या ब्लॉग पोस्टमध्ये, आपण ADSL पासून फायबर-ऑप्टिक इंटरनेटपर्यंतच्या इंटरनेट तंत्रज्ञानाच्या उत्क्रांतीचा आणि फायबर-ऑप्टिक इंटरनेटच्या उच्च प्रसारण गतीमागील तत्त्वांचा शोध घेणार आहोत.
सुमारे १९९५ च्या सुमारास, लोक टेलिफोन लाईनला मोडेम जोडून इंटरनेट वापरायचे, ज्याचा वेग आजच्या मानकांनुसार अत्यंत कमी होता. या व्यवस्थेमुळे इंटरनेट वापरताना फोन कॉल करणे किंवा स्वीकारणे शक्य नव्हते—ही एक अशी परिस्थिती आहे, जिची आता कल्पना करणेही कठीण आहे. १९९९ मध्ये, गायक यू सेउंग-जून यांनी “ISDN चालते, पण मी ADSL आहे,” या टॅगलाइनसह एका टीव्ही जाहिरातीत ADSL ची ओळख करून दिली. ISDN आणि ADSL दोन्ही तांब्याच्या तारा वापरणाऱ्या विद्युत तारांच्या दळणवळण पद्धती आहेत. नंतर, ऑप्टिकल केबल्स वापरून फायबर-ऑप्टिक दळणवळण सर्वत्र पसरल्यामुळे, डेटा ट्रान्समिशनच्या वेगात प्रचंड सुधारणा झाली—जी भूतकाळातील वेगाशी अतुलनीय होती.
प्रकाश खूप वेगाने प्रवास करतो हे सर्वज्ञात आहे. पूर्वीच्या तांब्याच्या तारांवर आधारित दळणवळणाच्या तुलनेत, आजचे फायबर-ऑप्टिकवर आधारित दळणवळण खूप जास्त प्रसारण गती प्रदान करते. उदाहरणार्थ, 1 Gbps म्हणजे प्रति सेकंद 1 Gbit डेटा प्रसारित केला जाऊ शकतो—हा वेग सुमारे 2 GB चा चित्रपट अंदाजे 16 सेकंदात डाउनलोड करण्यासाठी पुरेसा आहे. आज, अगदी घरगुती इंटरनेट सेवा देखील गिगाबिट श्रेणीतील वेग देतात, तर डेटा सेंटर्स आणि बॅकबोन नेटवर्क्स शेकडो Gbps पासून ते टेराबिट्स प्रति सेकंद पर्यंतच्या प्रसारण तंत्रज्ञानाचा वापर करतात. फायबर-ऑप्टिक दळणवळणाच्या उच्च प्रसारण गतीमुळे, आपल्याला अधिक सुरळीत इंटरनेटचा अनुभव घेता येतो. ज्याला सामान्यतः “फायबर-ऑप्टिक ब्रॉडबँड” म्हटले जाते, ते नेमके याच ऑप्टिकल दळणवळण पद्धतीला सूचित करते.
तथापि, याला ऑप्टिकल कम्युनिकेशन म्हटले जाते याचा अर्थ असा नाही की संपूर्ण प्रक्रियेत फक्त प्रकाशाचाच वापर होतो. वीज देखील एक महत्त्वाची भूमिका बजावते. कल्पना करा की दोन व्यक्ती ऑनलाइन चॅट करत आहेत. जेव्हा संगणक 'अ' वर एखादा संदेश टाइप केला जातो, तेव्हा त्या संदेशाचे प्रथम विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतर केले जाते. त्यानंतर, पाठवणाऱ्या टोकावरील इलेक्ट्रिकल-टू-ऑप्टिकल कन्व्हर्टरद्वारे या विद्युत सिग्नलचे प्रकाश सिग्नलमध्ये रूपांतर केले जाते आणि ऑप्टिकल केबलमधून प्रकाशाच्या रूपात प्रसारित केले जाते. त्यानंतर, स्वीकारणाऱ्या टोकावरील ऑप्टिकल-टू-इलेक्ट्रिकल कन्व्हर्टरद्वारे त्याचे पुन्हा विद्युत सिग्नलमध्ये रूपांतर केले जाते आणि संगणक 'ब' वर मजकूर संदेश म्हणून प्रदर्शित केले जाते. जरी 'अ' आणि 'ब' वेगवेगळ्या देशांमध्ये असले तरी, संदेश जवळजवळ त्वरित पोहोचतो, कारण हा सिग्नल ऑप्टिकल केबलमधून प्रकाशाच्या वेगाच्या जवळपास इतक्या प्रचंड वेगाने प्रवास करतो.
