Волоконно-оптические линии (системы) связи

Волоконно-оптическая линия (система) связи (ВОЛС) — вид сетей передачи сообщений, при котором информация передается по линиям связи, которые представляют собой диэлектрические оптические волноводы. Такие волноводы называют оптическим волокном.

На рис. 1.39 показано простейшее оптическое переговорное устройство. Когда к началу 1960;х гг. появились первые пригодные к эксплуатации.

Рис. 1.39. Простейшее оптическое переговорное устройство:

1 — микрофон; 2,3 — усилители сигнала; 4 — ВОЛС; 5 — телефон и надежные лазеры, стало очевидным, что свет предстал в новом качестве — когерентное электромагнитное колебание на несколько порядков увеличило границы применяемого в радиотехнике и технике связи диапазона частот. Оптимистические расчеты едва ли можно опровергнуть: длина волны в 1 мкм соответствуют частоте 3- 10^й Гц. Если принять лишь 1% этого диапазона в качестве полосы сигналов, которыми можно модулировать данное колебание, то получим значение 3000 ГГц. Это соответствует приблизительно миллиарду телефонных разговоров (полоса телефонного сигнала около 3000 Гц) или миллиону телевизионных программ (полоса частот телевизионного сигнала составляет 8 МГц), которые можно передать одним световым лучом.

%/

Число телефонных абонентов в мировой телефонной сети неудержимо повышается, а растущие хозяйственные и промышленные отношения между странами и континентами требуют все больше качественных каналов связи. Когда же в сферу рассмотрения перспективных проектов включили возможность использования видеотелефона (а передача даже одного изображения требует почти тысячекратной пропускной способности по сравнению с телефонным сигналом), то стало необходимым считаться с сильно возросшей потребностью в каналах передачи информации.

На рис. 1.40 показана упрощенная структурная схема волоконно-оптической системы связи. Передаваемые сигналы через импульсно-кодовый модулятор (ИКМ-линию) и преобразователь кода (ПК) поступают в оптический передатчик, основой которого является электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — полупроводниковый лазер. ИКМ-линия и преобразователь кода создают кодовую импульсную последовательность, а согласующее устройство (СУ) согласует ЭОП с оптическим кабелем (ОК). В приемнике производится обратное преобразование оптоэлектронным преобразователем (ОЭП) оптического сигнала в электрический. В качестве ОЭП используют полупроводниковый фотодиод, в котором под воздействием поступающего через СУ светового потока возбуждается электрический сигнал. С ОЭП этот сигнал через ПК поступает в импульсно-кодовый демодулятор (ИКД-линию).

Важной составной частью ВОЛС являются линейные регенераторы (ЛР) — магистральные усилители оптического сигнала, включенные в сети ОК. В таких системах используется цифровая многоканальная связь с временным разделением каналов и импульсно-кодовой модуляцией оптической несущей.

Рис. 1.40. Упрощенная структурная схема волоконно-оптической системы связи

Особенности построения линейных кодов для цифровых волоконно-оптических систем связи зависят от физических свойств среды распространения передаваемых сигналов. Оптическое волокно, а также источник излучения в передающем и фотоприемник в приемном оптических модулях предъявляют специфические требования к свойствам цифрового сигнала. Поскольку импульсные посылки излучаемой оптической мощности могут быть только положительными или нулевыми (известно, что интенсивность оптического излучения является по природе положительной величиной), невозможно непосредственное использование биполярных кодов, применяемых при передаче по электрическим кабелям.

В наше время оптические линии связи используются очень широко. Получены и производятся промышленностью световоды с потерями, меньшими 1 дБ/км, что дает возможность размещать переприемные станции линий дальней связи на расстоянии 30—40 км друг от друга. Таким образом, мы находимся в пределах нового этапа развития, когда на смену электрону приходит фотон.