Svjetlovodna vlaknakomunikacija, satelitska komunikacija i radio komunikacija tri su stupa modernih komunikacijskih mreža s optičkim vlaknima
komunikacija kao glavni oslonac zbog brojnih značajnih prednosti
Povijest optičke komunikacije
Korištenje svjetla za komunikaciju nije potpuno nov koncept. Drevna upotreba signalnih tornjeva za alarme u mojoj zemlji najbolji je primjer vizualne optičke komunikacije, a Europljani koji koriste signale zastava za prijenos informacija mogu se smatrati primitivnim oblicima optičke komunikacije.
Oblik moderne optičke komunikacije može se pratiti do optičkog telefona koji je izumio Alexander Graham Bell 1880. Koristio je sunčevu svjetlost kao izvor svjetlosti, fokusirajući zraku na vibrirajuće zrcalo ispred odašiljača, uzrokujući promjenu intenziteta svjetla s glasom, modulirajući tako intenzitet svjetla. Na prijemnom kraju, parabolično zrcalo reflektiralo je zraku svjetlosti iz atmosfere na bateriju, a kristal selena je djelovao kao optički prijemnik, pretvarajući svjetlosni signal u električnu struju, čime se glasovni signali uspješno prenose kroz atmosferu. Zbog nepostojanja idealnog izvora svjetlosti i medija za prijenos u to vrijeme, ovaj optički telefon je imao vrlo malu udaljenost prijenosa i nije imao praktičnu primjenu, pa je njegov razvoj bio spor. Međutim, optički telefon je i dalje bio veliki izum, dokazujući izvedivost korištenja svjetlosnih valova kao nosivih valova za prijenos informacija. Stoga se može reći da je optički telefon Bell bio prototip moderne optičke komunikacije.
Izum svjetiljke omogućio je konstruiranje jednostavnih optičkih komunikacijskih sustava i njihovu upotrebu kao izvora svjetlosti, kao što su komunikacija između brodova i između brodova i kopna, žmigavci automobila i semafori. Zapravo, svaka vrsta svjetlosnog indikatora je osnovni optički komunikacijski sustav. U mnogim slučajevima, širokopojasne fluorescentne -diode koje emitiraju svjetlost (LED) mogu se koristiti kao izvori svjetlosti. Godine 1960., Amerikanac Robert Maiman izumio je prvi rubinski laser, koji je, na neki način, riješio problem izvora svjetlosti i donio novu nadu optičkoj komunikaciji. U usporedbi s običnim svjetlom, laseri imaju usku spektralnu širinu, izvrsnu usmjerenost, izuzetno visoku svjetlinu i dobre karakteristike relativno konzistentne frekvencije i faze. Laseri su visoko koherentna svjetlost, a karakteristike su im slične radio valovima, što ih čini idealnim optičkim prijenosnikom. Nakon rubinskog lasera pojavili su se i uveli u praktičnu primjenu dušikov-vodikovi (He-Ne) laseri i ugljikov dioksid (CO2) laseri. Izum i primjena lasera otvorili su novu eru optičke komunikacije koja je mirovala 80 godina.
Otkako je Kao Kuen 1966. godine predložio koncept optičkih vlakana kao prijenosnog medija, komunikacija optičkim vlaknima brzo se razvila od istraživanja do primjene, uz stalne tehnološke nadogradnje, stalno poboljšavanje komunikacijskih mogućnosti (brzina prijenosa i udaljenost releja) i širenje opsega primjene.
Pet stupnjeva optičke komunikacije
Prva faza bila je razvojno razdoblje od temeljnih istraživanja do komercijalne primjene. Počevši od 1976., prateći tempo istraživanja i razvoja, te nakon mnogih terenskih ispitivanja, prva-generacija sustava optičkih valova koji radi na valnoj duljini od 0,8 μm službeno je puštena u komercijalnu primjenu 1978.
Druga faza bila je razdoblje praktične primjene, s ciljem istraživanja poboljšanja brzine prijenosa i povećanja udaljenosti prijenosa, te snažnog promicanja njegove primjene.
Treća faza bila je usmjerena na ultra-velike kapacitete i ultra-velike udaljenosti, uz sveobuhvatno i-dubinsko istraživanje novih tehnologija. Tijekom tog razdoblja postignuta je disperzija-pomaknuta jednom-komunikacija optičkim vlaknom od 1,55 μm. Ovaj komunikacijski sustav s optičkim vlaknima koristi tehnologiju vanjske modulacije, postižući brzine prijenosa od 2,5–10 Gbit/s i udaljenosti prijenosa bez repetitora od 100–150 km. Čak i više razine mogu se postići u laboratoriju.
Četvrti stupanj komunikacijskih sustava s optičkim vlaknima karakterizira korištenje optičkih pojačala za povećanje udaljenosti repetitora i korištenje tehnologije multipleksiranja valnih duljina (WDM) za povećanje brzine prijenosa i udaljenosti repetitora. Budući da ti sustavi ponekad koriste nul-razlike ili heterodinske sheme, nazivaju se i koherentnim optičkim komunikacijskim sustavima.
Peti stupanj komunikacijskih sustava s optičkim vlaknima temelji se na nelinearnoj kompresiji kako bi se poništilo širenje disperzije vlakana, čime se postiže konformni prijenos optičkih pulsnih signala, također poznat kao optička solitonska komunikacija. Ova faza je trajala više od 20 godina i postigla je revolucionarni napredak.
Primjena suvremene optičke komunikacije
Optička vlakna mogu prenositi digitalne i analogne signale. Trenutno se 90% globalnih komunikacijskih usluga oslanja na prijenos optičkim vlaknima. S razvojem komunikacijske tehnologije optičkih vlakana, mnoge zemlje diljem svijeta uključile su komunikacijske sustave optičkih vlakana u svoje javne telekomunikacijske mreže, relejne mreže i pristupne mreže.
Širokopojasne mreže za prijenos optičkih vlakana i pristupne mreže brzo se razvijaju i trenutno su glavni fokus istraživanja, razvoja i primjene. Različite primjene komunikacija optičkim vlaknima mogu se sažeti kako slijedi:
(1) Komunikacijske mreže: Komunikacija optičkim vlaknima naširoko se koristi u komunikacijskim mrežama i postala je glavna metoda moderne komunikacije.
(2) Računalne lokalne mreže (LAN) i mreže širokog područja (WAN) čine Internet.
(3) Magistralne i distribucijske mreže kabelskih televizijskih mreža, satelitskih zemaljskih postaja industrijskih televizijskih sustava, mikrovalnih vodova, antenskih prijamnika i dr.
(4) Svjetlovodne pristupne mreže za integrirane usluge.
(5) Senzori od optičkih vlakana. Strogo govoreći, svjetlovodni senzori ne spadaju u područje komunikacije. Međutim, svjetlovodni senzori iznimno su važno područje primjene optičkih vlakana.
