Fibră opticăcomunicațiile, comunicațiile prin satelit și comunicațiile radio sunt cei trei piloni ai rețelelor moderne de comunicații, cu fibră optică
comunicarea fiind principalul suport datorită numeroaselor sale avantaje semnificative
Istoria comunicațiilor prin fibră optică
Folosirea luminii pentru comunicare nu este un concept complet nou. Folosirea antică de către țara mea a turnurilor de semnalizare pentru alarme este un prim exemplu de comunicare optică vizuală, iar utilizarea de către europeni a semnalelor steagurilor pentru a transmite informații poate fi văzută ca forme primitive de comunicare optică.
Forma de comunicare optică modernă poate fi urmărită până la telefonul optic inventat de Alexander Graham Bell în 1880. El a folosit lumina soarelui ca sursă de lumină, concentrând fasciculul pe o oglindă vibrantă în fața emițătorului, făcând ca intensitatea luminii să se schimbe odată cu vocea, modulând astfel intensitatea luminii. La capătul de recepție, o oglindă parabolică a reflectat fasciculul de lumină din atmosferă pe o baterie, iar un cristal de seleniu a acționat ca receptor optic, transformând semnalul luminos într-un curent electric, transmițând astfel cu succes semnalele vocale prin atmosferă. Din cauza lipsei unei surse de lumină și a unui mediu de transmisie ideal la acea vreme, acest telefon optic avea o distanță de transmisie foarte scurtă și nicio aplicație practică, astfel dezvoltarea sa a fost lentă. Cu toate acestea, telefonul optic a fost încă o mare invenție, dovedind fezabilitatea utilizării undelor luminoase ca unde purtătoare pentru a transmite informații. Prin urmare, se poate spune că telefonul optic Bell a fost prototipul comunicației optice moderne.
Invenția lămpii a făcut posibilă construirea de sisteme optice simple de comunicare și utilizarea lor ca surse de lumină, cum ar fi comunicarea între nave și între nave și uscat, semnalizatoarele de direcție și semafoarele. De fapt, orice tip de indicator luminos este un sistem de comunicare optică de bază. În multe cazuri, diode fluorescente de bandă largă-emițătoare de lumină (LED-uri) pot fi folosite ca surse de lumină. În 1960, americanul Robert Maiman a inventat primul laser rubin, care, într-un fel, a rezolvat problema surselor de lumină și a adus o nouă speranță comunicației optice. În comparație cu lumina obișnuită, laserele au lățime spectrală îngustă, direcționalitate excelentă, luminozitate extrem de ridicată și caracteristici bune de frecvență și fază relativ consistente. Laserele sunt o lumină foarte coerentă, iar caracteristicile lor sunt similare cu undele radio, făcându-le un purtător optic ideal. În urma laserului cu rubin, au apărut lasere cu azot-hidrogen (He{-Ne) și lasere cu dioxid de carbon (CO2), care au fost puse în aplicare. Invenția și aplicarea laserelor au inaugurat o nouă eră pentru comunicația optică, care a fost latentă timp de 80 de ani.
De când Kao Kuen a propus conceptul de fibră optică ca mediu de transmisie în 1966, comunicarea prin fibră optică s-a dezvoltat rapid de la cercetare la aplicare, cu actualizări tehnologice continue, îmbunătățirea constantă a capacităților de comunicare (rata de transmisie și distanța de releu) și extinderea domeniului de aplicare.
Cele cinci etape ale comunicației prin fibră optică
Prima etapă a fost perioada de dezvoltare de la cercetarea de bază la aplicarea comercială. Începând din 1976, urmând ritmul cercetării și dezvoltării și după multe teste pe teren, sistemul de unde optice de prima generație care funcționează la o lungime de undă de 0,8μm a fost pus oficial în aplicare comercială în 1978.
A doua etapă a fost perioada de aplicare practică, cu scopul cercetării de a îmbunătăți viteza de transmisie și de a crește distanța de transmisie și de a promova în mod energic aplicarea acesteia.
A treia etapă s-a concentrat pe capacitatea ultra-înaltă și pe distanțe ultra-lungi, cu cercetări cuprinzătoare și-aprofundate asupra noilor tehnologii. În această perioadă, s-a realizat o comunicare cu fibră optică cu dispersie-deplasată unic-de 1,55 μm. Acest sistem de comunicații cu fibră optică folosește tehnologia de modulare externă, realizând rate de transmisie de 2,5–10 Gbit/s și distanțe de transmisie fără repetitor de 100–150 km. Niveluri chiar mai mari ar putea fi atinse în laborator.
A patra etapă a sistemelor de comunicații cu fibră optică se caracterizează prin utilizarea amplificatoarelor optice pentru a crește distanța dintre repetoare și prin utilizarea tehnologiei de multiplexare prin diviziune a lungimii de undă (WDM) pentru a crește rata de biți și distanța dintre repetoare. Deoarece aceste sisteme folosesc uneori scheme nule-diferențelor sau heterodine, ele sunt numite și sisteme de comunicații optice coerente.
Cea de-a cincea etapă a sistemelor de comunicații cu fibră optică se bazează pe compresia neliniară pentru a anula extinderea dispersiei fibrei, realizând transmisia conformă a semnalelor de impuls optice, cunoscută și sub denumirea de comunicare optică soliton. Această etapă a durat peste 20 de ani și a înregistrat progrese inovatoare.
Aplicații ale comunicațiilor moderne prin fibră optică
Fibra optică poate transmite atât semnale digitale, cât și analogice. În prezent, 90% din serviciile de comunicații globale se bazează pe transmisia prin fibră optică. Odată cu dezvoltarea tehnologiei de comunicații prin fibră optică, multe țări din întreaga lume au încorporat sisteme de comunicații cu fibră optică în rețelele publice de telecomunicații, rețelele de releu și rețelele de acces.
Rețelele de transmisie în bandă largă cu fibră optică și rețelele de acces se dezvoltă rapid și reprezintă în prezent principalul obiectiv al cercetării, dezvoltării și aplicării. Diferitele aplicații ale comunicațiilor cu fibră optică pot fi rezumate după cum urmează:
(1) Rețele de comunicații: Comunicația prin fibră optică este utilizată pe scară largă în rețelele de comunicații și a devenit metoda principală de comunicare modernă.
(2) Rețelele locale de computere (LAN) și rețelele de zonă largă (WAN) constituie Internetul.
(3) Rețele trunchi și de distribuție ale rețelelor de televiziune prin cablu, stații terestre prin satelit ale sistemelor industriale de televiziune, linii cu microunde, receptoare de antene etc.
(4) Rețele de acces prin fibră optică pentru servicii integrate.
(5) Senzori cu fibră optică. Strict vorbind, senzorii cu fibră optică nu aparțin domeniului comunicațiilor. Cu toate acestea, senzorii cu fibră optică sunt un domeniu de aplicare extrem de important al fibrei optice.
