්නම් එය අපැහැදිලිතාවයෙන් තිබෙනු ඇති.  Optical fibers වුවත් එසේමයි. භාවිතා කරන අමුදුව්‍ය අපිරිසිදුනම් එහි  ගුණාත්මකභාවයත් අඩුයි. ඉහල ගුණාත්මයෙන් යුත් ෆයිබර් නිපදවීමේ හැකියාව තවමත් ඇත්තේ ඇමරිකාව ඇතුලු බලවත් රටවල් කිහිපයකටයි. ෆයිබර් ඔප්ටික් කේබලයක් නිපදවීමේදී පියවරයන් තුනකට එය සිදු කරනවා.

1. හිස් වීදුරැ සිලින්ඩරයකට  mixed gas යෙදවීම (Making a preform blank glass cylinder) 
2. එම වීදුරැ සිලින්ඩරය මාර්ගයෙන් ඔප්ටිකල් ෆයිබර් කේබල්ස් ඇදීම (Drawing the fibers from the preform)
3.  ෆයිබර් කේබලය පරීක්ෂා කිරීම (Testing the Finished Optical Fiber) 

හිස් වීදුරැ සිලින්ඩරයකට  mixed gas යෙදවීම (Making a preform blank glass cylinder)  - 

මෙම ක්රියාවලිය  Modified Chemical Vapor Deposition(MCVD) ලෙසින් හදුන්වනවා. මෙහිදී නිපදවන හිස් වීදුරැ සිලින්ඩරයේ කවයේ විෂ්කම්භය එයට භාවිතාකරන සම්මත තත්වයන් යටතේ විශාලව නිර්මාණය කරනවා. MCVD හිදී නිපදවන වීදුරැ සිලින්ඩරයේ කවය 40cm ක් පමණ වනවා. මේ MCVD ක්රියාවලියේදී මෙසේ නිර්මාණය කරගන්නා ටියුබයට ඔක්සින් වායුව,   silicon chloride (SiCl4) හා  germanium chloride (GeCl4) සමග පෙනනැගෙන්නට සලස්වා ඉන් ඇතිකරන හුමාල වාෂ්පය (mixed gas)  විශේසිත වූ කෘතිම ටියුබයක් හරහා  විශේෂ පට්ටලයක් ඔස්සේ(lathe මැෂීන්)   හිස් වීදුරැ සිලින්ඩරය තුලට (inject) පොම්ප කරයි. මෙය තේරැම් ගැනීමට රෑපය භාවිතයට ගන්න.

නියමිත මිශ්රණයන් එක්වසිදු කරන මෙම කාර්යයේදී   කෘතිම ටියුබය හරහා පැමිණෙන වායුන්ට අමතරව  අධික තාපයක් නිකුත් කරන ගිනිදැල් (hydrogen burner torch) කිහිපයක්ද මෙම වීදුරැ සිලින්ඩරය  පිටතින් lathe එකේ මූව්මන්ට් එනට අනුකූලව ගමන් කරයි. මෙම hydrogen burner torch එක මගින් ටියුබයේ ඇතුලත තෙරපෙමින් තිබෙන  mixed gas එක 1900kelvin ආසන්න උෂ්ණත්වයකින් heat කරයි.  මේ සම්බන්ධව තවදුරටත් පැහැදිලි කරගැනීමට පහත videos ද උපකාරීකර ගත හැක. මෙසේ පිටතින් ලබාදෙන  මෙම ගිනිදැල්මගින් විශේෂ වූ කාර්යන් දෙකක් බලාපොරොත්තු වේ. 

1. silicon සහ  germanium ප්රතික්රියා කර silicon dioxide (SiO2) හා  germanium dioxide (GeO2) බවට පරිවර්තනය කිරීම.
2. එම  silicon dioxide (SiO2) හා  germanium dioxide (GeO2) ටියුබය අභ්‍යන්තරයේ තැන්පත් වී එක්ව ටියුබය නිර්මාණය කිරීම.

ඉතින් මෙසේ මෙම ක්රියාවලිය පැය කිහිපයක් තිස්සේ සිදුවන automated system එකකි. ඉන්පසුව නිමවූ වීදුරැ සිලින්ඩරය සිසිල් වූ පසුව එහි තත්ව පරීක්ෂාව සිදුකරයි. 

