Оптична комуникация
Фиброоптична комуникацияе метод за предаване на информация, който използва електромагнитно излъчване от оптичния (близък инфрачервен) диапазон като носител на информационен сигнал и оптични кабели като направляващи системи. Поради високата носеща честота и широките възможности за мултиплексиране, пропускателната способност на оптичните линии е многократно по-голяма от пропускателната способност на всички останали комуникационни системи и може да се измери в терабита в секунда. Ниското затихване на светлината в оптичното влакно прави възможно използването на оптична комуникация на значителни разстояния без използване на усилватели. Оптичната комуникация е без електромагнитни смущения и е трудно достъпна за неоторизирана употреба: технически е изключително трудно да се прихване незабелязан сигнал, предаван по оптичен кабел.
Съдържание
Оптичната комуникация се основава на явлението пълно вътрешно отражение на електромагнитните вълни на границата между диелектрици с различни индекси на пречупване. Оптичното влакно се състои от два елемента - сърцевина, която е директен световод, и обвивка. Коефициентът на пречупване на сърцевината е малко по-висок от индекса на пречупване на обвивката, поради което светлинният лъч, изпитващ множество отражения на интерфейса ядро-черупка, се разпространява в ядрото, без да го напуска.
Оптичните комуникации намират все по-широко приложение във всички области – от компютри и бордови космически системи, самолетни и корабни системи, до системи за предаване на информация на дълги разстояния, като например в момента успешно се използва оптичната комуникационна линия Западна Европа – Япония, голяма част от която преминава през територията на България. Освен това се увеличаваобщата дължина на подводните оптични комуникационни линии между континентите.
Оптично влакно до всеки дом (англ. Fiber to the premises, FTTP или Fiber to the home, FTTH) е термин, използван от доставчиците на телекомуникационен интернет за обозначаване на широколентови телекомуникационни системи, базирани на провеждане на оптичен канал и завършването му на територията на крайния потребител чрез инсталиране на терминално оптично оборудване за предоставяне на набор от телекомуникационни услуги, включително:
Разходите за използване на оптична технология намаляват, което прави тази услуга конкурентна на традиционните услуги.
Историята на системите за предаване на данни на дълги разстояния трябва да започне с древността, когато хората са използвали димни сигнали. Оттогава тези системи се подобриха драстично, първо се появи телеграфът, след това коаксиалният кабел. В своето развитие тези системи рано или късно се натъкват на фундаментални ограничения: за електрическите системи това е явлението затихване на сигнала на определено разстояние, за микровълновите системи това е носещата честота. Затова търсенето на фундаментално нови системи продължи и през втората половина на 20-ти век беше намерено решение - оказа се, че предаването на сигнал с помощта на светлина е много по-ефективно от електрическия и микровълновия сигнал.
През 1966 г. Као и Хокам от STC Laboratory (STL) представят обикновени нишки от стъклени влакна, които имат затихване от 1000 dB/km (докато затихването в коаксиалния кабел е само 5–10 dB/km) поради примесите, които съдържат и по принцип могат да бъдат отстранени.
Имаше два глобални проблема при разработването на оптични системи за предаване на данни: източник на светлина и носителсигнал. Първият е решен с изобретяването на лазерите през 1960 г., вторият с появата на висококачествени оптични кабели през 1970 г. Разработен е от Corning Incorporated (английски). Затихването в такива кабели беше около 20 dB/km, което беше напълно приемливо за предаване на сигнал в телекомуникационни системи. В същото време бяха разработени доста компактни полупроводникови GaAs лазери.
След интензивни изследвания между 1975 и 1980 г. се появява първата комерсиална оптична система, работеща със светлина при дължина на вълната 0,8 микрона и използваща полупроводников лазер с галиев арсенид (GaAs). Побитовата скорост на системите от първо поколение беше 45 Mbps, разстоянието между ретранслаторите беше 10 км.
Второто поколение оптични системи е разработено за търговска употреба в началото на 80-те години. Те работеха със светлина с дължина на вълната 1,3 микрона от InGaAsP лазери. Въпреки това, такива системи все още са ограничени поради разсейването, което се случва в канала. Но още през 1987 г. тези системи работеха със скорости до 1,7 Gbit/s с разстояние между ретранслаторите от 50 км.
Развитието на системите за мултиплексиране на вълни позволи да се увеличи скоростта на предаване на данни през едно влакно няколко пъти и до 2003 г., използвайки технологията WDM, беше постигната скорост на предаване от 10,92 Tbps (273 оптични канала от 40 Gbps). [2] През 2009 г. Bell Labs, чрез мултиплексиране на 155 канала от 100 Gbps, успя да предаде данни със скорост от 15,5 Tbps на разстояние от 7000 km. [3] През 2013 г. учени от Bell тестваха технология за шумопотискане, която може да предава 400 Gb/s по оптично влакно над 12 800 км без ретранслатори на сигнала. [4]