Optical na paghahatid
Ang optical na komunikasyon ay gumagamit ng isang sinag ng modulated monochromatic light upang magdala ng impormasyon mula sa transmitter hanggang sa tatanggap. Ang light spectrum ay sumasaklaw sa isang napakalaking saklaw sa electromagnetic spectrum, na umaabot mula sa rehiyon ng 10 terahertz (10 4 gigahertz) hanggang 1 milyong terahertz (10 9gigahertz). Ang saklaw ng dalas na ito ay mahalagang sumasaklaw sa spectrum mula sa malayong infrared (0.3-mm haba ng daluyong) sa pamamagitan ng lahat ng nakikitang ilaw hanggang sa malapit sa ultraviolet (0.0003-micrometre na haba ng haba). Ang pagpapalawak sa naturang mataas na dalas, ang mga optical wavelength ay natural na angkop para sa high-rate na telecommunication ng broadband. Halimbawa, ang modyul ng amplitude ng isang optical carrier sa malapit na-infrared na dalas ng 300 terahertz sa pamamagitan ng kahit na 1 porsiyento ay nagbubunga ng isang bandwidth ng paghahatid na lumampas sa pinakamataas na magagamit na coaxial cable bandwidth sa pamamagitan ng isang kadahilanan na 1,000 o higit pa.
Ang praktikal na pagsasamantala ng optical media para sa high-speed telecommunication sa mga malalayong distansya ay nangangailangan ng isang malakas na ilaw na sinag na halos monochromatic, ang kapangyarihan nito ay makitid na nakapokus sa paligid ng isang nais na optical na haba ng haba. Ang ganoong carrier ay hindi magiging posible nang walang pag-imbento ng ruby laser, una na ipinakita noong 1960, na gumagawa ng matinding ilaw na may makitid na lapad ng linya ng spectral sa pamamagitan ng proseso ng magkakaugnay na stimulated na paglabas. Ngayon, ang semiconductor injection-laser diode ay ginagamit para sa high-speed, long-distance optical na komunikasyon.
Dalawang uri ng mga optical channel ang umiiral: ang hindi nabuong free-space channel, kung saan ang ilaw ay malayang nagpapalaganap sa paligid, at ang gabay na optical fiber channel, kung saan ang ilaw ay nagpapalaganap sa pamamagitan ng isang optical waveguide.
Ang channel ng libreng puwang
Ang mga mekanismo ng pagkawala sa isang libreng-puwang na optical channel ay halos magkapareho sa mga nasa isang linya ng radyo ng radyo ng linya ng paningin. Ang mga senyas ay pinanghihinaan ng pagkakaiba-iba ng beam, pagsipsip ng atmospheric, at pagkalat ng atmospheric. Ang beam divergence ay maaaring mai-minimize sa pamamagitan ng collimating (paggawa ng kahanay) ang ipinadala na ilaw sa isang magkakaibang makitid na beam sa pamamagitan ng paggamit ng isang laser light source para sa isang transmiter. Ang mga pagkawala ng pagsipsip ng Atmospheric ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagpili ng mga haba ng paghahatid na namamalagi sa isa sa mga mababang windows windows na "nakikita" sa infrared, nakikita, o ultraviolet na rehiyon. Ang kapaligiran ay nagpapataw ng mataas na pagkalugi ng pagsipsip habang ang optical wavelength ay lumalapit sa mga malalayong wavelength ng mga gas na nasasakupan tulad ng oxygen (O 2), singaw ng tubig (H 2 O), carbon dioxide (CO 2), at osono (O 3). Sa isang malinaw na araw ang pagpapalabas ng nakikitang ilaw ay maaaring isang decibel bawat kilometro o mas kaunti, ngunit ang makabuluhang pagkalat ng pagkalat ay maaaring sanhi ng anumang pagkakaiba-iba sa mga kondisyon ng atmospheric, tulad ng haze, hamog na ulap, ulan, o alikabok sa hangin.
Ang mataas na pagkasensitibo ng mga optical signal sa mga kondisyon ng atmospera ay humadlang sa pag-unlad ng mga link na libre sa espasyo para sa mga panlabas na kapaligiran. Ang isang simple at pamilyar na halimbawa ng isang panloob na free-space optical transmitter ay ang handheld infrared remote control para sa telebisyon at high-fidelity audio system. Ang mga libreng sistema ng optical space ay karaniwang pangkaraniwan sa pagsukat at mga malayuang aplikasyon ng sensasyon, tulad ng optical range-find at bilis ng pagpapasiya, kontrol sa kalidad ng industriya, at laser altimetry radar (kilala bilang LIDAR).
