ไฟเบอร์ออปติกการสื่อสาร การสื่อสารผ่านดาวเทียม และการสื่อสารทางวิทยุ ถือเป็นสามเสาหลักของเครือข่ายการสื่อสารสมัยใหม่ที่มีใยแก้วนำแสง
การสื่อสารเป็นแกนนำเนื่องจากมีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการ
ประวัติความเป็นมาของการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก
การใช้แสงเพื่อการสื่อสารไม่ใช่แนวคิดใหม่ทั้งหมด การใช้เสาสัญญาณเตือนภัยในประเทศของฉันในสมัยโบราณเป็นตัวอย่างสำคัญของการสื่อสารด้วยภาพ และการใช้สัญญาณธงเพื่อส่งข้อมูลของชาวยุโรปถือได้ว่าเป็นรูปแบบดั้งเดิมของการสื่อสารด้วยแสง
รูปแบบของการสื่อสารด้วยแสงสมัยใหม่สามารถสืบย้อนไปถึงโทรศัพท์แบบใช้แสงที่ประดิษฐ์โดยอเล็กซานเดอร์ เกรแฮม เบลล์ ในปี พ.ศ. 2423 เขาใช้แสงแดดเป็นแหล่งกำเนิดแสง โดยเน้นลำแสงไปที่กระจกสั่นที่ด้านหน้าเครื่องส่งสัญญาณ ส่งผลให้ความเข้มของแสงเปลี่ยนไปตามเสียง จึงปรับความเข้มของแสง ที่ฝั่งรับสัญญาณ กระจกพาราโบลาจะสะท้อนลำแสงจากบรรยากาศไปยังแบตเตอรี่ และคริสตัลซีลีเนียมทำหน้าที่เป็นตัวรับแสง โดยแปลงสัญญาณไฟให้เป็นกระแสไฟฟ้า จึงสามารถส่งสัญญาณเสียงผ่านชั้นบรรยากาศได้สำเร็จ เนื่องจากขาดแหล่งกำเนิดแสงและสื่อการส่งผ่านที่เหมาะสมในขณะนั้น โทรศัพท์แบบออปติกนี้มีระยะการส่งผ่านที่สั้นมากและไม่มีการใช้งานจริง ดังนั้น การพัฒนาจึงช้า อย่างไรก็ตาม โทรศัพท์แบบออปติกยังคงเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยม ซึ่งพิสูจน์ความเป็นไปได้ในการใช้คลื่นแสงเป็นคลื่นพาหะในการส่งข้อมูล ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าโทรศัพท์แบบออปติกของ Bell ถือเป็นต้นแบบของการสื่อสารแบบออปติกสมัยใหม่
การประดิษฐ์หลอดไฟทำให้สามารถสร้างระบบการสื่อสารด้วยแสงอย่างง่ายและใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงได้ เช่น การสื่อสารระหว่างเรือและระหว่างเรือกับทางบก สัญญาณไฟเลี้ยวของรถยนต์ และสัญญาณไฟจราจร ที่จริงแล้ว ไฟแสดงสถานะประเภทใดก็ตามถือเป็นระบบการสื่อสารด้วยแสงขั้นพื้นฐาน ในหลายกรณี แสงฟลูออเรสเซนต์บรอดแบนด์-สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงได้ ในปี 1960 Robert Maiman ชาวอเมริกันได้คิดค้นเลเซอร์ทับทิมตัวแรก ซึ่งในแง่หนึ่งได้แก้ปัญหาแหล่งกำเนิดแสงและนำความหวังใหม่มาสู่การสื่อสารด้วยแสง เมื่อเปรียบเทียบกับแสงธรรมดา เลเซอร์มีความกว้างสเปกตรัมแคบ มีทิศทางที่ดีเยี่ยม ความสว่างสูงมาก และมีคุณลักษณะที่ดีของความถี่และเฟสที่ค่อนข้างสม่ำเสมอ เลเซอร์เป็นแสงที่มีความสอดคล้องกันสูงและมีลักษณะคล้ายกับคลื่นวิทยุ ทำให้เลเซอร์เป็นพาหะนำแสงในอุดมคติ หลังจากใช้เลเซอร์ทับทิม เลเซอร์ไนโตรเจน-ไฮโดรเจน (He-Ne) และเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก็ปรากฏขึ้นและถูกนำไปใช้งานจริง การประดิษฐ์และการประยุกต์ใช้เลเซอร์เป็นการเปิดศักราชใหม่ของการสื่อสารด้วยแสงซึ่งไม่มีการใช้งานมาเป็นเวลา 80 ปี
นับตั้งแต่ก้าวขึ้นเสนอแนวคิดเรื่องใยแก้วนำแสงเป็นสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูลในปี พ.ศ. 2509 การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงได้พัฒนาอย่างรวดเร็วตั้งแต่การวิจัยไปจนถึงการใช้งาน พร้อมด้วยการอัพเกรดทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง การปรับปรุงความสามารถในการสื่อสารอย่างต่อเนื่อง (อัตราการส่งข้อมูลและระยะการถ่ายทอด) และการขยายขอบเขตการใช้งาน
การสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสงห้าขั้นตอน
