o의 기본 구성 요소광섬유 통신시스템은 그림 1-1에 나와 있습니다. 크게 전송, 수신, 일반화된 채널 역할을 하는 기본 광섬유 전송 시스템의 세 부분으로 구성됩니다.
(그림 1-1 광섬유 통신 시스템의 기본 구성요소)
광섬유 통신 시스템의 기본 구성요소
(1) 전송 섹션: 이 섹션에서는 정보 소스가 사용자 정보를 베이스밴드 신호라고 하는 원시 전기 신호로 변환합니다. 광송신기는 기저대역 신호를 채널 전송에 적합한 신호로 변환합니다. 변조가 필요한 경우 출력 신호를 변조 신호라고 합니다. 전송 품질을 향상시키기 위해 이러한 아날로그 베이스밴드 신호는 일반적으로 주파수-변조(FM), 펄스-주파수 변조(PFM) 또는 펄스-폭 변조(PWM) 신호로 변환되고, 최종적으로 이 변조된 신호는 광 송신기에 입력됩니다.
디지털 시스템이든 아날로그 시스템이든 광송신기에 입력된 정보를 전달하는 전기 신호는 변조를 통해 광신호로 변환됩니다.
(2) 광 반송파는 광섬유 라인을 통해 수신단으로 전송되며, 광 수신기는 광 신호를 전기 신호로 변환합니다. 전기 수신기는 전기 송신기와 반대로 기능합니다. 이는 수신된 전기 신호를 기저대역 신호로 변환한 다음 정보 싱크가 사용자 정보를 복구하는 데 사용합니다.
전체 통신 시스템에서 광섬유 통신에 사용되는 기술 및 장비는 광 송신기 앞과 광 수신기 뒤의 전기 신호 세그먼트에 대한 케이블 통신의 기술 및 장비와 동일합니다. 유일한 차이점은 광송신기, 광섬유선, 광수신기로 구성된 기본 광섬유 전송 시스템이 케이블 전송을 대체한다는 것입니다.
(3) 기본 광섬유 전송 시스템 그림 1-1에 따르면 기본 광섬유 전송 시스템은 광 송신기, 광섬유 라인 및 광 수신기의 세 부분으로 나눌 수 있습니다. 광송신기의 기능은 송신부에서 입력된 전기신호를 광신호로 변환하고, 광신호를 광섬유 선로에 최대한 주입하는 결합기술을 사용하는 것이다. 광송신기의 핵심장비는 광원과 드라이버, 변조기이다. 광송신기의 성능은 기본적으로 광원의 특성에 따라 달라집니다. 광원에 대한 요구 사항은 충분히 높은 출력 광 전력, 충분히 높은 변조 주파수, 가능한 한 작은 스펙트럼 선폭 및 빔 발산 각도, 안정적인 출력 전력 및 파장, 긴 장치 수명입니다. 현재 널리 사용되는 광원에는 반도체 발광 다이오드(LED), 반도체 레이저 다이오드(또는 레이저, LD)뿐만 아니라 스펙트럼 선폭이 매우 작은 동적 단일{10}모드 분산 피드백(DFB) 레이저가 포함됩니다. 어떤 경우에는 고체-레이저도 사용됩니다. 광섬유 라인의 기능은 왜곡과 감쇠를 최소화하면서 광 송신기에서 광 수신기로 광 신호를 전송하는 것입니다. 광섬유 라인은 광섬유, 광섬유 커넥터 및 광섬유 플러그로 구성됩니다. 광섬유는 광섬유 라인의 본체이며 커넥터와 플러그는 필수 구성 요소입니다. 실제 공학에서는 여러 개의 광섬유를 연결하는 광케이블이 사용됩니다. 광섬유 통신 시스템은 근적외선 파장에서 작동하며, 광섬유 통신을 위한 전송 매체는 유전체 도파관의 일종인 석영이며, 코어 및 클래딩 굴절률은 n₁, 클래딩 굴절률은 n², n₁ > n²인 원통형 본체입니다. 완전 반사 조건이 만족되면 빛은 코어 내부에 가두어 투과될 수 있습니다. 광섬유의 주요 특징은 감쇠와 색 분산입니다. 감쇠는 dB/km 단위로 표현되며 광섬유에는 다음과 같은 파장을 갖는 3개의 저손실 창이 있습니다.
λ₀=0.85 μm(단파장 대역) λ₀=1.31 μm(장파장 대역)
λ₀=1.55 μm(장파장 대역)
광섬유의 색 분산은 광섬유에서 서로 다른 주파수를 갖는 구성 요소가 동일한 속도로 전파되지 않아 전송 중에 펄스가 넓어지기 때문에 발생합니다. 색분산도는 ps/(km·nm) 단위로 표현됩니다. 신호 번호의 역수, 즉 색 분산이 허용할 수 있는 최대 비트 전송률-거리 곱입니다.
광 수신기의 기능은 광섬유 신호를 신호-대-잡음 비율이 충분히 높은 전기 신호로 변환하는 것입니다. 수신기의 주요 구성 요소는 광검출기이며 증폭기, 필터 및 관련 회로도 있습니다. 광검출기의 핵심은 수광-수광소자입니다. 광검출기의 요구 사항은 높은 응답 속도, 낮은 암전류, 높은 응답 속도입니다. 현재 광섬유 통신에 널리 사용되는 광검출기는 반도체 PN 접합- 기반 PIN 포토다이오드(PIN-PD)와 애벌런치 포토다이오드(APD)입니다.
광 수신기의 가장 중요한 특성 매개 변수는 감도입니다. 감도는 광 수신기의 품질을 나타내는 포괄적인 지표입니다. 이는 최적의 상태로 조정되었을 때 약한 광 신호를 수신하는 수신기의 능력을 반영합니다. 감도는 주로 광 수신기를 구성하는 포토다이오드 및 증폭기의 노이즈에 따라 달라지며 전송 속도, 광 송신기의 매개변수 및 광섬유 라인의 분산에도 영향을 받습니다. 이는 또한 시스템에 필요한 비트 오류율이나 신호-대-잡음 비율과도 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 감도는 광섬유 통신 시스템의 품질을 나타내는 중요한 지표이기도 합니다.
