Prinsip konversi dan transmisi informasi pada serat optik

Jalur komunikasi modern yang ditujukan untuk transmisi informasi jarak jauh seringkali hanya berupa jalur optik, karena efisiensi teknologi ini yang cukup tinggi, yang telah berhasil ditunjukkan selama bertahun-tahun, misalnya, sebagai sarana untuk menyediakan akses broadband ke Internet .

Serat itu sendiri terdiri dari inti kaca yang dikelilingi oleh selubung dengan indeks bias lebih rendah dari inti. Berkas cahaya yang bertanggung jawab untuk mentransmisikan informasi di sepanjang garis merambat di sepanjang inti serat, memantulkan jalan dari kelongsong dan dengan demikian tidak keluar dari jalur transmisi.

Sumber cahaya beamforming biasanya dioda atau laser semikonduktor, sedangkan serat itu sendiri, tergantung pada diameter inti dan distribusi indeks bias, dapat berupa mode tunggal atau multi mode.

Serat optik dalam jalur komunikasi lebih unggul daripada alat komunikasi elektronik, memungkinkan transmisi data digital berkecepatan tinggi dan tanpa kehilangan jarak jauh.

Pada prinsipnya, jalur optik dapat membentuk jaringan independen atau berfungsi untuk menyatukan jaringan yang sudah ada - bagian jalan raya serat optik yang secara fisik disatukan pada tingkat serat optik atau secara logis - pada tingkat protokol transmisi data.

Kecepatan transmisi data melalui jalur optik dapat diukur dalam ratusan gigabit per detik, misalnya standar Ethernet 10 Gbit, yang telah digunakan selama bertahun-tahun dalam struktur telekomunikasi modern.

Tahun penemuan serat optik dianggap tahun 1970, ketika Peter Schultz, Donald Keck dan Robert Maurer—ilmuwan di Corning—menemukan serat optik low-loss yang membuka kemungkinan duplikasi sistem kabel untuk mentransmisikan sinyal telepon. tanpa repeater digunakan. Pengembang telah membuat kabel yang memungkinkan Anda menghemat 1% daya sinyal optik pada jarak 1 kilometer dari sumbernya.

Ini adalah titik balik untuk teknologi. Garis awalnya dirancang untuk mentransmisikan ratusan fase cahaya secara bersamaan, kemudian serat fase tunggal dikembangkan dengan kinerja lebih tinggi yang mampu mempertahankan integritas sinyal pada jarak yang lebih jauh. Fiber single-phase zero-offset telah menjadi jenis fiber yang paling banyak dicari sejak tahun 1983 hingga saat ini.

Untuk mengirimkan data melalui serat optik, sinyal pertama-tama harus diubah dari listrik ke optik, kemudian ditransmisikan ke bawah, dan kemudian diubah kembali menjadi listrik di penerima.Seluruh perangkat disebut transceiver dan tidak hanya mencakup komponen optik tetapi juga komponen elektronik.

Jadi, elemen pertama dari jalur optik adalah pemancar optik. Ini mengubah serangkaian data listrik menjadi aliran optik. Pemancar meliputi: konverter paralel-ke-serial dengan penyintesis pulsa sinkronisasi, driver, dan sumber sinyal optik.

Sumber sinyal optik dapat berupa dioda laser atau LED. LED konvensional tidak digunakan dalam sistem telekomunikasi. Arus bias dan arus modulasi untuk modulasi langsung dari dioda laser dipasok oleh driver laser. Kemudian cahaya disuplai melalui konektor optik—ke dalam serat kabel optik.

Di sisi lain dari garis, sinyal dan sinyal waktu dideteksi oleh penerima optik (kebanyakan sensor fotodioda) di mana mereka diubah menjadi sinyal listrik yang diperkuat dan kemudian sinyal yang ditransmisikan direkonstruksi. Secara khusus, aliran data serial dapat diubah menjadi paralel.

Pre-amplifier bertanggung jawab untuk mengubah arus asimetris dari sensor fotodioda menjadi tegangan, untuk amplifikasi dan konversi selanjutnya menjadi sinyal diferensial. Sinkronisasi data dan chip pemulihan memulihkan sinyal jam dan waktunya dari aliran data yang diterima.

Multiplexer pembagian waktu mencapai kecepatan transfer data hingga 10 Gb/dtk. Jadi saat ini ada standar berikut untuk kecepatan transmisi data melalui sistem optik:

Multiplexing divisi panjang gelombang dan multiplexing divisi panjang gelombang memungkinkan Anda untuk lebih meningkatkan kepadatan transmisi data ketika beberapa aliran data multipleks dikirim pada saluran yang sama, tetapi setiap aliran memiliki panjang gelombangnya sendiri.

Serat single-mode memiliki diameter inti luar yang relatif kecil sekitar 8 mikron. Serat semacam itu memungkinkan seberkas frekuensi tertentu untuk merambat melaluinya, sesuai dengan karakteristik serat tertentu. Saat balok bergerak sendiri, masalah dispersi intermode menghilang, menghasilkan kinerja garis yang meningkat.

Distribusi kepadatan material dapat berupa gradien atau seperti langkah. Distribusi gradien memungkinkan throughput yang lebih tinggi. Teknologi single-mode lebih tipis dan lebih mahal daripada multi-mode, tetapi ini adalah teknologi single-mode yang saat ini digunakan dalam telekomunikasi.

Serat multimode memungkinkan beberapa berkas transmisi pada sudut yang berbeda untuk disebarkan secara bersamaan. Diameter inti biasanya 50 atau 62,5 µm, sehingga pengenalan radiasi optik difasilitasi. Harga transceiver lebih rendah daripada yang satu mode.

Ini adalah serat multimode yang sangat cocok untuk jaringan rumah kecil dan area lokal. Fenomena dispersi intermode dianggap sebagai kelemahan utama serat multimode, oleh karena itu, untuk mengurangi fenomena berbahaya ini, serat dengan indeks bias gradien telah dikembangkan secara khusus, sehingga sinar merambat di sepanjang jalur parabola dan perbedaan jalur optiknya lebih kecil. .Dengan satu atau lain cara, kinerja teknologi mode tunggal masih lebih tinggi.