ระยะแรกคือช่วงการพัฒนาตั้งแต่การวิจัยขั้นพื้นฐานไปจนถึงการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ เริ่มต้นในปี 1976 ตามความก้าวหน้าของการวิจัยและพัฒนา และหลังจากการทดสอบภาคสนามหลายครั้ง -ระบบคลื่นแสงรุ่นแรกที่ทำงานที่ความยาวคลื่น 0.8μm ได้ถูกนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างเป็นทางการในปี 1978
ขั้นตอนที่สองคือช่วงการใช้งานจริง โดยมีเป้าหมายการวิจัยในการปรับปรุงอัตราการส่งข้อมูลและเพิ่มระยะการส่งสัญญาณ และส่งเสริมการใช้งานอย่างจริงจัง
ขั้นตอนที่สามมุ่งเน้นไปที่-ความจุสูงและระยะไกลเป็นพิเศษ- พร้อมด้วยการวิจัยที่ครอบคลุมและเจาะลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ ในช่วงเวลานี้ การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกแบบโหมดเดี่ยวแบบเลื่อน- 1.55μm ได้สำเร็จ ระบบสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกนี้ใช้เทคโนโลยีมอดูเลตภายนอก ทำให้ได้อัตราการส่งข้อมูลที่ 2.5–10 Gbit/s และระยะการส่งข้อมูลแบบไร้ทวนสัญญาณที่ 100–150 กม. ระดับที่สูงขึ้นสามารถทำได้ในห้องปฏิบัติการ
ขั้นตอนที่สี่ของระบบการสื่อสารใยแก้วนำแสงมีลักษณะเฉพาะโดยใช้เครื่องขยายสัญญาณแบบออปติคอลเพื่อเพิ่มระยะทางของรีพีทเตอร์ และใช้เทคโนโลยีการแบ่งมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น (WDM) เพื่อเพิ่มอัตราบิตและระยะห่างของรีพีทเตอร์ เนื่องจากบางครั้งระบบเหล่านี้ใช้แผนความแตกต่างแบบ null- หรือแบบเฮเทอโรไดน์ จึงเรียกอีกอย่างว่าระบบการสื่อสารแบบออปติกที่สอดคล้องกัน
ขั้นตอนที่ห้าของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงขึ้นอยู่กับการบีบอัดแบบไม่เชิงเส้นเพื่อยกเลิกการขยายการกระจายตัวของเส้นใย ทำให้เกิดการส่งสัญญาณพัลส์แสงที่เป็นไปตามรูปแบบ หรือที่เรียกว่าการสื่อสารโซลิตอนแสง ขั้นตอนนี้กินเวลานานกว่า 20 ปีและมีความก้าวหน้าอย่างก้าวล้ำ
การประยุกต์การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกสมัยใหม่
ใยแก้วนำแสงสามารถส่งสัญญาณทั้งแบบดิจิตอลและอนาล็อก ปัจจุบัน 90% ของบริการการสื่อสารทั่วโลกอาศัยการส่งผ่านใยแก้วนำแสง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง หลายประเทศทั่วโลกได้รวมระบบการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงเข้ากับเครือข่ายโทรคมนาคมสาธารณะ เครือข่ายรีเลย์ และเครือข่ายการเข้าถึง
เครือข่ายการส่งผ่านแกนหลักบรอดแบนด์ใยแก้วนำแสงและเครือข่ายการเข้าถึงกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและปัจจุบันเป็นจุดสนใจหลักของการวิจัย การพัฒนา และการประยุกต์ใช้ การใช้งานต่างๆ ของการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงสามารถสรุปได้ดังนี้:
(1) เครือข่ายการสื่อสาร:การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายการสื่อสารและกลายเป็นวิธีหลักของการสื่อสารสมัยใหม่
(2) เครือข่ายท้องถิ่นของคอมพิวเตอร์ (LAN) และเครือข่ายบริเวณกว้าง (WAN) ประกอบเป็นอินเทอร์เน็ต
(3) โครงข่ายหลักและโครงข่ายกระจายของโครงข่ายเคเบิลทีวี สถานีภาคพื้นดินผ่านดาวเทียมของระบบโทรทัศน์อุตสาหกรรม สายไมโครเวฟ เครื่องรับเสาอากาศ ฯลฯ
(4) เครือข่ายการเข้าถึงใยแก้วนำแสงสำหรับบริการแบบครบวงจร
(5) เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก พูดอย่างเคร่งครัด ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์ไม่อยู่ในขอบเขตการสื่อสาร อย่างไรก็ตาม ไฟเบอร์ออปติกเซนเซอร์เป็นส่วนการใช้งานที่สำคัญอย่างยิ่งของไฟเบอร์ออปติก
