تقریباً 20 سال ہو چکے ہیں۔ڈی ڈبلیو ڈی ایم مارچ 1996 میں Ciena کے 16 چینل سسٹم کے تعارف کے ساتھ منظرعام پر آیا، اور پچھلی دو دہائیوں میں اس نے طویل فاصلے تک معلومات کی ترسیل میں انقلاب برپا کر دیا ہے۔ ڈی ڈبلیو ڈی ایم اتنا ہر جگہ ہے کہ ہم اکثر بھول جاتے ہیں کہ ایک وقت تھا جب یہ موجود نہیں تھا اور جب دنیا کے دوسری طرف سے معلومات تک رسائی مہنگی اور سست تھی۔ اب ہم کسی فلم کو ڈاؤن لوڈ کرنے یا سمندروں اور براعظموں میں آئی پی کال کرنے کے بارے میں کچھ نہیں سوچتے ہیں۔ موجودہ نظاموں میں عام طور پر 96 چینلز ہوتے ہیں۔فی آپٹیکل فائبر، جن میں سے ہر ایک پر چل سکتا ہے۔100 جی بی پی ایسابتدائی سسٹمز میں فی چینل 2.5Gbps کے مقابلے میں۔ اس سب نے مجھے یہ سوچنے پر مجبور کر دیا کہ انقلاب لانے کے لیے اکثر دو اختراعات کو کس طرح ایک ساتھ ملایا جاتا ہے۔ پرسنل کمپیوٹرز نے دفتری زندگی میں اس وقت تک انقلاب نہیں لایا جب تک کہ وہ لیزر پرنٹرز کے ساتھ جوڑے نہ جائیں۔ اسی طرح، ڈی ڈبلیو ڈی ایم کے فوائد بہت زیادہ تھے کیونکہ ایربیم ڈوپڈ فائبر ایمپلیفائر (ای ڈی ایف اےs).
ڈی ڈبلیو ڈی ایم کا مطلب ڈینس ویو لینتھ ڈویژن ملٹی پلیکسنگ ہے، جو کہ یہ کہنے کا ایک پیچیدہ طریقہ ہے کہ چونکہ فوٹون ایک دوسرے کے ساتھ تعامل نہیں کرتے ہیں (کم از کم زیادہ نہیں) روشنی کی مختلف طول موج پر مختلف سگنلز کو ایک ریشے پر ملا کر دوسرے کو منتقل کیا جا سکتا ہے۔ اختتام، علیحدہ اور آزادانہ طور پر پتہ چلا، اس طرح موجود چینلز کی تعداد سے فائبر کی لے جانے کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ درحقیقت نان ڈینس، سادہ پرانا ڈبلیو ڈی ایم، خاص حالات میں 2، 3 یا 4 چینلز کے ساتھ کچھ عرصے سے استعمال میں تھا۔ بنیادی DWDM نظام کی تعمیر کے بارے میں کوئی خاص مشکل نہیں تھی۔ ابتدائی طور پر طول موج کو یکجا کرنے اور الگ کرنے کے لیے استعمال ہونے والی ٹیکنالوجی پتلی فلم انٹرفیس فلٹرز تھی جو 19 میں اعلیٰ درجے پر تیار کی گئی تھی۔ویںصدی. (اب ایک دن کے فوٹوونک انٹیگریٹڈ سرکٹس کو Arrayed Waveguide Gratings کہتے ہیں، یاAWGsاس فنکشن کو انجام دینے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔) لیکن EDFAs کی آمد تک DWDM سے زیادہ فائدہ نہیں ہوا تھا۔
فائبر آپٹک ڈیٹا ٹرانسمیشن کا آغاز 1970 کی دہائی میں اس دریافت کے ساتھ ہوا کہ کچھ شیشوں میں قریب کے انفراریڈ سپیکٹرل خطے میں بہت کم آپٹیکل نقصان ہوتا ہے، اور یہ کہ یہ شیشے ریشوں میں بن سکتے ہیں جو روشنی کو ایک سرے سے دوسرے سرے تک محدود رکھتے ہوئے رہنمائی کرتے ہیں۔ اور اسے برقرار رکھنا، اگرچہ نقصان اور بازی سے کم ہوا ہے۔ ریشوں، لیزرز اور ڈیٹیکٹرز کی بہت زیادہ ترقی کے ساتھ، ایسے نظام بنائے گئے جو سگنل کو "دوبارہ تخلیق" کرنے کے لیے ضروری ہونے سے پہلے 80 کلومیٹر تک نظری معلومات منتقل کر سکتے تھے۔ تخلیق نو میں روشنی کا پتہ لگانا، معلومات کی تشکیل نو کے لیے الیکٹرانک ڈیجیٹل سرکٹ کا استعمال اور پھر اسے دوسرے لیزر پر دوبارہ منتقل کرنا شامل ہے۔ 80 کلومیٹرموجودہ "لائن آف سائیٹ" مائکروویو ٹرانسمیشن سسٹم سے کہیں زیادہ دور تھا، اور فائبر آپٹک ٹرانسمیشن کو وسیع پیمانے پر اپنایا گیا تھا۔ اگرچہ 80 کلومیٹر ایک اہم بہتری تھی، لیکن پھر بھی اس کا مطلب یہ ہے کہ ایل اے اور نیویارک کے درمیان بہت سے تخلیق نو کے سرکٹس کی ضرورت ہوگی۔ ہر 80 کلومیٹر فی چینل کے لیے ایک ری جنریشن سرکٹ کی ضرورت کے ساتھ، تخلیق نو آپٹیکل ٹرانسمیشن میں محدود عنصر بن گیا اور DWDM زیادہ قابل عمل نہیں تھا۔ اُس وقت کے مہنگے فلٹرز کو ہر 80 کلومیٹر کے فاصلے پر ہر چینل کی روشنی کو تخلیق نو سے پہلے الگ کرنے اور تخلیق نو کے بعد چینلز کو دوبارہ جوڑنے کے لیے استعمال کرنا پڑے گا۔
