Οπτικές ίνεςεπικοινωνία, δορυφορική επικοινωνία και ραδιοεπικοινωνία είναι οι τρεις πυλώνες των σύγχρονων δικτύων επικοινωνίας, με οπτικές ίνες
η επικοινωνία είναι ο βασικός πυλώνας λόγω των πολλών σημαντικών πλεονεκτημάτων της
Η ιστορία της επικοινωνίας με οπτικές ίνες
Η χρήση φωτός για επικοινωνία δεν είναι μια εντελώς νέα έννοια. Η χρήση πύργων φάρων στην αρχαία χώρα μου για συναγερμούς είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα οπτικής οπτικής επικοινωνίας και η χρήση των σημάτων σημαιών από τους Ευρωπαίους για τη μετάδοση πληροφοριών μπορεί να θεωρηθεί ως πρωτόγονες μορφές οπτικής επικοινωνίας.
Η μορφή της σύγχρονης οπτικής επικοινωνίας μπορεί να εντοπιστεί πίσω στο οπτικό τηλέφωνο που εφευρέθηκε από τον Alexander Graham Bell το 1880. Χρησιμοποίησε το ηλιακό φως ως πηγή φωτός, εστιάζοντας τη δέσμη σε έναν δονούμενο καθρέφτη μπροστά από τον πομπό, προκαλώντας την αλλαγή της έντασης του φωτός με τη φωνή, ρυθμίζοντας έτσι την ένταση του φωτός. Στο άκρο λήψης, ένας παραβολικός καθρέφτης αντανακλούσε τη φωτεινή δέσμη από την ατμόσφαιρα σε μια μπαταρία και ένας κρύσταλλος σεληνίου ενεργούσε ως οπτικός δέκτης, μετατρέποντας το φωτεινό σήμα σε ηλεκτρικό ρεύμα, μεταδίδοντας έτσι με επιτυχία φωνητικά σήματα μέσω της ατμόσφαιρας. Λόγω της έλλειψης ιδανικής πηγής φωτός και μέσου μετάδοσης εκείνη την εποχή, αυτό το οπτικό τηλέφωνο είχε πολύ μικρή απόσταση μετάδοσης και δεν είχε πρακτική εφαρμογή, επομένως η ανάπτυξή του ήταν αργή. Ωστόσο, το οπτικό τηλέφωνο ήταν ακόμα μια σπουδαία εφεύρεση, αποδεικνύοντας τη σκοπιμότητα της χρήσης κυμάτων φωτός ως κυμάτων φορέα για τη μετάδοση πληροφοριών. Ως εκ τούτου, μπορεί να ειπωθεί ότι το οπτικό τηλέφωνο Bell ήταν το πρωτότυπο της σύγχρονης οπτικής επικοινωνίας.
Η εφεύρεση του λαμπτήρα κατέστησε δυνατή την κατασκευή απλών συστημάτων οπτικής επικοινωνίας και τη χρήση τους ως πηγές φωτός, όπως επικοινωνία μεταξύ πλοίων και μεταξύ πλοίων και ξηράς, φλας αυτοκινήτων και φανάρια. Στην πραγματικότητα, κάθε τύπος ενδεικτικής λυχνίας είναι ένα βασικό σύστημα οπτικής επικοινωνίας. Σε πολλές περιπτώσεις, οι ευρυζωνικές δίοδοι εκπομπής φωτός{2} (LED) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγές φωτός. Το 1960, ο Αμερικανός Robert Maiman εφηύρε το πρώτο λέιζερ ρουμπίνι, το οποίο, κατά μία έννοια, έλυσε το πρόβλημα των πηγών φωτός και έφερε νέα ελπίδα στην οπτική επικοινωνία. Σε σύγκριση με το συνηθισμένο φως, τα λέιζερ έχουν στενό φασματικό πλάτος, εξαιρετική κατευθυντικότητα, εξαιρετικά υψηλή φωτεινότητα και καλά χαρακτηριστικά σχετικά σταθερής συχνότητας και φάσης. Τα λέιζερ είναι εξαιρετικά συνεκτικό φως και τα χαρακτηριστικά τους είναι παρόμοια με τα ραδιοκύματα, καθιστώντας τα έναν ιδανικό οπτικό φορέα. Μετά το ρουμπινό λέιζερ, εμφανίστηκαν και τέθηκαν σε πρακτική εφαρμογή λέιζερ αζώτου-υδρογόνου (He-Ne) και λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα (CO2). Η εφεύρεση και η εφαρμογή των λέιζερ εγκαινίασε μια νέα εποχή για την οπτική επικοινωνία, η οποία ήταν αδρανής για 80 χρόνια.
Από τότε που ο Kao Kuen πρότεινε την έννοια της οπτικής ίνας ως μέσο μετάδοσης το 1966, η επικοινωνία οπτικών ινών αναπτύχθηκε γρήγορα από την έρευνα στην εφαρμογή, με συνεχείς τεχνολογικές αναβαθμίσεις, συνεχώς βελτιώνοντας τις δυνατότητες επικοινωνίας (ρυθμός μετάδοσης και απόσταση αναμετάδοσης) και διευρύνοντας το πεδίο εφαρμογής.