Mga channel ng optical fiber
Sa kaibahan sa paghahatid ng wire, kung saan ang isang kasalukuyang kasalukuyang daloy ay dumadaloy sa pamamagitan ng isang conductor ng tanso, sa optical fiber na paghahatid ng isang electromagnetic (optical) na patlang ay nagpapalaganap sa pamamagitan ng isang hibla na gawa sa isang nonconducting dielectric. Dahil sa mataas na bandwidth, mababang pagpapalambing, panghihimasok sa panghihikayat, mababang gastos, at magaan na timbang, ang optical fiber ay nagiging daluyan ng pagpipilian para sa mga nakapirming, high-speed digital telecommunications link. Ang mga optical cable cable ay nagbibigay ng mga wire wire na tanso sa parehong mga malalayong aplikasyon, tulad ng feeder at trunk na bahagi ng mga telepono ng telebisyon at telebisyon, at mga short-distance application, tulad ng mga local area network (LANs) para sa mga computer at pamamahagi ng bahay ng telepono, telebisyon, at serbisyo ng data. Halimbawa, ang karaniwang Bellcore OC-48 optical cable, na ginagamit para sa trunking ng mga digitized data, boses, at mga signal ng video, ay nagpapatakbo sa isang rate ng paghahatid ng hanggang sa 2.4 gigabits (2.4 bilyong binary digit) bawat segundo bawat hibla. Ito ay isang rate na sapat upang maipadala ang teksto sa lahat ng mga volume ng naka-print na Encyclopædia (2 gigabits ng binary data) nang mas mababa sa isang segundo.
Ang isang link na komunikasyon ng hibla ay binubuo ng mga sumusunod na elemento: isang electro-optical transmitter, na nagko-convert ng impormasyon sa analog o digital sa isang modulated beam ng ilaw; isang hibla na nagdadala ng ilaw, na sumasaklaw sa landas ng paghahatid; at isang tatanggap ng optoelectronic, na nagko-convert ng ilaw sa isang electric current. Para sa mga link na may malayong distansya (mas malaki kaysa sa 30 km, o 20 milya), ang mga pagbabagong-buhay ng mga muling pag-uulit ay karaniwang kinakailangan upang ma-offset ang pagpasok ng lakas ng signal. Sa nakaraan, ang mga hybrid na optical-electronic na pangulit na karaniwang ginagamit ay; ang mga ito ay nagtampok ng isang optoelectronic receiver, electronic signal processing, at isang electro-optical transmitter para sa pagbabagong-buhay ng signal. Ngayon, ang erbium-doped optical amplifier ay nagtatrabaho bilang mahusay na lahat ng mga optical na pang-uulit.
Mga electro-optical na nagpapadala
Ang kahusayan ng isang electro-optical transmitter ay natutukoy ng maraming mga kadahilanan, ngunit ang pinakamahalaga ay ang mga sumusunod: spectral line na lapad, na kung saan ay ang lapad ng spectrum ng carrier at zero para sa isang perpektong monochromatic light source; pagkawala ng pagpapasok, na kung saan ay ang dami ng naipapadala na enerhiya na hindi nagkakasama sa hibla; panghabang buhay; at maximum na rate ng operating.
Dalawang uri ng mga electro-optical transmitters ang karaniwang ginagamit sa mga optical link na hibla - ang light-emitting diode (LED) at ang semiconductor laser. Ang LED ay isang malawak na linya ng ilaw na mapagkukunan ng ilaw na ginagamit para sa medium-speed, short-span link kung saan ang pagkalat ng light beam sa layo ay hindi isang pangunahing problema. Ang LED ay mas mababa sa gastos at may mas mahabang buhay kaysa sa semiconductor laser. Gayunpaman, ang mga semiconductor laser Couples ay light output nito sa optical fiber na mas mabisa kaysa sa LED, na ginagawang mas angkop para sa mas mahabang spans, at mayroon din itong mas mabilis na "pagtaas" na oras, na nagpapahintulot sa mas mataas na rate ng paghahatid ng data. Ang mga laser diode ay magagamit na nagpapatakbo sa mga haba ng haba ng haba ng 0.85, 1.3, at 1.5 micrometres at may mga lapad ng linya ng multo na mas mababa sa 0.003 micrometre. May kakayahang silang magpadala ng higit sa 10 gigabits bawat segundo. Ang mga LED na may kakayahang gumana sa isang mas malawak na hanay ng mga haba ng haba ng carrier ay umiiral, ngunit sa pangkalahatan ay mayroon silang mas mataas na pagkalugi sa pagpapasok at mga lapad ng linya na lumalagpas sa 0.035 micrometre.
Mga tagatanggap ng Optoelectronic
Ang dalawang pinaka-karaniwang uri ng mga optoelectronic receiver para sa mga optical na link ay ang positibo-intrinsic-negative (PIN) photodiode at ang avalanche photodiode (APD). Ang mga optical receiver na ito ay kumukuha ng baseband signal mula sa isang modulated optical carrier signal sa pamamagitan ng pag-convert ng insidente optical power sa electric current. Ang PIN photodiode ay may mababang pakinabang ngunit napakabilis na tugon; ang APD ay may mataas na pakinabang ngunit mas mabagal na tugon.
