El principi de conversió i transmissió d'informació sobre fibres òptiques
Les línies de comunicació modernes destinades a la transmissió d'informació a llargues distàncies solen ser només línies òptiques, a causa de l'alta eficiència d'aquesta tecnologia, que ha demostrat amb èxit durant molts anys, per exemple, com a mitjà per proporcionar accés de banda ampla a Internet. .
La fibra en si està formada per un nucli de vidre envoltat per una funda amb un índex de refracció inferior al del nucli. El feix de llum encarregat de transmetre la informació al llarg de la línia es propaga al llarg del nucli de la fibra, reflecteix al seu pas des del revestiment i, per tant, no surt de la línia de transmissió.
La font de llum que forma el feix és generalment làser de díode o semiconductor, mentre que la fibra mateixa, depenent del diàmetre del nucli i de la distribució de l'índex de refracció, pot ser monomode o multimode.
Les fibres òptiques de les línies de comunicació són superiors als mitjans electrònics de comunicació, ja que permeten la transmissió de dades digitals a gran velocitat i sense pèrdues a llargues distàncies.
En principi, les línies òptiques poden formar una xarxa independent o servir per unir xarxes ja existents —seccions d'autopistes de fibra òptica unides físicament a nivell de fibra òptica o lògicament— a nivell de protocols de transmissió de dades.
La velocitat de transmissió de dades a través de línies òptiques es pot mesurar en centenars de gigabits per segon, per exemple l'estàndard Ethernet de 10 Gbit, que s'ha utilitzat durant molts anys en les estructures de telecomunicacions modernes.
Es considera que l'any de la invenció de la fibra òptica és el 1970, quan Peter Schultz, Donald Keck i Robert Maurer —científics de Corning— van inventar una fibra òptica de baixes pèrdues que va obrir la possibilitat de duplicar el sistema de cable per transmetre el senyal telefònic. sense repetidors s'utilitzen. Els desenvolupadors han creat un cable que permet estalviar un 1% de la potència del senyal òptic a una distància d'1 quilòmetre de la font.
Aquest va ser el punt d'inflexió de la tecnologia. Les línies es van dissenyar originalment per transmetre centenars de fases de llum simultàniament, més tard es va desenvolupar fibra monofàsica amb un rendiment superior capaç de mantenir la integritat del senyal a distàncies més llargues. La fibra monofàsica zero-offset ha estat el tipus de fibra més buscat des de 1983 fins a l'actualitat.
Per transmetre dades a través d'una fibra òptica, primer s'ha de convertir el senyal d'elèctric a òptic, després transmès per la línia i després tornar a convertir-lo en elèctric al receptor.Tot el dispositiu s'anomena transceptor i inclou no només components òptics sinó també electrònics.
Per tant, el primer element d'una línia òptica és un transmissor òptic. Converteix una sèrie de dades elèctriques en un flux òptic. El transmissor inclou: un convertidor paral·lel a sèrie amb un sintetitzador de polsos de sincronització, un controlador i una font de senyal òptica.
La font del senyal òptic pot ser un díode làser o un LED. Els LED convencionals no s'utilitzen en sistemes de telecomunicacions. El corrent de polarització i el corrent de modulació per a la modulació directa del díode làser són subministrats pel controlador làser i després la llum es subministra a través del connector òptic a la fibra. cable òptic.
A l'altre costat de la línia, el senyal i el senyal de temporització són detectats per un receptor òptic (majoritàriament un sensor de fotodiode) on es converteixen en un senyal elèctric que s'amplifica i després es reconstrueix el senyal transmès. En particular, el flux de dades en sèrie es pot convertir en paral·lel.
El preamplificador és l'encarregat de convertir el corrent asimètric del sensor fotodíode en tensió, per a la seva posterior amplificació i conversió en senyal diferencial. El xip de sincronització i recuperació de dades recupera els senyals del rellotge i el seu temps a partir del flux de dades rebut.
El multiplexor de divisió temporal aconsegueix taxes de transferència de dades de fins a 10 Gb/s. Així que avui dia hi ha els següents estàndards per a la velocitat de transmissió de dades a través de sistemes òptics:
La multiplexació per divisió de longitud d'ona i la multiplexació per divisió de longitud d'ona us permeten augmentar encara més la densitat de transmissió de dades quan s'envien diversos fluxos de dades multiplexats al mateix canal, però cada flux té la seva pròpia longitud d'ona.
La fibra monomode té un diàmetre del nucli exterior relativament petit d'unes 8 micres. Aquesta fibra permet que un feix d'una freqüència determinada es propagui a través d'ella, corresponent a les característiques d'una determinada fibra. Quan el feix es mou sol, el problema de dispersió intermodal desapareix, donant lloc a un augment del rendiment de la línia.
La distribució de la densitat del material pot ser gradient o escalonada. La distribució de gradients permet un rendiment més elevat. La tecnologia monomode és més fina i més cara que la multimode, però és la tecnologia monomode que s'utilitza actualment en telecomunicacions.
La fibra multimode permet propagar simultàniament múltiples feixos de transmissió a diferents angles. El diàmetre del nucli sol ser de 50 o 62,5 µm, de manera que es facilita la introducció de radiació òptica. El preu dels transceptors és inferior al dels monomode.
És una fibra multimode molt adequada per a petites xarxes domèstiques i d'àrea local. El fenomen de la dispersió intermode es considera el principal desavantatge de la fibra multimode, per tant, per reduir aquest fenomen nociu, s'han desenvolupat especialment fibres amb un índex de refracció gradient, de manera que els raigs es propaguen per camins parabòlics i la diferència en els seus camins òptics és menor. .D'una manera o d'una altra, el rendiment de la tecnologia monomode segueix sent superior.