আধুনিক মানব সভ্যতার ডিজিটাল স্নায়ুতন্ত্র গড়ে উঠেছে অতি-বিশুদ্ধ সিলিকা কাচের তৈরি অপটিক্যাল ফাইবারের ওপর। নোবেলজয়ী বিজ্ঞানী চার্লস কাও-এর গবেষণার ওপর ভিত্তি করে গড়ে ওঠা এই প্রযুক্তিতে সমুদ্রের তলদেশ দিয়ে সেকেন্ডে পেটাবিট ডেটা আদান-প্রদান করা হয়। এই বৈপ্লবিক সাফল্যের পেছনে রয়েছে দুটি প্রধান প্রাকৃতিক বাধার সমাধান: আলোর ছড়িয়ে পড়া রোধে ডিসপার্শন ম্যানেজমেন্ট এবং আলোকের ক্ষয় রোধে আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFA)।

১. পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন ও সিঙ্গেল মোড ফাইবার

ফাইবারের কেন্দ্রস্থলের কোর ((n_1)) এবং বাইরের ক্ল্যাডিং ((n_2))-এর প্রতিসরাঙ্কের পার্থক্যের কারণে আলো পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রতিফলনের মাধ্যমে অগ্রসর হয়। তবে মাল্টিমোড ফাইবার দিয়ে আলো গেলে বিভিন্ন কোণে চলা রশ্মিগুলো বিভিন্ন সময়ে গন্তব্যে পৌঁছায়, ফলে সংকেত বিকৃত হয়। আধুনিক দূরপাল্লার নেটওয়ার্কে ব্যবহৃত হয় সিঙ্গেল মোড ফাইবার (SMF) যার ব্যাস মাত্র ৮-১০ মাইক্রোমিটার, ফলে আলো কেবল একটিমাত্র মৌলিক মোডে (( ext{LP}_{01})) সরলরেখায় চলে।

২. ক্রোম্যাটিক ডিসপার্শন নিয়ন্ত্রণ

একই স্পন্দনের মধ্যে থাকা বিভিন্ন রঙের (তরঙ্গদৈর্ঘ্যের) আলো কাচের মধ্যে বিভিন্ন গতিতে চলার কারণে দূরবর্তী যাত্রায় পালসটি সময়ের সাথে সাথে চওড়া হয়ে পাশের পালসের সাথে মিশে যায়। একে বলে ক্রোম্যাটিক ডিসপার্শন। টেলিযোগাযোগে ব্যবহৃত ১৫৫০ ন্যানোমিটার ব্যান্ডে ফাইবারগুলোতে পজিটিভ ডিসপার্শন থাকে। এটিকে প্রতিহত করতে নির্দিষ্ট দূরত্ব পর পর বিশেষায়িত ডিসপার্শন কম্পেনসেটিং ফাইবার (DCF) যোগ করা হয়, যার ঋণাত্মক ডিসপার্শন পালসকে পুনরায় পূর্বের ধারালো আকারে ফিরিয়ে আনে।

৩. আরবিয়াম-ডোপড ফাইবার এমপ্লিফায়ার (EDFA)

পূর্বে প্রতি ৮০-১০০ কিমি পর পর আলোকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে অ্যাম্প্লিফাই করতে হতো, যা ইন্টারনেটের গতির জন্য একটি চরম বাধা ছিল। ১৯৮৭ সালে উদ্ভাবিত EDFA এই চিত্র বদলে দেয়। ফাইবারের কোরের মধ্যে সামান্য পরিমাণ আরবিয়াম আয়ন (( ext{Er}^{3+})) ডোপ করা হয়। বাইরে থেকে একটি ৯৮০ ন্যানোমিটার লেজার দিয়ে আরবিয়াম পরমাণুগুলোকে উত্তেজিত করে পপুলেশন ইনভার্শন তৈরি করা হয়। যখন দুর্বল মূল সংকেত ফাইবার দিয়ে যায়, তখন আরবিয়াম পরমাণুগুলো একই রঙের নতুন ফোটন তৈরি করে সংকেতকে হাজার গুণ শক্তিশালী করে তোলে—কোনো ইলেকট্রনিক রূপান্তর ছাড়াই!

শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।