इस ब्लॉग पोस्ट में, हम एडीएसएल से लेकर फाइबर-ऑप्टिक इंटरनेट तक इंटरनेट प्रौद्योगिकी के विकास और फाइबर-ऑप्टिक इंटरनेट की उच्च संचरण गति के पीछे के सिद्धांतों का पता लगाएंगे।
लगभग सन् 1995 के आसपास, लोग इंटरनेट इस्तेमाल करने के लिए टेलीफोन लाइनों से मॉडेम जोड़ते थे, जिसकी गति आज के मानकों के हिसाब से बेहद धीमी थी। इस व्यवस्था के चलते इंटरनेट इस्तेमाल करते समय न तो फोन कॉल किए जा सकते थे और न ही रिसीव किए जा सकते थे—ऐसी स्थिति की कल्पना करना भी अब मुश्किल है। सन् 1999 में, गायक यू सेउंग-जून ने एक टीवी विज्ञापन में "आईएसडीएन चलता है, लेकिन मैं हूं एएसडीएल" टैगलाइन के साथ एडीएसएल का परिचय दिया। आईएसडीएन और एडीएसएल दोनों ही तांबे के तारों का उपयोग करने वाले विद्युत संचार के तरीके हैं। बाद में, ऑप्टिकल केबलों का उपयोग करके फाइबर-ऑप्टिक संचार के व्यापक रूप से प्रचलित होने के साथ, डेटा ट्रांसमिशन की गति में नाटकीय रूप से सुधार हुआ—जो अतीत की तुलना में कहीं अधिक था।
यह सर्वविदित है कि प्रकाश बहुत तेज़ गति से यात्रा करता है। अतीत में तांबे के तारों पर आधारित संचार की तुलना में, आज का फाइबर-ऑप्टिक आधारित संचार कहीं अधिक संचरण गति प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, 1 Gbps का अर्थ है कि प्रति सेकंड 1 Gbit डेटा प्रेषित किया जा सकता है—यह गति लगभग 2 GB की फिल्म को लगभग 16 सेकंड में डाउनलोड करने के लिए पर्याप्त है। आज, आवासीय इंटरनेट सेवाएं भी गीगाबिट रेंज में गति प्रदान करती हैं, जबकि डेटा सेंटर और बैकबोन नेटवर्क सैकड़ों Gbps से लेकर टेराबिट प्रति सेकंड तक की संचरण तकनीकों का उपयोग करते हैं। फाइबर-ऑप्टिक संचार की उच्च संचरण गति के कारण, हम कहीं अधिक सुगम इंटरनेट अनुभव का आनंद ले सकते हैं। जिसे आमतौर पर "फाइबर-ऑप्टिक ब्रॉडबैंड" कहा जाता है, वह वास्तव में संचार की इसी ऑप्टिकल विधि को संदर्भित करता है।
हालांकि, इसे ऑप्टिकल संचार कहा जाता है, इसका यह मतलब नहीं है कि पूरी प्रक्रिया में केवल प्रकाश का ही उपयोग होता है। बिजली भी इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। मान लीजिए दो लोग ऑनलाइन चैट कर रहे हैं। जब कंप्यूटर A पर कोई संदेश टाइप किया जाता है, तो वह संदेश पहले विद्युत संकेत में परिवर्तित होता है। फिर प्रेषक छोर पर विद्युत-से-ऑप्टिकल कनवर्टर द्वारा यह विद्युत संकेत प्रकाश संकेत में परिवर्तित हो जाता है और ऑप्टिकल केबल के माध्यम से प्रकाश के रूप में प्रसारित होता है। इसके बाद प्राप्तकर्ता छोर पर ऑप्टिकल-से-विद्युत कनवर्टर द्वारा यह वापस विद्युत संकेत में परिवर्तित हो जाता है और कंप्यूटर B पर टेक्स्ट संदेश के रूप में प्रदर्शित होता है। भले ही A और B अलग-अलग देशों में हों, संदेश लगभग तुरंत पहुँच जाता है क्योंकि संकेत ऑप्टिकल केबल के माध्यम से प्रकाश की गति के लगभग बराबर बहुत तेज़ गति से यात्रा करता है।