Τα πέντε στάδια επικοινωνίας οπτικών ινών
Το πρώτο στάδιο ήταν η περίοδος ανάπτυξης από τη βασική έρευνα έως την εμπορική εφαρμογή. Ξεκινώντας το 1976, ακολουθώντας το ρυθμό της έρευνας και της ανάπτυξης, και μετά από πολλές δοκιμές πεδίου, το πρώτο-σύστημα οπτικών κυμάτων γενιάς που λειτουργούσε σε μήκος κύματος 0,8μm τέθηκε επίσημα σε εμπορική εφαρμογή το 1978.
Το δεύτερο στάδιο ήταν η περίοδος πρακτικής εφαρμογής, με ερευνητικό στόχο τη βελτίωση του ρυθμού μετάδοσης και την αύξηση της απόστασης μετάδοσης και την δυναμική προώθηση της εφαρμογής του.
Το τρίτο στάδιο επικεντρώθηκε σε εξαιρετικά-υψηλή χωρητικότητα και εξαιρετικά-μακριές αποστάσεις, με ολοκληρωμένη και σε βάθος- έρευνα για τις νέες τεχνολογίες. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, επιτεύχθηκε επικοινωνία οπτικών ινών με διασπορά 1,55μm-μετατοπισμένη μονή-λειτουργία. Αυτό το σύστημα επικοινωνίας οπτικών ινών χρησιμοποιεί τεχνολογία εξωτερικής διαμόρφωσης, επιτυγχάνοντας ρυθμούς μετάδοσης 2,5–10 Gbit/s και αποστάσεις μετάδοσης χωρίς επαναλήπτη 100–150 km. Ακόμη υψηλότερα επίπεδα θα μπορούσαν να επιτευχθούν στο εργαστήριο.
Το τέταρτο στάδιο των συστημάτων επικοινωνίας οπτικών ινών χαρακτηρίζεται από τη χρήση οπτικών ενισχυτών για την αύξηση των αποστάσεων των αναμεταδοτών και τη χρήση τεχνολογίας πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) για την αύξηση του ρυθμού bit και των αποστάσεων επαναλήπτη. Επειδή αυτά τα συστήματα μερικές φορές χρησιμοποιούν μηδενικές-διαφορές ή ετεροδύναμα σχήματα, ονομάζονται επίσης συνεκτικά οπτικά συστήματα επικοινωνίας.
Το πέμπτο στάδιο των συστημάτων επικοινωνίας οπτικών ινών βασίζεται στη μη γραμμική συμπίεση για την ακύρωση της διεύρυνσης της διασποράς ινών, επιτυγχάνοντας ομοιόμορφη μετάδοση σημάτων οπτικών παλμών, γνωστή και ως επικοινωνία οπτικού σολιτονίου. Αυτό το στάδιο διήρκεσε πάνω από 20 χρόνια και έχει επιτύχει πρωτοποριακή πρόοδο.
Εφαρμογές σύγχρονης επικοινωνίας οπτικών ινών
Η οπτική ίνα μπορεί να μεταδώσει τόσο ψηφιακό όσο και αναλογικό σήμα. Επί του παρόντος, το 90% των παγκόσμιων υπηρεσιών επικοινωνίας βασίζεται στη μετάδοση οπτικών ινών. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας επικοινωνίας οπτικών ινών, πολλές χώρες παγκοσμίως έχουν ενσωματώσει συστήματα επικοινωνίας οπτικών ινών στα δημόσια τηλεπικοινωνιακά τους δίκτυα, δίκτυα αναμετάδοσης και δίκτυα πρόσβασης.
Τα δίκτυα μετάδοσης και τα δίκτυα πρόσβασης ευρυζωνικού κορμού οπτικών ινών αναπτύσσονται γρήγορα και επί του παρόντος αποτελούν το κύριο επίκεντρο της έρευνας, ανάπτυξης και εφαρμογής. Οι διάφορες εφαρμογές της επικοινωνίας οπτικών ινών μπορούν να συνοψιστούν ως εξής:
(1) Δίκτυα Επικοινωνίας:Η επικοινωνία με οπτικές ίνες χρησιμοποιείται ευρέως στα δίκτυα επικοινωνίας και έχει γίνει η κύρια μέθοδος της σύγχρονης επικοινωνίας.
(2) Τα τοπικά δίκτυα υπολογιστών (LAN) και τα δίκτυα ευρείας περιοχής (WAN) αποτελούν το Διαδίκτυο.
(3) Δίκτυα κορμού και διανομής δικτύων καλωδιακής τηλεόρασης, δορυφορικοί επίγειοι σταθμοί βιομηχανικών τηλεοπτικών συστημάτων, γραμμές μικροκυμάτων, δέκτες κεραιών κ.λπ.
(4) Δίκτυα πρόσβασης οπτικών ινών για ολοκληρωμένες υπηρεσίες.
(5) Αισθητήρες οπτικών ινών. Αυστηρά μιλώντας, οι αισθητήρες οπτικών ινών δεν ανήκουν στον τομέα της επικοινωνίας. Ωστόσο, οι αισθητήρες οπτικών ινών είναι ένας εξαιρετικά σημαντικός τομέας εφαρμογής των οπτικών ινών.
