Основните компоненти на окомуникация с птичи влакнасистема са показани на Фигура 1-1. Състои се главно от три части: предаване, приемане и основна система за предаване на оптични влакна, която служи като обобщен канал.
(Фигура 1-1 Основни компоненти на комуникационна система с оптични влакна)
Основни компоненти на комуникационна система с оптични влакна
△Класификация на оптични комуникационни системи
(1) Секция за предаване: В тази секция източникът на информация преобразува потребителската информация в необработен електрически сигнал, наречен бейсбенд сигнал. Оптичният предавател преобразува бейсбенд сигнала в сигнал, подходящ за канално предаване. Ако се изисква модулация, изходният сигнал се нарича модулиран сигнал. За да се подобри качеството на предаване, този аналогов бейсбенд сигнал обикновено се преобразува в честотно-модулиран (FM), импулсно-честотно модулиран (PFM) или импулсно-ширинично модулиран (PWM) сигнал и накрая този модулиран сигнал се въвежда към оптичния предавател.
Независимо дали е цифрова или аналогова система, електрическият сигнал, носещ информация, въведена към оптичния предавател, се преобразува в оптичен сигнал чрез модулация.
(2) Оптичната носеща вълна се предава към приемащия край чрез линии от оптични влакна, където оптичният приемник преобразува оптичния сигнал в електрически сигнал. Електрическият приемник функционира обратно пропорционално на електрическия предавател; той преобразува получения електрически сигнал в бейсбенд сигнал, който след това се използва от приемника на информация за възстановяване на потребителската информация.
В цялата комуникационна система технологията и оборудването, използвани в комуникацията с оптични влакна, са същите като тези в кабелната комуникация за сегментите на електрическия сигнал преди оптичния предавател и след оптичния приемник. Единствената разлика е, че основната система за предаване на оптични влакна, състояща се от оптичен предавател, линии с оптични влакна и оптичен приемник, замества кабелното предаване.
(3) Основна оптична система за предаване Съгласно фигура 1-1, основната система за предаване на оптични влакна може да бъде разделена на три части: оптичен предавател, оптична линия и оптичен приемник. Функцията на оптичния предавател е да преобразува входящия електрически сигнал от предавателната секция в оптичен сигнал и да използва комбинирана технология за инжектиране на оптичния сигнал в оптичната линия в максимална степен. Основното оборудване на оптичния предавател е източникът на светлина, заедно с драйвера и модулатора. Работата на оптичния предавател основно зависи от характеристиките на източника на светлина. Изискванията към източника на светлина са: достатъчно висока изходна оптична мощност, достатъчно висока честота на модулация, възможно най-малка спектрална ширина на линията и ъгъл на отклонение на лъча, стабилна изходна мощност и дължина на вълната и дълъг живот на устройството. Понастоящем широко използваните светлинни източници включват полупроводникови светоизлъчващи-диоди (LED) и полупроводникови лазерни диоди (или лазери, LD), както и динамични-модови лазери с разпределена обратна връзка (DFB) с много малка спектрална ширина на линията. В някои случаи се използват и-твърдотелни лазери. Функцията на оптичната линия е да предава оптичния сигнал от оптичния предавател към оптичния приемник с възможно най-малко изкривяване и затихване. Оптичната линия се състои от оптични влакна, оптични конектори и оптични щепсели. Оптичното влакно е основното тяло на оптичната линия, а конекторите и щепселите са незаменими компоненти. В практическото инженерство се използват оптични кабели, които държат множество оптични влакна. Комуникационните системи с оптични влакна работят при дължини на вълните, близки до-инфрачервените, а предавателната среда за комуникация с оптични влакна е кварцът, който е вид диелектричен вълновод, е цилиндрично тяло с показатели на пречупване на сърцевината и обвивката от n₁ и индекс на пречупване на обвивката от n₂, и n1 > n₂. Когато условието за пълно отражение е изпълнено, светлината може да бъде ограничена и предадена в сърцевината. Основните характеристики на оптичното влакно са затихване и цветова дисперсия. Затихването се изразява в единица dB/km, а оптичните влакна имат три прозореца с ниски загуби с дължини на вълните:
λ₀=0.85 μm (лента с къса дължина на вълната) λ₀=1.31 μm (лента с дълга дължина на вълната)
λ₀=1.55 μm (лента с дълга дължина на вълната)
Цветовата дисперсия на оптичното влакно се дължи на факта, че компоненти с различни честоти в оптичното влакно не се разпространяват с еднаква скорост, което води до разширяване на импулса по време на предаване. Цветовата дисперсия се изразява в единици ps/(km · nm). Реципрочната стойност на числото на сигнала, т.е. максималната побитова скорост-разстояние продукт, който цветовата дисперсия може да понесе.
Функцията на оптичния приемник е да преобразува сигнали от оптични влакна в електрически сигнали с достатъчно високо съотношение-към-шум. Основният компонент на приемника е фотодетекторът и има също усилватели, филтри и свързани вериги. Ядрото на фотодетектора е светло{4}}получаващият елемент. Изискването към фотодетектора е висока скорост на реакция, нисък тъмен ток и висока скорост на реакция. Понастоящем фотодетекторите, които обикновено се използват в комуникацията с оптични влакна, са полупроводникови PN преход-базирани PIN фотодиоди (PIN-PD) и лавинни фотодиоди (APD).
Най-важният характерен параметър на оптичния приемник е неговата чувствителност. Чувствителността е цялостен показател за качеството на оптичния приемник; той отразява способността на приемника да приема слаби оптични сигнали, когато е регулиран до оптималното му състояние. Чувствителността зависи преди всичко от шума на фотодиодите и усилвателите, които изграждат оптичния приемник, и също се влияе от скоростта на предаване, параметрите на оптичния предавател и дисперсията на оптичната линия. Също така е тясно свързано с необходимия процент битови грешки на системата или съотношението сигнал-към-шум. Следователно чувствителността също е важен показател за качеството на комуникационната система с оптични влакна.