ऑप्टिकल केबल के अंदर प्रकाश संकेतों का संचरण कैसे होता है? इसका सिद्धांत पूर्ण आंतरिक परावर्तन पर आधारित है, जो अपवर्तनांक में अंतर के कारण होता है। अपवर्तनांक वह मान है जो यह दर्शाता है कि निर्वात में प्रकाश की गति की तुलना में किसी विशिष्ट माध्यम में प्रकाश की गति कितनी धीमी होती है। ऑप्टिकल केबल के अंदर, उच्च अपवर्तनांक वाला एक कोर होता है, जिसके चारों ओर कम अपवर्तनांक वाला आवरण होता है। पूर्ण आंतरिक परावर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश, उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम से कम अपवर्तनांक वाले माध्यम में जाने पर, आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक होने पर, इंटरफ़ेस पर पूर्णतः परावर्तित हो जाता है। चूंकि प्रकाश कोर में अपेक्षाकृत धीमी गति से और आवरण में तेज गति से चलता है, इसलिए पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है; ऑप्टिकल केबल इस सिद्धांत का उपयोग प्रकाश संकेतों को बाहर निकलने दिए बिना संचारित करने के लिए करते हैं।
इससे एक सवाल उठता है: भले ही पूर्ण आंतरिक परावर्तन के कारण सारा प्रकाश परावर्तित हो जाता है, क्या उसका कुछ हिस्सा अवशोषित नहीं हो जाता, जिससे सिग्नल कमजोर हो जाता है? जिस प्रकार समुद्र में गहराई बढ़ने के साथ प्रकाश कमजोर होता जाता है, उसी प्रकार ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश की तीव्रता दूरी बढ़ने के साथ धीरे-धीरे कम होती जाती है। इसलिए, ऑप्टिकल फाइबर के प्रदर्शन का मूल्यांकन इस आधार पर किया जाता है कि दी गई दूरी पर सिग्नल कितना कम क्षीण होता है। फाइबर-ऑप्टिक तकनीक के शुरुआती दिनों में, सिग्नल कुछ सौ मीटर के बाद ही काफी कमजोर हो जाते थे; हालांकि, आज अत्यंत कम हानि वाले ऑप्टिकल फाइबर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं, जिससे दसियों किलोमीटर या उससे अधिक की दूरी पर कुशल संचरण संभव हो पाता है। इसके अलावा, लंबी दूरी के संचार में, कमजोर सिग्नलों को प्रवर्धित करने के लिए ऑप्टिकल एम्पलीफायर लगाए जाते हैं, जिससे महाद्वीपों और समुद्र तल के पार स्थिर अंतरराष्ट्रीय संचार सुनिश्चित होता है।
1990 के दशक के उत्तरार्ध में, तांबे के तारों का उपयोग करने वाली विद्युत संचार विधियाँ—जैसे मॉडेम, आईएसडीएन और एडीएसएल—मुख्य रूप से उपयोग में थीं। आज, फाइबर-ऑप्टिक केबलों का उपयोग करने वाला ऑप्टिकल संचार इंटरनेट की मुख्य तकनीक बन गया है, और संचरण गति और स्थिरता दोनों में अतीत की तुलना में उल्लेखनीय सुधार हुआ है। ऑप्टिकल संचार की उच्च प्रदर्शन क्षमता का कारण यह है कि सिग्नल ऑप्टिकल केबलों के माध्यम से प्रकाश के रूप में प्रसारित होते हैं, और पूर्ण आंतरिक परावर्तन के सिद्धांत का उपयोग लंबी दूरी पर भी सिग्नल हानि को कम करने के लिए किया जाता है। ऑप्टिकल संचार तकनीक लगातार आगे बढ़ रही है, और भविष्य में इससे और भी तेज़ और स्थिर इंटरनेट वातावरण प्रदान करने की उम्मीद है।
