Optická vláknakomunikace, satelitní komunikace a rádiová komunikace jsou tři pilíře moderních komunikačních sítí s optickými vlákny
komunikace je základem díky mnoha významným výhodám
Historie komunikace optických vláken
Využití světla pro komunikaci není zcela nový koncept. Starověké používání majákových věží pro poplachy v mé zemi je ukázkovým příkladem vizuální optické komunikace a Evropané použití vlajkových signálů k přenosu informací lze považovat za primitivní formy optické komunikace.
Podobu moderní optické komunikace lze vysledovat až k optickému telefonu, který vynalezl Alexander Graham Bell v roce 1880. Jako zdroj světla použil sluneční světlo, soustředil paprsek na vibrující zrcadlo před vysílačem, což způsobilo, že se intenzita světla měnila s hlasem, a tím moduloval intenzitu světla. Na přijímacím konci parabolické zrcadlo odráželo světelný paprsek z atmosféry na baterii a jako optický přijímač fungoval selenový krystal, který přeměňoval světelný signál na elektrický proud, čímž úspěšně přenášel hlasové signály atmosférou. Vzhledem k tomu, že v té době chyběl ideální zdroj světla a přenosové médium, měl tento optický telefon velmi krátkou přenosovou vzdálenost a žádné praktické využití, takže jeho vývoj byl pomalý. Nicméně, optický telefon byl stále skvělý vynález, dokazující proveditelnost použití světelných vln jako nosných vln pro přenos informací. Proto lze říci, že optický telefon Bell byl prototypem moderní optické komunikace.
Vynález lampy umožnil zkonstruovat jednoduché optické komunikační systémy a použít je jako světelné zdroje, jako je komunikace mezi loděmi a mezi loděmi a pevninou, směrovky pro auta a semafory. Ve skutečnosti je jakýkoli typ kontrolky základním optickým komunikačním systémem. V mnoha případech lze jako světelné zdroje použít širokopásmové fluorescenční světelné-diody (LED). V roce 1960 vynalezl Američan Robert Maiman první rubínový laser, který v jistém smyslu vyřešil problém světelných zdrojů a přinesl novou naději do optické komunikace. Ve srovnání s běžným světlem mají lasery úzkou spektrální šířku, vynikající směrovost, extrémně vysokou svítivost a dobré charakteristiky relativně konzistentní frekvence a fáze. Lasery jsou vysoce koherentní světlo a jejich vlastnosti jsou podobné rádiovým vlnám, což z nich dělá ideální optický nosič. Po rubínovém laseru se objevily dusíkové-vodíkové (He{9}}Ne) lasery a oxidy uhličité (CO2) a byly uvedeny do praktické aplikace. Vynález a aplikace laserů zahájily novou éru optické komunikace, která byla 80 let nečinná.
Od roku 1966, kdy Kao Kuen navrhl koncept optického vlákna jako přenosového média, se komunikace pomocí optických vláken rychle vyvíjela od výzkumu k aplikaci, s neustálými technologickými inovacemi, neustálým zlepšováním komunikačních schopností (přenosová rychlost a přenosová vzdálenost) a rozšiřováním rozsahu aplikací.
Pět fází optické komunikace
První etapou bylo vývojové období od základního výzkumu po komerční aplikaci. Počínaje rokem 1976, po tempu výzkumu a vývoje a po mnoha testech v terénu, byla v roce 1978 oficiálně uvedena do komerčního využití první-generace systému optických vln pracující na vlnové délce 0,8 μm.
Druhou fází bylo období praktické aplikace s výzkumným cílem zlepšit přenosovou rychlost a zvětšit přenosovou vzdálenost a energicky podporovat její aplikaci.
Třetí fáze se zaměřila na ultra{0}}vysokou kapacitu a ultra{1}}velké vzdálenosti, s komplexním a{2}}hloubkovým výzkumem nových technologií. Během tohoto období bylo dosaženo 1,55μm disperzní-jedno-vidové komunikace s optickým vláknem. Tento optický komunikační systém využívá technologii externí modulace, dosahuje přenosových rychlostí 2,5–10 Gbit/sa přenosové vzdálenosti bez opakovače 100–150 km. Ještě vyšších úrovní bylo možné dosáhnout v laboratoři.
Čtvrtá fáze komunikačních systémů s optickými vlákny se vyznačuje použitím optických zesilovačů ke zvýšení vzdáleností opakovačů a využitím technologie vlnové délky multiplexování (WDM) ke zvýšení přenosové rychlosti a vzdáleností opakovačů. Protože tyto systémy někdy používají nulová{1}}diferenční nebo heterodynní schémata, nazývají se také koherentní optické komunikační systémy.
Pátá fáze optických komunikačních systémů je založena na nelineární kompresi, aby se zrušilo rozšíření disperze vláken, čímž se dosáhne konformního přenosu optických pulzních signálů, také známého jako optická solitonová komunikace. Tato etapa trvala více než 20 let a dosáhla převratného pokroku.
Aplikace moderní optické komunikace
Optické vlákno může přenášet digitální i analogové signály. V současnosti je 90 % globálních komunikačních služeb závislých na přenosu optickými vlákny. S rozvojem komunikační technologie optických vláken mnoho zemí po celém světě začlenilo komunikační systémy s optickými vlákny do svých veřejných telekomunikačních sítí, přenosových sítí a přístupových sítí.
Optické širokopásmové páteřní přenosové sítě a přístupové sítě se rychle rozvíjejí a jsou v současné době hlavním středobodem výzkumu, vývoje a aplikací. Různé aplikace komunikace pomocí optických vláken lze shrnout následovně:
(1) Komunikační sítě: Komunikace z optických vláken je široce používána v komunikačních sítích a stala se hlavní metodou moderní komunikace.
(2) Počítačové místní sítě (LAN) a rozlehlé sítě (WAN) tvoří internet.
(3) Kmenové a rozvodné sítě sítí kabelové televize, satelitní pozemské stanice průmyslových televizních systémů, mikrovlnné linky, anténní přijímače atd.
(4) Přístupové sítě z optických vláken pro integrované služby.
(5) Senzory z optických vláken. Přísně vzato, senzory z optických vláken nepatří do oblasti komunikace. Senzory z optických vláken jsou však extrémně důležitou aplikační oblastí vláknové optiky.
