Fiberoptikkkommunikasjon, satellittkommunikasjon og radiokommunikasjon er de tre pilarene i moderne kommunikasjonsnettverk, med fiberoptikk
kommunikasjon er bærebjelken på grunn av dens mange betydelige fordeler
Historien om fiberoptisk kommunikasjon
Å bruke lys til kommunikasjon er ikke et helt nytt konsept. Ancient mitt lands bruk av beacon tårn for alarmer er et godt eksempel på visuell optisk kommunikasjon, og europeeres bruk av flaggsignaler for å overføre informasjon kan sees på som primitive former for optisk kommunikasjon.
Formen for moderne optisk kommunikasjon kan spores tilbake til den optiske telefonen som ble oppfunnet av Alexander Graham Bell i 1880. Han brukte sollys som lyskilde, og fokuserte strålen på et vibrerende speil foran senderen, noe som førte til at lysintensiteten endret seg med stemmen, og dermed modulerte lysintensiteten. Ved mottakerenden reflekterte et parabolspeil lysstrålen fra atmosfæren til et batteri, og en selenkrystall fungerte som den optiske mottakeren, og konverterte lyssignalet til en elektrisk strøm, og overfører dermed stemmesignaler gjennom atmosfæren. På grunn av mangelen på en ideell lyskilde og overføringsmedium på den tiden, hadde denne optiske telefonen en veldig kort overføringsavstand og ingen praktisk anvendelse, og utviklingen gikk derfor sakte. Imidlertid var den optiske telefonen fortsatt en stor oppfinnelse, og beviste muligheten for å bruke lysbølger som bærebølger for å overføre informasjon. Derfor kan det sies at Bell optiske telefon var prototypen på moderne optisk kommunikasjon.
Oppfinnelsen av lampen gjorde det mulig å konstruere enkle optiske kommunikasjonssystemer og bruke dem som lyskilder, som kommunikasjon mellom skip og mellom skip og land, blinklys for biler og trafikklys. Faktisk er enhver type indikatorlys et grunnleggende optisk kommunikasjonssystem. I mange tilfeller kan bredbåndsfluorescerende lys-dioder (LED) brukes som lyskilder. I 1960 oppfant amerikanske Robert Maiman den første rubinlaseren, som på en måte løste problemet med lyskilder og ga nytt håp til optisk kommunikasjon. Sammenlignet med vanlig lys har lasere smal spektral bredde, utmerket retningsevne, ekstremt høy lysstyrke og gode egenskaper med relativt konsistent frekvens og fase. Lasere er svært koherent lys, og deres egenskaper ligner på radiobølger, noe som gjør dem til en ideell optisk bærer. Etter rubinlaseren dukket nitrogen-hydrogen- (He-Ne)-lasere og karbondioksid- (CO2)-lasere opp og ble tatt i bruk. Oppfinnelsen og bruken av lasere innledet en ny æra for optisk kommunikasjon, som hadde vært i dvale i 80 år.
Siden Kao Kuen foreslo konseptet med optisk fiber som et overføringsmedium i 1966, har optisk fiberkommunikasjon utviklet seg raskt fra forskning til applikasjon, med kontinuerlige teknologiske oppgraderinger, stadig forbedring av kommunikasjonsevnene (overføringshastighet og reléavstand), og utvidet applikasjonsomfang.
De fem stadiene av fiberoptisk kommunikasjon
Den første fasen var utviklingsperioden fra grunnforskning til kommersiell anvendelse. Fra og med 1976, etter tempoet i forskning og utvikling, og etter mange felttester, ble den første -generasjons optiske bølgesystemet som opererer ved en bølgelengde på 0,8 μm offisielt tatt i bruk i kommersiell bruk i 1978.
Den andre fasen var den praktiske søknadsperioden, med forskningsmålet å forbedre overføringshastigheten og øke overføringsavstanden, og kraftig fremme anvendelsen.
Den tredje fasen fokuserte på ultra-høy kapasitet og ultra-lang avstand, med omfattende og-dypende forskning på ny teknologi. I løpet av denne perioden ble det oppnådd 1,55 μm spredning-forskjøvet enkelt-optisk fiberkommunikasjon. Dette optiske fiberkommunikasjonssystemet bruker ekstern modulasjonsteknologi, og oppnår overføringshastigheter på 2,5–10 Gbit/s og repeaterløse overføringsavstander på 100–150 km. Enda høyere nivåer kan oppnås i laboratoriet.
Det fjerde trinnet av fiberoptiske kommunikasjonssystemer er karakterisert ved å bruke optiske forsterkere for å øke repeateravstandene og bruke bølgelengdedelingsmultipleksing (WDM) teknologi for å øke bithastigheten og repeateravstandene. Fordi disse systemene noen ganger bruker null-differanse- eller heterodyne-skjemaer, kalles de også koherente optiske kommunikasjonssystemer.
Det femte trinnet av fiberoptiske kommunikasjonssystemer er basert på ikke-lineær kompresjon for å kansellere fiberspredningsutvidelse, og oppnå konform overføring av optiske pulssignaler, også kjent som optisk soliton-kommunikasjon. Denne fasen har strukket seg over 20 år og har oppnådd banebrytende fremgang.
Anvendelser av moderne fiberoptisk kommunikasjon
Optisk fiber kan overføre både digitale og analoge signaler. For tiden er 90 % av globale kommunikasjonstjenester avhengig av optisk fiberoverføring. Med utviklingen av optisk fiberkommunikasjonsteknologi har mange land over hele verden innlemmet optiske fiberkommunikasjonssystemer i sine offentlige telekommunikasjonsnettverk, relénettverk og aksessnettverk.
Transmisjonsnettverk og aksessnettverk for bredbånd for optisk fiber utvikler seg raskt og er for tiden hovedfokus for forskning, utvikling og anvendelse. De ulike bruksområdene for optisk fiberkommunikasjon kan oppsummeres som følger:
(1) Kommunikasjonsnettverk:Fiberoptisk kommunikasjon er mye brukt i kommunikasjonsnettverk og har blitt mainstream-metoden for moderne kommunikasjon.
(2) Lokale datamaskinnettverk (LAN) og WAN-nettverk utgjør Internett.
(3) Trunk- og distribusjonsnett for kabel-TV-nettverk, satellittjordstasjoner i industrielle fjernsynssystemer, mikrobølgelinjer, antennemottakere, etc.
(4) Fiberoptiske aksessnett for integrerte tjenester.
(5) Fiberoptiske sensorer. Fiberoptiske sensorer hører strengt tatt ikke til kommunikasjonsfeltet. Imidlertid er fiberoptiske sensorer et ekstremt viktig bruksområde for fiberoptikk.
