Az o alapösszetevőifényszálas kommunikációrendszert az 1-1. ábra mutatja. Főleg három részből áll: adásból, vételből és az általánosított csatornaként szolgáló alapvető optikai szálas átviteli rendszerből.
(1-1. ábra Az optikai szálas kommunikációs rendszer alapvető összetevői)
Az optikai szálas kommunikációs rendszer alapvető összetevői
△Optikai kommunikációs rendszerek osztályozása
(1) Átviteli rész: Ebben a részben az információforrás a felhasználói információkat nyers elektromos jellé alakítja át, amelyet alapsávi jelnek neveznek. Az optikai adó az alapsávi jelet csatornaátvitelre alkalmas jellé alakítja át. Ha modulációra van szükség, a kimeneti jelet modulált jelnek nevezzük. Az átvitel minőségének javítása érdekében ezt az analóg alapsávi jelet általában frekvencia--modulált (FM), impulzus-frekvenciamodulált (PFM) vagy impulzus-szélesség-modulált (PWM) jellé alakítják át, és végül ezt a modulált jelet az optikai adó bemenetévé alakítják.
Legyen szó digitális vagy analóg rendszerről, az optikai adóba bemenő információt továbbító elektromos jel moduláció révén optikai jellé alakul.
(2) Az optikai vivőhullámot optikai szálas vezetékeken továbbítják a vevőoldalra, ahol az optikai vevő az optikai jelet elektromos jellé alakítja át. Az elektromos vevő az elektromos adóhoz képest fordítottan működik; a vett elektromos jelet alapsávi jellé alakítja, amelyet aztán az információnyelő a felhasználói információk visszanyerésére használ fel.
A teljes kommunikációs rendszerben az optikai szálas kommunikációban alkalmazott technológia és berendezések megegyeznek a kábeles kommunikációban használtakkal az optikai adó előtti és az optikai vevő utáni elektromos jelszegmenseknél. Az egyetlen különbség az, hogy az alapvető optikai szálas átviteli rendszer, amely egy optikai adóból, optikai vezetékekből és egy optikai vevőből áll, helyettesíti a kábeles átvitelt.
(3) Alapvető száloptikai átviteli rendszer Az 1-1. ábra szerint az alapvető száloptikai átviteli rendszer három részre osztható: az optikai adóra, a száloptikai vonalra és az optikai vevőre. Az optikai adó feladata, hogy az adószakaszból bemenő elektromos jelet optikai jellé alakítsa át, és kombinálási technológiával az optikai jelet a lehető legnagyobb mértékben a száloptikai vonalba injektálja. Az optikai adó központi berendezése a fényforrás, a meghajtóval és a modulátorral együtt. Az optikai adó teljesítménye alapvetően a fényforrás jellemzőitől függ. A fényforrással szemben támasztott követelmények: kellően nagy kimenő optikai teljesítmény, kellően magas modulációs frekvencia, minél kisebb spektrális vonalszélesség és nyalábdivergenciaszög, stabil kimeneti teljesítmény és hullámhossz, valamint hosszú készülékélettartam. Jelenleg a széles körben használt fényforrások közé tartoznak a félvezető fénykibocsátó diódák (LED-ek) és a félvezető lézerdiódák (vagy lézerek, LD-k), valamint a nagyon kis spektrális vonalszélességű, dinamikus egy{10}}módusú elosztott visszacsatolású (DFB) lézerek. Bizonyos esetekben szilárdtestlézereket is használnak. Az optikai vezeték feladata, hogy az optikai jelet az optikai adóról az optikai vevőre a lehető legkisebb torzítással és csillapítással továbbítsa. Az optikai vonal optikai szálakból, száloptikai csatlakozókból és száloptikai csatlakozókból áll. Az optikai szál a száloptikai vonal fő része, a csatlakozók és csatlakozók pedig nélkülözhetetlen alkatrészek. A gyakorlati tervezésben olyan optikai kábeleket használnak, amelyek több optikai szálat tartalmaznak. Az optikai szálas kommunikációs rendszerek közel -infravörös hullámhosszon működnek, és az optikai szálas kommunikáció átviteli közege a kvarc, amely a dielektromos hullámvezető egy típusa, egy hengeres test, amelynek mag és burkolat törésmutatója n₁, burkolat törésmutatója n₂ és n₂ >. Ha a teljes visszaverődési feltétel teljesül, a fény bezárható és továbbítható a magon belül. Az optikai szálak fő jellemzői a csillapítás és a színdiszperzió. A csillapítást dB/km egységben fejezik ki, és az optikai szálaknak három kis veszteségű ablakuk van, hullámhosszakkal:
λ₀=0.85 μm (rövid hullámhossz sáv) λ₀=1.31 μm (hosszú hullámhossz sáv)
λ₀=1.55 μm (hosszú hullámhossz-sáv)
Az optikai szál színdiszperzióját az okozza, hogy az optikai szálban különböző frekvenciájú komponensek nem terjednek azonos sebességgel, ami az átvitel során az impulzus kiszélesedését eredményezi. A színdiszperziót ps/(km · nm) egységekben fejezzük ki. A jel számának reciproka, azaz a maximális bitsebesség -távolságszorzata, amelyet a színeloszlás elvisel.
Az optikai vevő feladata, hogy az optikai szálas jeleket kellően magas jel{0}}/-zaj aránnyal rendelkező elektromos jelekké alakítsa. A vevő fő alkotóeleme a fotodetektor, emellett erősítők, szűrők és kapcsolódó áramkörök is vannak. A fotodetektor magja a fényt{4}}vevő elem. A fotodetektorral szemben támasztott követelmény magas válaszarány, alacsony sötétáram és nagy válaszsebesség. Jelenleg az optikai szálas kommunikációban általánosan használt fotodetektorok a félvezető PN junction{7}}alapú PIN-fénydiódák (PIN-PD) és a lavina fotodiódák (APD).
Az optikai vevő legfontosabb jellemzője az érzékenység. Az érzékenység az optikai vevő minőségének átfogó mutatója; tükrözi a vevő képességét gyenge optikai jelek vételére, amikor az optimális állapotba van állítva. Az érzékenység elsősorban az optikai vevőt alkotó fotodiódák és erősítők zajától függ, emellett befolyásolja az átviteli sebesség, az optikai adó paraméterei és a száloptikai vonal szórása is. Ez szintén szorosan összefügg a rendszer szükséges bithibaarányával vagy jel-/-zajaránnyal. Ezért az érzékenység az optikai szálas kommunikációs rendszer minőségének is fontos mutatója.