වීදුරැ සිලින්ඩරය මාර්ගයෙන් ඔප්ටිකල් ෆයිබර් කේබල්ස් ඇදීම(Drawing the fibers from the preform)- 

තත්ව පරීක්ෂාව සිදුකරන ලද  නිමවූ වීදුරැ සිලින්ඩරයෙන් ෆයිබර් නිර්මාණය කරගැනීමේ කාර්යයි මීලගට තිබෙන්නේ. මෙය හරියටම කොහු වලින් කඹ හදනවා වගේ ක්රියාවලයක්.  මෙයට fiber drawing tower නම් වූ උපකරණය භාවිතා කරයි. මෙම fiber drawing tower එක බොහෝවෙලාවට සිරස් එකකි. මෙම රෑපයෙන්  දක්වා ඇත්තේ එයයි. මේ සදහා  නිමවූ වීදුරැ සිලින්ඩරය  fiber drawing tower එකක ඉහලින් ස්ථානගත කරන්නේ එහි මුල් කෙලවර  2000 degreesක පමණ උෂ්ණත්වයක් ලබා දෙන furnace එකක (උදුන) බහාලමිනි  මෙම උදුනේදී රත්වෙන (melted) වීදුරැ සිලින්ඩරය ගුරැත්වාකර්ෂණය නිසා බිදුව බැගින් නොකඩවා පහලට ලබා දෙන්නේ වීදුරැ වලින් නිමවූ flexible කූරක් ආකාරයෙනි. මෙසේ පහලට වැගිරෙන්නේ  දියාරු ද්‍රව්‍යයක් වූ වීදුරැ බටයයි.  මෙසේ පහලට එන  සිහින් වූ නූලක් වැනි වීදුරැව එහි පිටත ආලේපය තුලින්විත් UV light උදුනක් හරහා ගමන්කර අවසානයේදී මෝටරයකින් ක්රියාකරන සිලින්ඩරාකාර නූල් රෝදයකට (cylindrical fiber spool) එතෙයි. මෙය සම්පුර්ණයෙන්ම automated system එකකි. මෝටරය මගින් ඉතා සීරැවෙන් රත්වූ  වීදුරැ සිලින්ඩරයෙන් මෙම ෆයිබර් වීදුරැ ලනුව ඇදගනී. මෙහි විශ්කම්භය laser micrometer එකක් මගින් පාලනය කරයි. මෙම drawing motor එකේ  ෆයිබර් කේබල් එක අදින වේගය 15 meters/second වේ. මෙසේ තනි  නූල් රෝදයකට 20kmකට ආසන්න දුරක් රැගත් තනි ෆයිබර් කේබල් එකක් ඇදගත හැක. 

ෆයිබර් කේබලය පරීක්ෂා කිරීම (Testing the Finished Optical Fiber) - 

සන්නිවේදනයේදී බොහෝදුරට පාවිච්චි කරන්නේ ඉතා හොද ගුණාත්මයෙන් යුත්  optical fiber වර්ගයි. ඉතින් ඒ සදහා මෙසේ නිපදවන ෆයිබර්ස් ඉහල ගුණාත්මයෙන් යුතු ඒවාදයි පරීක්ෂා කරගත යුතුයි. හොද optical fiber  එකක පහත ගුණාංග තිබිය යුතුයි. information carrying bandwidth එක core එක මත රදා පවතින නිසා core diameter, cladding dimensions සහ  coating sizes සම්මත තත්වයේ තිබිය යුතුයි.  විශේෂයෙන්ම multi-mode fibers වලදී සංඥා එකකට වඩා ගමන් කරද්දී දෝෂ ඇතිවේදැයි පරීක්ෂා කරගත යුතුය. 

විවිධ තරංග ආයාමයන් යටතේ ආලෝක සංඥා විස්තාරනය  වනවිට එහි ප්රබලත්වය පහත නොවැටෙනබවට නිර්ණය කර ගත යුතුයි.

1 විවිධ තරංග ආයාමයන් core එක තුල පැතිරිය හැකි බව.

2 භාවිතයේදී  උෂ්ණත්වයෙන් හා ආර්ද්‍රතාවයෙන් (temperature and humidity) ගැටලුවක් නොවන බව.

3 උෂ්ණත්වය සංඥා ප්රබලත්වය යන සාධකය මත රදා පවතින්නේද යන්න.

4 ගැඹුරැ ජලයේදීත් ආලෝක සංඥා ගමන්කල හැකිද යන්න.  (Ability to conduct light underwater)මෙය undersea cables සදහා වැදගත් වේ.

මෙම තත්ව පරීක්ෂණයෙන් සමත් වූ ෆයිබර් ඔප්ටික් කේබල්ස්  telephone companies, cable companies සහ  network providers හා විශේෂ ගැනුම්කරැවන්ට අලෙවි කිරීම සිදුකරනු ලබයි. වර්තමානය වනවිට බොහෝ සමාගම් තමන්ගේ පැරණි කේබල් පද්ධතීන් (copper-wire-based systems) ඉවත් කර මෙම නව තාක්ෂණයට නැඹුරැවෙමින් සිටින්නේ මෙහි ඇති වේගය, ධාරිතාවය හා පැහැදිලි බව ඉහල මට්ටමක ඇති නිසායි. ගැටලු ඇත්නම් ඒව අහන්න වෙනදා වගේම අවස්ථාව තියෙනවා.

How Are Optical Fibers Made - 

Video