Componentele de bază ale unui ocomunicare prin fibra opticasistem sunt prezentate în Figura 1-1. Acesta constă în principal din trei părți: transmisie, recepție și sistemul de bază de transmisie prin fibră optică care servește ca un canal generalizat.
(Figura 1-1 Componentele de bază ale unui sistem de comunicații prin fibră optică)
Componentele de bază ale unui sistem de comunicații prin fibră optică
△Clasificarea sistemelor de comunicații prin fibră optică
(1) Secțiunea de transmisie: în această secțiune, sursa de informații convertește informațiile utilizatorului într-un semnal electric brut, numit semnal în bandă de bază. Transmițătorul optic transformă semnalul în bandă de bază într-un semnal adecvat pentru transmisia pe canal. Dacă este necesară modularea, semnalul de ieșire se numește semnal modulat. Pentru a îmbunătăți calitatea transmisiei, acest semnal analogic în bandă de bază este de obicei convertit într-un semnal cu frecvență-modulată (FM), cu puls-frecvență (PFM) sau cu impuls-modulat pe lățime (PWM) și, în final, acest semnal modulat este introdus în transmițătorul optic.
Indiferent dacă este un sistem digital sau analog, semnalul electric care transportă informațiile de intrare la transmițătorul optic este convertit într-un semnal optic prin modulare.
(2) Unda purtătoare optică este transmisă la capătul receptor prin linii de fibră optică, unde receptorul optic transformă semnalul optic într-un semnal electric. Receptorul electric funcționează invers față de transmițătorul electric; acesta convertește semnalul electric recepționat într-un semnal în bandă de bază, care este apoi utilizat de receptorul de informații pentru a recupera informațiile utilizatorului.
În întregul sistem de comunicații, tehnologia și echipamentele utilizate în comunicația prin fibră optică sunt aceleași cu cele din comunicația prin cablu pentru segmentele de semnal electric înainte de transmițătorul optic și după receptorul optic. Singura diferență este că sistemul de bază de transmisie prin fibră optică, constând dintr-un transmițător optic, linii de fibră optică și un receptor optic, înlocuiește transmisia prin cablu.
(3) Sistemul de bază de transmisie prin fibră optică Conform figurii 1-1, sistemul de bază de transmisie prin fibră optică poate fi subdivizat în trei părți: transmițătorul optic, linia de fibră optică și receptorul optic. Funcția transmițătorului optic este de a converti semnalul electric de intrare de la secțiunea de transmisie într-un semnal optic și de a folosi tehnologia de combinare pentru a injecta semnalul optic în linia de fibră optică în măsura maximă. Echipamentul de bază al transmițătorului optic este sursa de lumină, împreună cu driverul și modulatorul. Performanța transmițătorului optic depinde în principal de caracteristicile sursei de lumină. Cerințele pentru sursa de lumină sunt: putere optică de ieșire suficient de mare, frecvență de modulație suficient de mare, o lățime de linie spectrală și un unghi de divergență a fasciculului cât mai mici posibil, putere de ieșire și lungime de undă stabile și viață lungă a dispozitivului. În prezent, sursele de lumină utilizate pe scară largă includ diode emițătoare de lumină-semiconductoare (LED-uri) și diode laser semiconductoare (sau lasere, LD), precum și lasere dinamice cu feedback distribuit (DFB) cu un singur mod-cu lățimi de linii spectrale foarte mici. Laserele-con stare solidă sunt, de asemenea, utilizate în unele cazuri. Funcția liniei de fibră optică este de a transmite semnalul optic de la transmițătorul optic la receptorul optic cu cea mai mică distorsiune și atenuare posibilă. Linia de fibră optică constă din fibre optice, conectori de fibră optică și mufe de fibră optică. Fibra optică este corpul principal al liniei de fibră optică, iar conectorii și mufele sunt componente indispensabile. În inginerie practică, se folosesc cabluri optice care dețin mai multe fibre optice. Sistemele de comunicații cu fibră optică funcționează la lungimi de undă în infraroșu apropiat-, iar mediul de transmisie pentru comunicația prin fibră optică este cuarțul, care este un tip de ghid de undă dielectric, este un corp cilindric, cu indici de refracție a miezului și învelișului de n₁ și indice de refracție a învelișului de n₂ și n₁ > n₁. Când condiția de reflexie completă este îndeplinită, lumina poate fi limitată și transmisă în interiorul miezului. Principalele caracteristici ale fibrei optice sunt atenuarea și dispersia culorii. Atenuarea este exprimată în unitatea de dB/km, iar fibrele optice au trei ferestre cu pierderi reduse, cu lungimi de undă de:
λ₀=0.85 μm (bandă de lungime de undă scurtă) λ₀=1.31 μm (bandă de lungime de undă lungă)
λ₀=1.55 μm (bandă lungă de undă)
Dispersia de culoare a fibrei optice este cauzată de faptul că componentele cu frecvențe diferite în fibra optică nu se propagă la aceeași viteză, rezultând lărgirea pulsului în timpul transmisiei. Dispersia culorii este exprimată în unități de ps/(km · nm). Reciprocul numărului semnalului, adică produsul de distanță-maximum de biți pe care îl poate tolera dispersia culorii.
Funcția receptorului optic este de a converti semnalele din fibră optică în semnale electrice cu un raport semnal-la- suficient de mare. Componenta principală a receptorului este fotodetectorul și există, de asemenea, amplificatoare, filtre și circuite aferente. Miezul fotodetectorului este elementul-de primire a luminii. Cerința pentru fotodetector este o rată de răspuns ridicată, un curent de întuneric scăzut și o viteză mare de răspuns. În prezent, fotodetectoarele utilizate în mod obișnuit în comunicațiile cu fibră optică sunt fotodiodele PIN bazate pe joncțiune PN-semiconductoare (PIN-PD) și fotodiode avalanșă (APD).
Cel mai important parametru caracteristic al unui receptor optic este sensibilitatea acestuia. Sensibilitatea este un indicator cuprinzător al calității unui receptor optic; reflectă capacitatea receptorului de a primi semnale optice slabe atunci când este ajustată la starea sa optimă. Sensibilitatea depinde în primul rând de zgomotul fotodiodelor și amplificatoarelor care alcătuiesc receptorul optic și este, de asemenea, afectată de rata de transmisie, parametrii transmițătorului optic și dispersia liniei de fibră optică. De asemenea, este strâns legată de rata de eroare de biți necesară a sistemului sau de raportul semnal-la-zgomot. Prin urmare, sensibilitatea este, de asemenea, un indicator important al calității unui sistem de comunicații prin fibră optică.
