ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ସାମଗ୍ରୀରେ ଅବଶୋଷଣ କ୍ଷତିର ବିସ୍ତୃତ ବ୍ୟାଖ୍ୟା

ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ତିଆରି ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସାମଗ୍ରୀ ଆଲୋକ ଶକ୍ତି ଶୋଷଣ କରିପାରେ। ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ସାମଗ୍ରୀରେ ଥିବା କଣିକାଗୁଡ଼ିକ ଆଲୋକ ଶକ୍ତି ଶୋଷଣ କରିବା ପରେ, ସେମାନେ କମ୍ପନ ଏବଂ ତାପ ସୃଷ୍ଟି କରନ୍ତି ଏବଂ ଶକ୍ତିକୁ ବିସ୍ତାର କରନ୍ତି, ଯାହା ଫଳରେ ଅବଶୋଷଣ ହ୍ରାସ ପାଏ।ଏହି ଲେଖାଟି ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ସାମଗ୍ରୀର ଅବଶୋଷଣ କ୍ଷତିକୁ ବିଶ୍ଳେଷଣ କରିବ।

ଆମେ ଜାଣୁ ଯେ ପଦାର୍ଥ ପରମାଣୁ ଏବଂ ଅଣୁରେ ଗଠିତ, ଏବଂ ପରମାଣୁ ପରମାଣୁ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଏବଂ ବାହ୍ୟ-ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଦ୍ୱାରା ଗଠିତ, ଯାହା ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କକ୍ଷପଥରେ ପରମାଣୁ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଚାରିପାଖରେ ଘୂରେ। ଏହା ଠିକ୍ ଆମେ ରହୁଥିବା ପୃଥିବୀ ପରି, ଏବଂ ଶୁକ୍ର ଏବଂ ମଙ୍ଗଳ ଭଳି ଗ୍ରହଗୁଡ଼ିକ ସୂର୍ଯ୍ୟ ଚାରିପାଖରେ ଘୂରେ। ପ୍ରତ୍ୟେକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ର ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପରିମାଣର ଶକ୍ତି ଥାଏ ଏବଂ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କକ୍ଷପଥରେ ଥାଏ, କିମ୍ବା ଅନ୍ୟ ଶବ୍ଦରେ, ପ୍ରତ୍ୟେକ କକ୍ଷପଥରର ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ଥାଏ।

ପରମାଣୁ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ନିକଟତର କକ୍ଷପଥ ଶକ୍ତି ସ୍ତର କମ୍ ଥାଏ, ଯେତେବେଳେ ପରମାଣୁ ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟସ୍ ଠାରୁ ଦୂରବର୍ତ୍ତୀ କକ୍ଷପଥ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ଅଧିକ ଥାଏ।କକ୍ଷପଥ ମଧ୍ୟରେ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ପାର୍ଥକ୍ୟକୁ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ପାର୍ଥକ୍ୟ କୁହାଯାଏ। ଯେତେବେଳେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନଗୁଡ଼ିକ ଏକ ନିମ୍ନ ଶକ୍ତି ସ୍ତରରୁ ଏକ ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ସ୍ତରକୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରନ୍ତି, ସେମାନଙ୍କୁ ଅନୁରୂପ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ପାର୍ଥକ୍ୟରେ ଶକ୍ତି ଶୋଷଣ କରିବାକୁ ପଡ଼ିଥାଏ।

ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରରେ, ଯେତେବେଳେ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଶକ୍ତି ସ୍ତରରେ ଥିବା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍‌ଗୁଡ଼ିକୁ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ପାର୍ଥକ୍ୟ ସହିତ ସମାନ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟର ଆଲୋକ ସହିତ ବିକିରଣ କରାଯାଏ, ସେତେବେଳେ କମ୍-ଶକ୍ତି କକ୍ଷପଥରେ ଅବସ୍ଥିତ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍‌ଗୁଡ଼ିକ ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ସ୍ତର ସହିତ କକ୍ଷପଥକୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହେବେ।ଏହି ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଆଲୋକ ଶକ୍ତି ଶୋଷଣ କରେ, ଯାହା ଫଳରେ ଆଲୋକର ଶୋଷଣ ହ୍ରାସ ପାଏ।

ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ତିଆରି ପାଇଁ ମୌଳିକ ସାମଗ୍ରୀ, ସିଲିକନ୍ ଡାଇଅକ୍ସାଇଡ୍ (SiO2), ନିଜେ ଆଲୋକ ଶୋଷଣ କରେ, ଗୋଟିଏକୁ ଅଲ୍ଟ୍ରାଭାୟୋଲେଟ୍ ଅବଶୋଷଣ କୁହାଯାଏ ଏବଂ ଅନ୍ୟଟିକୁ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଅବଶୋଷଣ କୁହାଯାଏ। ବର୍ତ୍ତମାନ, ଫାଇବର ଅପ୍ଟିକ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ସାଧାରଣତଃ କେବଳ 0.8-1.6 μ m ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ପରିସର ମଧ୍ୟରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ, ତେଣୁ ଆମେ କେବଳ ଏହି କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷେତ୍ରରେ କ୍ଷତି ବିଷୟରେ ଆଲୋଚନା କରିବୁ।

କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଗ୍ଲାସରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଟ୍ରାଞ୍ଜିସନ୍ ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ଅବଶୋଷଣ ଶିଖର ଅଲ୍ଟ୍ରାଭାୟୋଲେଟ୍ ଅଞ୍ଚଳରେ ପ୍ରାୟ 0.1-0.2 μm ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ। ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପାଇବା ସହିତ, ଏହାର ଅବଶୋଷଣ ଧୀରେ ଧୀରେ ହ୍ରାସ ପାଏ, କିନ୍ତୁ ପ୍ରଭାବିତ କ୍ଷେତ୍ର ପ୍ରଶସ୍ତ ହୁଏ, 1 μm ଉପରେ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ ପହଞ୍ଚିଥାଏ। ତଥାପି, ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଅଞ୍ଚଳରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରୁଥିବା କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ଉପରେ UV ଅବଶୋଷଣର ବହୁତ କମ୍ ପ୍ରଭାବ ପଡ଼ିଥାଏ। ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, 0.6 μm ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ ଦୃଶ୍ୟମାନ ଆଲୋକ କ୍ଷେତ୍ରରେ, ଅଲ୍ଟ୍ରାଭାୟୋଲେଟ୍ ଅବଶୋଷଣ 1dB/km ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରେ, ଯାହା 0.8 μm ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ 0.2-0.3dB/km ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ହ୍ରାସ ପାଇଥାଏ, ଏବଂ 1.2 μm ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ କେବଳ 0.1dB/km ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ହ୍ରାସ ପାଇଥାଏ।

ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଅଞ୍ଚଳରେ ଥିବା ସାମଗ୍ରୀର ଆଣବିକ କମ୍ପନ ଦ୍ୱାରା କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଫାଇବରର ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ଅବଶୋଷଣ କ୍ଷତି ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ। 2 μ m ଉପରେ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ଅନେକ କମ୍ପନ ଅବଶୋଷଣ ଶିଖର ଅଛି। ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରରେ ବିଭିନ୍ନ ଡୋପିଂ ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକର ପ୍ରଭାବ ଯୋଗୁଁ, 2 μ m ଉପରେ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଫାଇବର ପାଇଁ ଏକ କମ୍ କ୍ଷତି ୱିଣ୍ଡୋ ରହିବା ଅସମ୍ଭବ। 1.85 μ m ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ ସୈଦ୍ଧାନ୍ତିକ ସୀମା କ୍ଷତି ହେଉଛି ldB/km।ଗବେଷଣା ମାଧ୍ୟମରେ, ଏହା ମଧ୍ୟ ଜଣାପଡ଼ିଛି ଯେ କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଗ୍ଲାସରେ କିଛି "ବିନାଶକାରୀ ଅଣୁ" ସମସ୍ୟା ସୃଷ୍ଟି କରୁଛନ୍ତି, ମୁଖ୍ୟତଃ କ୍ଷତିକାରକ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଧାତୁ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଯେପରିକି ତମ୍ବା, ଲୁହା, କ୍ରୋମିୟମ୍, ମାଙ୍ଗାନିଜ୍, ଇତ୍ୟାଦି। ଏହି 'ଖଳନାୟକ' ଆଲୋକର ଆଲୋକରେ ଲୋଭରେ ଆଲୋକ ଶକ୍ତି ଶୋଷଣ କରନ୍ତି, ଡେଇଁ ଡେଇଁ ଡେଇଁ ଆଲୋକ ଶକ୍ତିର କ୍ଷତି କରନ୍ତି। 'ସମସ୍ୟା ସୃଷ୍ଟିକାରୀଙ୍କୁ' ଦୂର କରିବା ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ତିଆରି କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସାମଗ୍ରୀକୁ ରାସାୟନିକ ଭାବରେ ବିଶୋଧ କରିବା କ୍ଷତିକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ।

କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରରେ ଆଉ ଏକ ଅବଶୋଷଣ ଉତ୍ସ ହେଉଛି ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ (OH -) ପର୍ଯ୍ୟାୟ। ଏହା ଦେଖାଯାଇଛି ଯେ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଫାଇବରର କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ ତିନୋଟି ଅବଶୋଷଣ ଶିଖର ଅଛି, ଯାହା ହେଉଛି 0.95 μ m, 1.24 μ m, ଏବଂ 1.38 μ m। ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରୁ, 1.38 μ m ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ ଅବଶୋଷଣ କ୍ଷତି ସବୁଠାରୁ ଗୁରୁତର ଏବଂ ଫାଇବର ଉପରେ ସର୍ବାଧିକ ପ୍ରଭାବ ପକାଏ। 1.38 μ m ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ, କେବଳ 0.0001 ବିଷୟବସ୍ତୁ ସହିତ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଆୟନ ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ଅବଶୋଷଣ ଶିଖର କ୍ଷତି 33dB/km ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଉଚ୍ଚ।

ଏହି ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଆୟନଗୁଡ଼ିକ କେଉଁଠାରୁ ଆସିଥାଏ? ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଆୟନର ଅନେକ ଉତ୍ସ ଅଛି। ପ୍ରଥମତଃ, ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ତିଆରି କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସାମଗ୍ରୀରେ ଆର୍ଦ୍ରତା ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଯୌଗିକ ଥାଏ, ଯାହାକୁ କଞ୍ଚାମାଲ ବିଶୋଧନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଅପସାରଣ କରିବା କଷ୍ଟକର ଏବଂ ଶେଷରେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରରେ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଆୟନ ଭାବରେ ରହିଥାଏ; ଦ୍ୱିତୀୟତଃ, ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ତିଆରିରେ ବ୍ୟବହୃତ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଏବଂ ଅମ୍ଳଜାନ ଯୌଗିକରେ ଅଳ୍ପ ପରିମାଣର ଆର୍ଦ୍ରତା ଥାଏ; ତୃତୀୟତଃ, ରାସାୟନିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଯୋଗୁଁ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ତିଆରି ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ପାଣି ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ; ଚତୁର୍ଥ ହେଉଛି ବାହ୍ୟ ବାୟୁର ପ୍ରବେଶ ଜଳୀୟ ବାଷ୍ପ ଆଣିଥାଏ। ତଥାପି, ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ବର୍ତ୍ତମାନ ଏକ ଯଥେଷ୍ଟ ସ୍ତରକୁ ବିକଶିତ ହୋଇଛି, ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଆୟନର ପରିମାଣ ଯଥେଷ୍ଟ ନିମ୍ନ ସ୍ତରକୁ ହ୍ରାସ ପାଇଛି ଯେ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ଉପରେ ଏହାର ପ୍ରଭାବକୁ ଅଣଦେଖା କରାଯାଇପାରିବ।