Введение в оптоволоконные системы связи

Изучите основную информацию о волоконно-оптических системах связи в этом учебнике.

В этой статье обсуждаются системы оптической связи и объясняются схемы передатчика и приемника для волоконно-оптических систем связи.

Что такое оптическая система связи?

На протяжении десятилетий электронные сигналы эффективно передавались через обычные "проводные" соединения или с использованием различных видов радиолинии, у которых были свои недостатки. Напротив, волоконно-оптические линии связи, независимо от того, используются ли они для передачи видео или звука на большие или короткие расстояния, предлагают некоторые уникальные преимущества по сравнению со стандартными проводными кабелями. В этой статье обсуждаются оптические передатчики и приемные схемы для волоконно-оптических систем связи.

В настоящее время развитие информационных технологий привело к увеличению использования существующих телекоммуникационных систем. Часто волоконно-оптическая связь играет важную роль в развитии телекоммуникационных систем с высоким качеством и скоростью. В настоящее время приложения оптического волокна в основном связаны с телекоммуникационными системами, включая Интернет и локальные сети (LAN) для достижения высоких скоростей передачи сигналов.

Как работает волоконная оптика

В волоконно-оптических технологиях волоконно-оптическая линия связи используется для передачи аналоговых или цифровых данных в световой форме через кабель с центральным сердечником с высокой отражающей способностью. Роль центрального ядра с высокой отражающей способностью заключается в том, чтобы действовать как световод для передачи света через него посредством непрерывных отражений от его характерных отражающих стенок. Как показано на блок-схеме ниже, модуль волоконно-оптической связи в основном состоит из схемы передатчика (Tx) и модуля приемника (Rx).

Простая блок-схема приемника-передатчика

Как показано выше на оптоволоконном канале передачи данных, передатчик расположен на одном конце оптоволоконного кабеля, а приемник - на других сторонах. Как правило, в большинстве систем используется приемопередатчик - модуль, который включает в себя передатчик и приемник. Вход передатчика содержит электрический сигнал, который преобразуется в оптический сигнал светоизлучающего диода (LED) или лазерного диода. При необходимости световой сигнал от передатчика подключается к оптоволоконному кабелю с помощью соединителя и транслируется по кабелю. Впоследствии световой сигнал от оптоволоконного терминала может быть связан с приемником в любом месте, где детектор преобразует свет в электрический сигнал, после чего он соответствующим образом настраивается для использования приемным оборудованием. На рисунке ниже изображена блок-схема типичного оптического передатчика и приемника.

Блок-схема типичного оптического передатчика и приемника

Плюсы и минусы волоконной оптики

Наиболее важным аспектом волоконно-оптических линий связи является идеальная невосприимчивость к электрическим помехам и случайным наводкам. Хотя проблема электрических помех и паразитных наводок может быть уменьшена за счет разработки стандартных кабельных линий, может быть все труднее полностью устранить проблему. Напротив, неэлектрические свойства волоконно-оптических кабелей помогают сделать электрические помехи несущественными, за исключением возможных помех на выводе приемника, которые могут быть устранены путем эффективного экранирования цепи приемника.

Системы, в которых используются совместно работающие оптоволоконные кабели, практически не имеют проблем или проблем, связанных с перекрестными переговорами. Это обеспечивается герметизацией оптоволоконных кабелей, предотвращающей любую утечку света. Таким образом, оптоволоконные соединения гарантируют достаточно безопасную и надежную передачу данных.

Кроме того, благодаря подходящим передающим и приемным цепям волоконно-оптические линии все более и более подходят для обработки значительных диапазонов полосы пропускания, особенно из-за улучшенной электрической изоляции в целом, такой как предотвращение возникновения осложнений с контурами заземления. Примечательно, что оптические кабели обычно тонкие и легкие, устойчивы к климатическим условиям и различным другим химическим веществам. Как следствие, они часто с легкостью используются в неблагоприятных условиях, где электрические кабели, особенно коаксиальные, в противном случае были бы очень неэффективными.

Как и любая система, хотя волоконно-оптические схемы обладают различными преимуществами, у нее есть свои недостатки. Например, очевидным недостатком является невозможность передачи электрических сигналов непосредственно в оптоволоконный кабель. Проблемы и стоимость, связанные с критически важными схемами кодера и декодера, противоречивы. Кроме того, изгиб оптических волокон часто нежелателен, так как изгиб их с резкой кривой подвергает их физическим повреждениям, что делает их функционально бесполезными, поскольку распространение световых сигналов будет затруднено, что приведет к значительным потерям.