Основні компоненти оптаховолоконний зв'язоксистеми показано на малюнку 1-1. В основному він складається з трьох частин: передачі, прийому та основної оптоволоконної системи передачі, яка служить узагальненим каналом.
(Малюнок 1-1 Основні компоненти волоконно-оптичної системи зв’язку)
Основні компоненти волоконно-оптичної системи зв'язку
△Класифікація волоконно-оптичних систем зв'язку
(1) Розділ передачі: у цьому розділі джерело інформації перетворює інформацію користувача в необроблений електричний сигнал, який називається сигналом основної смуги. Оптичний передавач перетворює базовий сигнал у сигнал, придатний для передачі по каналу. Якщо необхідна модуляція, вихідний сигнал називається модульованим. Щоб покращити якість передачі, цей аналоговий сигнал базової смуги зазвичай перетворюється на частотно-модульований (FM), імпульсно-частотно-модульований (PFM) або імпульсно-широтно-модульований (ШІМ) сигнал, і, нарешті, цей модульований сигнал надходить на вхід до оптичного передавача.
Незалежно від того, чи це цифрова чи аналогова система, електричний сигнал, що передає інформацію, що надходить на оптичний передавач, перетворюється на оптичний сигнал за допомогою модуляції.
(2) Оптична несуча хвиля передається до приймального кінця через волоконно-оптичні лінії, де оптичний приймач перетворює оптичний сигнал в електричний сигнал. Електричний приймач функціонує зворотно до електричного передавача; він перетворює отриманий електричний сигнал у сигнал базової смуги, який потім використовується приймачем інформації для відновлення інформації користувача.
У всій системі зв’язку технологія та обладнання, що використовуються в волоконно-оптичному зв’язку, такі ж, як і в кабельному зв’язку для сегментів електричного сигналу до оптичного передавача та після оптичного приймача. Єдина відмінність полягає в тому, що базова волоконно-оптична система передачі, яка складається з оптичного передавача, оптоволоконних ліній і оптичного приймача, замінює кабельну передачу.
(3) Базова волоконно-оптична система передачі Згідно з малюнком 1-1, основну волоконно-оптичну систему передачі можна розділити на три частини: оптичний передавач, волоконно-оптична лінія та оптичний приймач. Функція оптичного передавача полягає в тому, щоб перетворювати вхідний електричний сигнал із секції передачі в оптичний сигнал і використовувати технологію комбінування для введення оптичного сигналу в оптоволоконну лінію в максимальному обсязі. Основним обладнанням оптичного передавача є джерело світла разом із драйвером і модулятором. Продуктивність оптичного передавача в основному залежить від характеристик джерела світла. Вимоги до джерела світла: достатньо висока вихідна оптична потужність, достатньо висока частота модуляції, якомога менша спектральна ширина лінії та кут розбіжності променя, стабільна вихідна потужність і довжина хвилі, тривалий термін служби пристрою. Наразі широко використовувані джерела світла включають напівпровідникові світло-діоди (світлодіоди) і напівпровідникові лазерні діоди (або лазери, LD), а також динамічні одномодові-лазери з розподіленим зворотним зв’язком (DFB) із дуже малою спектральною шириною лінії. У деяких випадках також використовуються твердотільні-лазери. Функція волоконно-оптичної лінії полягає в передачі оптичного сигналу від оптичного передавача до оптичного приймача з найменшими спотвореннями та затуханням. Волоконно-оптична лінія складається з оптичних волокон, волоконно-оптичних з’єднувачів і волоконно-оптичних вилок. Оптичне волокно є основною частиною волоконно-оптичної лінії, а з’єднувачі та штекери є незамінними компонентами. У практичній техніці використовуються оптичні кабелі, які містять кілька оптичних волокон. Волоконно-оптичні системи зв’язку працюють на довжинах хвиль, близьких до-інфрачервоного діапазону, а середовищем передачі оптоволоконного зв’язку є кварц, який є типом діелектричного хвилеводу, являє собою циліндричне тіло з показниками заломлення серцевини та оболонки n₁ та показником заломлення оболонки n₂, і n₁ > n₂. Коли умова повного відбиття задовольняється, світло може бути обмежено та пропускатися всередині ядра. Основними характеристиками оптичного волокна є загасання та дисперсія кольору. Загасання виражається в одиницях дБ/км, а оптичні волокна мають три вікна з низькими втратами з довжинами хвиль:
λ₀=0.85 мкм (короткохвильовий діапазон) λ₀=1.31 мкм (довгохвильовий діапазон)
λ₀=1.55 мкм (довгохвильовий діапазон)
Дисперсія кольорів оптичного волокна спричинена тим, що компоненти з різними частотами в оптичному волокні не поширюються з однаковою швидкістю, що призводить до розширення імпульсу під час передачі. Дисперсія кольорів виражається в одиницях пс/(км · нм). Величина, зворотна числу сигналу, тобто максимальна швидкість передачі даних-відстань, яку може витримати дисперсія кольорів.
Функція оптичного приймача полягає в тому, щоб перетворювати сигнали оптичного волокна в електричні сигнали з достатньо високим відношенням сигнал-до-шуму. Основним компонентом приймача є фотодетектор, а також є підсилювачі, фільтри та відповідні схеми. Ядром фотодетектора є-світлоприймальний елемент. Вимоги до фотоприймача - висока швидкість відгуку, низький темновий струм і висока швидкість відгуку. Зараз фотодетекторами, які зазвичай використовуються в оптично-волоконному зв’язку, є напівпровідникові PN-переходи-PIN-фотодіоди (PIN-PD) і лавинні фотодіоди (APD).
Найважливішим характерним параметром оптичного приймача є його чутливість. Чутливість — комплексний показник якості оптичного приймача; він відображає здатність приймача приймати слабкі оптичні сигнали, коли його налаштовано до оптимального стану. Чутливість в першу чергу залежить від шуму фотодіодів і підсилювачів, що входять до складу оптичного приймача, а також на неї впливають швидкість передачі, параметри оптичного передавача і дисперсія волоконно-оптичної лінії. Це також тісно пов’язане з необхідною частотою бітових помилок системи або співвідношенням-сигнал/-шум. Тому чутливість також є важливим показником якості волоконно-оптичної системи зв'язку.