ऑप्टिकल केबलमध्ये प्रकाश सिग्नल कसे प्रसारित केले जातात? यामागील तत्त्व संपूर्ण अंतर्गत परावर्तनामध्ये आहे, जे अपवर्तनांकातील फरकामुळे घडते. अपवर्तनांक हे एक असे मूल्य आहे जे दर्शवते की निर्वात पोकळीतील वेगाच्या तुलनेत प्रकाश एका विशिष्ट माध्यमात किती हळू प्रवास करतो. ऑप्टिकल केबलच्या आत, उच्च अपवर्तनांक असलेला एक कोर असतो, ज्याच्या सभोवती कमी अपवर्तनांक असलेले क्लॅडिंग असते. संपूर्ण अंतर्गत परावर्तन ही एक अशी घटना आहे, ज्यात जेव्हा प्रकाश उच्च अपवर्तनांक असलेल्या माध्यमातून कमी अपवर्तनांक असलेल्या माध्यमात जातो आणि आपतन कोन क्रांतिक कोनापेक्षा जास्त असतो, तेव्हा तो इंटरफेसवर पूर्णपणे परावर्तित होतो. कोरमध्ये प्रकाश तुलनेने हळू आणि क्लॅडिंगमध्ये वेगाने प्रवास करत असल्यामुळे, संपूर्ण अंतर्गत परावर्तन घडते; ऑप्टिकल केबल्स प्रकाश सिग्नल बाहेर जाऊ न देता प्रसारित करण्यासाठी या तत्त्वाचा उपयोग करतात.
यामुळे एक प्रश्न निर्माण होऊ शकतो: जरी संपूर्ण अंतर्गत परावर्तनामुळे सर्व प्रकाश परावर्तित होत असला, तरी त्यातील काही भाग प्रत्यक्षात शोषला जात नाही का, ज्यामुळे सिग्नल कमकुवत होतो? ज्याप्रमाणे समुद्रात खोली वाढल्याने प्रकाश कमकुवत होतो, त्याचप्रमाणे ऑप्टिकल फायबरमधील प्रकाशाची तीव्रता अंतर वाढल्याने हळूहळू कमी होते. त्यामुळे, दिलेल्या अंतरावर सिग्नल किती कमी क्षीण होतो, यावरून ऑप्टिकल फायबरच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन केले जाते. फायबर-ऑप्टिक तंत्रज्ञानाच्या सुरुवातीच्या काळात, केवळ काही शंभर मीटरनंतर सिग्नल लक्षणीयरीत्या कमकुवत होत असत; तथापि, आज, अत्यंत कमी क्षय असलेले ऑप्टिकल फायबर व्यावसायिकरित्या उपलब्ध झाले आहेत, ज्यामुळे अनेक किलोमीटर किंवा त्याहून अधिक अंतरावर कार्यक्षम प्रसारण शक्य झाले आहे. शिवाय, दूर-अंतराच्या संप्रेषणामध्ये, कमकुवत झालेले सिग्नल प्रवर्धित करण्यासाठी ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायर स्थापित केले जातात, ज्यामुळे खंड आणि समुद्रतळापलीकडे स्थिर आंतरराष्ट्रीय संप्रेषण सुनिश्चित होते.
१९९० च्या दशकाच्या उत्तरार्धात, मोडेम, आयएसडीएन (ISDN) आणि एडीएसएल (ADSL) यांसारख्या तांब्याच्या तारा वापरणाऱ्या विद्युत संप्रेषण पद्धती प्रामुख्याने वापरल्या जात होत्या. आज, फायबर-ऑप्टिक केबल्स वापरून होणारे ऑप्टिकल संप्रेषण हे इंटरनेटचे मुख्य तंत्रज्ञान बनले आहे आणि पूर्वीच्या तुलनेत प्रसारणाचा वेग आणि स्थिरता या दोन्हींमध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली आहे. ऑप्टिकल संप्रेषण इतकी उच्च कार्यक्षमता देण्याचे कारण असे आहे की, ऑप्टिकल केबल्समधून प्रकाशाच्या स्वरूपात सिग्नल प्रसारित केले जातात आणि लांब अंतरावरही सिग्नलची हानी कमी करण्यासाठी संपूर्ण अंतर्गत परावर्तनाच्या तत्त्वाचा वापर केला जातो. ऑप्टिकल संप्रेषण तंत्रज्ञान सतत प्रगत होत आहे आणि भविष्यात ते आणखी वेगवान व अधिक स्थिर इंटरनेट वातावरण प्रदान करेल अशी अपेक्षा आहे.
