SzáloptikaA kommunikáció, a műholdas kommunikáció és a rádiókommunikáció a modern kommunikációs hálózatok három pillére, száloptikával
sok jelentős előnye miatt a kommunikáció a fő támasz
A száloptikai kommunikáció története
A fény használata kommunikációra nem teljesen új fogalom. Az ősi hazámban a jelzőtornyok riasztóberendezések használata a vizuális optikai kommunikáció kiváló példája, az európaiak pedig az információtovábbításra használt zászlójeleket az optikai kommunikáció primitív formáinak tekinthetők.
A modern optikai kommunikáció formája az Alexander Graham Bell által 1880-ban feltalált optikai telefonra vezethető vissza. Fényforrásként a napfényt használta, a fénysugarat az adó előtti rezgő tükörre fókuszálta, így a fény intenzitása a hanggal együtt változik, így modulálta a fény intenzitását. A vevő végén egy parabola tükör tükrözte vissza a légkörből érkező fénysugarat egy akkumulátorra, optikai vevőként pedig egy szelénkristály működött, amely a fényjelet elektromos árammá alakította át, így sikeresen továbbította a hangjeleket a légkörön. Az akkori ideális fényforrás és átviteli közeg hiánya miatt ennek az optikai telefonnak nagyon rövid volt az átviteli távolsága, gyakorlati alkalmazása nem volt, így fejlődése lassú volt. Az optikai telefon azonban továbbra is nagyszerű találmány volt, és bebizonyította, hogy a fényhullámokat vivőhullámként lehet felhasználni az információ továbbítására. Ezért elmondható, hogy a Bell optikai telefon a modern optikai kommunikáció prototípusa volt.
A lámpa feltalálása lehetővé tette egyszerű optikai kommunikációs rendszerek felépítését és fényforrásként való felhasználását, például a hajók és a hajók és a szárazföld közötti kommunikációt, az autók irányjelzőit és a közlekedési lámpákat. Valójában bármilyen típusú jelzőlámpa alapvető optikai kommunikációs rendszer. Sok esetben a szélessávú fluoreszcens fénykibocsátó diódák (LED-ek) használhatók fényforrásként. 1960-ban az amerikai Robert Maiman feltalálta az első rubinlézert, amely bizonyos értelemben megoldotta a fényforrások problémáját, és új reményt adott az optikai kommunikációnak. A közönséges fénnyel összehasonlítva a lézerek keskeny spektrális szélességgel, kiváló irányultsággal, rendkívül nagy fényerővel és viszonylag egyenletes frekvenciával és fázissal rendelkeznek. A lézerek rendkívül koherens fények, jellemzőik hasonlóak a rádióhullámokéhoz, így ideális optikai hordozók. A rubinlézert követően megjelentek a nitrogén-hidrogén (He-Ne) és a szén-dioxid (CO2) lézerek, amelyeket gyakorlati alkalmazásba helyeztek. A lézerek feltalálása és alkalmazása az optikai kommunikáció új korszakát nyitotta meg, amely 80 évig szunnyadt.
Mióta Kao Kuen 1966-ban javasolta az optikai szál átviteli közegként való koncepcióját, az optikai szálas kommunikáció gyorsan fejlődött a kutatástól az alkalmazásig, folyamatos technológiai fejlesztésekkel, folyamatosan javuló kommunikációs képességekkel (átviteli sebesség és relé távolság), valamint az alkalmazási kör bővülésével.
Az optikai kommunikáció öt szakasza
Az első szakasz az alapkutatástól a kereskedelmi alkalmazásig tartó fejlesztési időszak volt. 1976-ban kezdődően, a kutatás-fejlesztés ütemét és számos helyszíni tesztet követően 1978-ban hivatalosan is kereskedelmi forgalomba helyezték az első -generációs, 0,8 μm-es hullámhosszon működő optikai hullámrendszert.
A második szakasz a gyakorlati alkalmazási időszak volt, melynek kutatási célja az átviteli sebesség és az átviteli távolság növelése, alkalmazásának erőteljes népszerűsítése volt.
A harmadik szakasz az ultra-nagy kapacitású és az ultra-távolságra összpontosított, az új technológiák átfogó és mélyreható{2}}kutatásával. Ez alatt az időszak alatt 1,55 μm-es diszperziós-eltolódású egymódusú optikai szálas kommunikációt sikerült elérni. Ez az optikai szálas kommunikációs rendszer külső modulációs technológiát használ, 2,5–10 Gbit/s átviteli sebességet és 100–150 km-es átjátszó nélküli átviteli távolságot ér el. Laboratóriumban még magasabb szintet lehetett elérni.
A száloptikai kommunikációs rendszerek negyedik szakaszát az jellemzi, hogy optikai erősítőket használnak az átjátszó távolságok növelésére, és hullámhosszosztásos multiplexelés (WDM) technológiát alkalmaznak a bitsebesség és az átjátszó távolságok növelésére. Mivel ezek a rendszerek néha null{1}}különbség vagy heterodin sémákat használnak, koherens optikai kommunikációs rendszereknek is nevezik őket.
A száloptikai kommunikációs rendszerek ötödik szakasza a nemlineáris tömörítésen alapul, hogy megszüntesse a száldiszperzió kiszélesedését, elérve az optikai impulzusjelek konform átvitelét, más néven optikai soliton kommunikációt. Ez a szakasz több mint 20 évet ölel fel, és úttörő előrehaladást ért el.
A modern száloptikai kommunikáció alkalmazásai
Az optikai szál digitális és analóg jeleket is képes továbbítani. Jelenleg a globális kommunikációs szolgáltatások 90%-a optikai szálas átvitelre támaszkodik. Az optikai szálas kommunikációs technológia fejlődésével világszerte számos ország beépített optikai szálas kommunikációs rendszereket nyilvános távközlési hálózataiba, közvetítő hálózataiba és hozzáférési hálózataiba.
Az optikai szálas szélessávú gerinchálózati átviteli hálózatok és hozzáférési hálózatok rohamosan fejlődnek, és jelenleg a kutatás, fejlesztés és alkalmazás fókuszában állnak. Az optikai szálas kommunikáció különféle alkalmazásai a következőkben foglalhatók össze:
(1) Kommunikációs hálózatok: A száloptikai kommunikációt széles körben használják a kommunikációs hálózatokban, és a modern kommunikáció főáramú módszerévé vált.
(2) A számítógépes helyi hálózatok (LAN-ok) és a nagy kiterjedésű hálózatok (WAN-ok) alkotják az internetet.
(3) Kábeltelevíziós hálózatok trönk- és elosztóhálózatai, ipari televíziós rendszerek műholdas földi állomásai, mikrohullámú vonalak, antennavevők stb.
(4) Üvegszálas hozzáférési hálózatok integrált szolgáltatásokhoz.
(5) Száloptikai érzékelők. Szigorúan véve az optikai érzékelők nem tartoznak a kommunikáció területéhez. A száloptikai érzékelők azonban a száloptika rendkívül fontos alkalmazási területei.