Światłowódkomunikacja, komunikacja satelitarna i komunikacja radiowa to trzy filary nowoczesnych sieci komunikacyjnych ze światłowodami
komunikacja jest podstawą ze względu na wiele znaczących zalet
Historia komunikacji światłowodowej
Wykorzystanie światła do komunikacji nie jest całkowicie nową koncepcją. Starożytne wykorzystywanie w moim kraju wież sygnalizacyjnych do celów alarmowych jest doskonałym przykładem wizualnej komunikacji optycznej, a wykorzystywanie przez Europejczyków sygnałów flagowych do przesyłania informacji można postrzegać jako prymitywne formy komunikacji optycznej.
Formę współczesnej komunikacji optycznej wywodzi się od telefonu optycznego wynalezionego przez Alexandra Grahama Bella w 1880 roku. Jako źródło światła wykorzystał on światło słoneczne, skupiając wiązkę na wibrującym lustrze znajdującym się przed nadajnikiem, powodując zmianę natężenia światła wraz z głosem, modulując w ten sposób natężenie światła. Po stronie odbiorczej zwierciadło paraboliczne odbijało wiązkę światła z atmosfery na akumulator, a kryształ selenu pełnił rolę odbiornika optycznego, przekształcając sygnał świetlny w prąd elektryczny, skutecznie przesyłając w ten sposób sygnały głosowe przez atmosferę. Ze względu na brak idealnego źródła światła i medium transmisyjnego w tamtym czasie, ten telefon optyczny miał bardzo małą odległość transmisji i nie miał praktycznego zastosowania, dlatego jego rozwój był powolny. Jednak telefon optyczny nadal był świetnym wynalazkiem, udowadniającym możliwość wykorzystania fal świetlnych jako fal nośnych do przesyłania informacji. Można zatem powiedzieć, że telefon optyczny Bell był prototypem nowoczesnej komunikacji optycznej.
Wynalezienie lampy umożliwiło konstruowanie prostych systemów komunikacji optycznej i wykorzystanie ich jako źródeł światła, takich jak komunikacja między statkami oraz między statkami a lądem, kierunkowskazy samochodowe i sygnalizacja świetlna. Tak naprawdę każdy rodzaj kierunkowskazu jest podstawowym systemem komunikacji optycznej. W wielu przypadkach jako źródła światła można zastosować szerokopasmowe-diody elektroluminescencyjne (LED). W 1960 roku Amerykanin Robert Maiman wynalazł pierwszy laser rubinowy, który w pewnym sensie rozwiązał problem źródeł światła i przyniósł nową nadzieję w komunikacji optycznej. W porównaniu ze zwykłym światłem lasery mają wąską szerokość widmową, doskonałą kierunkowość, wyjątkowo wysoką jasność i dobre właściwości w postaci stosunkowo stałej częstotliwości i fazy. Lasery emitują światło o dużej spójności, a ich charakterystyka jest podobna do fal radiowych, co czyni je idealnym nośnikiem optycznym. Po laserze rubinowym pojawiły się i znalazły zastosowanie w praktyce lasery azotowe-wodorowe (He-Ne) i lasery na dwutlenku węgla (CO2). Wynalezienie i zastosowanie laserów zapoczątkowało nową erę komunikacji optycznej, która była uśpiona przez 80 lat.
Odkąd Kao Kuen zaproponował koncepcję światłowodu jako medium transmisyjnego w 1966 roku, komunikacja światłowodowa szybko się rozwinęła, od badań do zastosowań, z ciągłymi ulepszeniami technologicznymi, stale ulepszanymi możliwościami komunikacyjnymi (szybkość transmisji i odległość przekaźnika) oraz poszerzaniem zakresu zastosowań.
Pięć etapów komunikacji światłowodowej
Pierwszym etapem był okres rozwoju od badań podstawowych do zastosowań komercyjnych. Począwszy od 1976 r., zgodnie z tempem badań i rozwoju oraz po wielu testach terenowych, w 1978 r. oficjalnie wprowadzono do komercyjnego zastosowania system fal optycznych pierwszej-generacji, działający na długości fali 0,8 μm.
Drugim etapem był okres praktycznego stosowania, którego celem badawczym była poprawa szybkości transmisji i zwiększenie odległości transmisji oraz energiczne promowanie jej zastosowania.
Trzeci etap skupiał się na bardzo-wysokiej przepustowości i-na bardzo dużych dystansach, obejmującym kompleksowe i{{2}dogłębne badania nad nowymi technologiami. W tym okresie uzyskano-przesuniętą jednomodową komunikację światłowodową z dyspersją 1,55 μm. Ten system komunikacji światłowodowej wykorzystuje technologię modulacji zewnętrznej, osiągając szybkości transmisji 2,5–10 Gbit/s i odległości transmisji bez powtarzacza wynoszące 100–150 km. Jeszcze wyższe poziomy można osiągnąć w laboratorium.
Czwarty etap systemów komunikacji światłowodowej charakteryzuje się wykorzystaniem wzmacniaczy optycznych w celu zwiększenia odległości przemienników i wykorzystaniem technologii multipleksowania z podziałem długości fali (WDM) w celu zwiększenia szybkości transmisji i odległości przemienników. Ponieważ systemy te czasami korzystają ze schematów-różnicy zerowej lub schematów heterodynowych, nazywane są one także spójnymi systemami komunikacji optycznej.
Piąty etap systemów komunikacji światłowodowej opiera się na kompresji nieliniowej w celu anulowania poszerzenia dyspersji światłowodu, uzyskując konformalną transmisję sygnałów impulsów optycznych, znaną również jako optyczna komunikacja solitonowa. Etap ten trwał ponad 20 lat i przyniósł przełomowy postęp.
Zastosowania współczesnej komunikacji światłowodowej
Światłowód może przesyłać zarówno sygnały cyfrowe, jak i analogowe. Obecnie 90% światowych usług komunikacyjnych opiera się na transmisji światłowodowej. Wraz z rozwojem technologii komunikacji światłowodowej wiele krajów na całym świecie włączyło systemy komunikacji światłowodowej do swoich publicznych sieci telekomunikacyjnych, sieci przekaźnikowych i sieci dostępowych.
Szerokopasmowe sieci transmisyjne światłowodów i sieci dostępowe szybko się rozwijają i obecnie stanowią główny przedmiot badań, rozwoju i zastosowań. Różne zastosowania komunikacji światłowodowej można podsumować w następujący sposób:
(1) Sieci komunikacyjne:Komunikacja światłowodowa jest szeroko stosowana w sieciach komunikacyjnych i stała się głównym nurtem współczesnej komunikacji.
(2) Komputerowe sieci lokalne (LAN) i sieci rozległe (WAN) składają się na Internet.
(3) Sieci miejskie i dystrybucyjne sieci telewizji kablowej, satelitarne stacje naziemne systemów telewizji przemysłowej, linie mikrofalowe, odbiorniki antenowe itp.
(4) Światłowodowe sieci dostępowe dla usług zintegrowanych.
(5) Czujniki światłowodowe. Ściśle mówiąc, czujniki światłowodowe nie należą do dziedziny komunikacji. Niezwykle ważnym obszarem zastosowań światłowodów są jednak czujniki światłowodowe.