چونکہ مکمل تخلیق نو مہنگا تھا، محققین نے آپٹیکل فائبر ٹرانسمیشن سسٹم کی رسائی کو بڑھانے کے لیے دوسرے طریقے تلاش کرنا شروع کر دیے۔ 1980 کی دہائی کے آخر میں Erbuim Doped Fiber Amplifers (EDFAs) منظرعام پر آئے۔ EDFAs میں Erbium ایٹموں کے ساتھ ڈوپڈ آپٹیکل فائبر پر مشتمل ہوتا ہے جسے، مختلف طول موج کے لیزر کے ساتھ پمپ کرنے پر، ایک گین میڈیم بنایا جاتا ہے جو 1550nm طول موج کے قریب ایک بینڈ میں روشنی کو بڑھا دیتا ہے۔ EDFAs نے ریشوں میں آپٹیکل سگنلز کو بڑھانے کی اجازت دی جو آپٹیکل نقصان کے اثرات کا مقابلہ کر سکتے ہیں، لیکن بازی اور دیگر خرابیوں کے اثرات کو درست نہیں کر سکتے۔ حقیقت میں، EDFAs amplified spontaneous emition (ASE) شور پیدا کرتے ہیں اور طویل ٹرانسمیشن فاصلے پر فائبر نان لائنیرٹی بگاڑ کا سبب بن سکتے ہیں۔ لہذا EDFAs نے دوبارہ تخلیق کی ضرورت کو مکمل طور پر ختم نہیں کیا، لیکن دوبارہ تخلیق کی ضرورت سے پہلے سگنلز کو 80 کلومیٹر کے فاصلے تک جانے کی اجازت دی۔ چونکہ EDFAs مکمل تخلیق نو کے مقابلے میں سستے تھے، اس لیے ایسے سسٹمز کو تیزی سے ڈیزائن کیا گیا جس میں اس وقت کے موجودہ 1300nm کے بجائے 1550nm لیزر استعمال کیے گئے۔
پھر "آہ ہا" کا لمحہ آیا۔ چونکہ EDFAs نے ابھی آنے والے فوٹون کی نقل تیار کی ہے اور ایک ہی طول موج کے مزید فوٹون بھیجے ہیں، اس لیے ایک ہی EDFA میں دو یا دو سے زیادہ چینلز کو کراس اسٹالک کے بغیر بڑھایا جا سکتا ہے۔ DWDM کے ساتھ ایک EDFA تمام چینلز کو ایک بار میں ایک فائبر میں بڑھا سکتا ہے، بشرطیکہ وہ EDFA حاصل کرنے والے علاقے میں فٹ ہوں۔ اس کے بعد DWDM نے نہ صرف فائبر بلکہ امپلیفائر کے متعدد استعمال کی اجازت دی۔ ہر چینل کے لیے ایک ری جنریشن سرکٹ کے بجائے، اب ہر فائبر کے لیے ایک EDFA تھا۔ ایک ایک ریشہ اور ہر ایک یمپلیفائر کی ایک زنجیر40~100 کلومیٹر 96 مختلف ڈیٹا اسٹریمز کو سپورٹ کر سکتا ہے۔ہر 1,200 ~ 3,500 کلومیٹر پر آج بھی ری جنریٹرز کی ضرورت ہے، جب جمع شدہ EDFA ASE شور اس حد سے تجاوز کر جاتا ہے جسے ڈیجیٹل سگنل پروسیسر اور غلطی کی اصلاح کوڈیک سنبھال سکتا ہے۔
بلاشبہ، چونکہ EDFA کا حاصل علاقہ تقریباً 40 nm سپیکٹرا چوڑائی تک محدود تھا، اس لیے مختلف آپٹیکل طول موجوں کو جتنا ممکن ہو ایک دوسرے کے قریب فٹ کرنے پر بہت زور دیا گیا۔ موجودہ سسٹمز چینلز 50GHz، یا تقریباً 0.4 nm، الگ رکھتے ہیں، اور ہیرو تجربات نے بہت کچھ کیا ہے۔
متوازی طور پر، نئی ٹیکنالوجیز نے مربوط تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے فی چینل بینڈوتھ کو 100 Gbps تک بڑھا دیا ہے جس پر ہم نے دیگر بلاگ پوسٹس میں بات کی ہے۔ لہذا ایک واحد فائبر جو 1990 کی دہائی کے اوائل میں 2.5 جی بی پی ایس معلومات لے کر جاتا تھا، اب تقریباً 10 ٹیرابائٹس/سیکنڈ معلومات لے جا سکتا ہے، اور ہم دنیا کے دوسری طرف سے فلمیں دیکھ سکتے ہیں۔
