광섬유통신, 위성통신, 무선통신은 광섬유를 이용한 현대 통신 네트워크의 3대 기둥입니다.
의사소통은 많은 중요한 이점으로 인해 핵심이 됩니다.
광섬유 통신의 역사
의사소통을 위해 빛을 사용하는 것은 완전히 새로운 개념은 아닙니다. 고대 우리나라의 경보용 봉화대 사용은 시각적 광통신의 대표적인 예이며, 유럽인들이 정보를 전송하기 위해 깃발 신호를 사용하는 것은 광통신의 원시적 형태로 볼 수 있습니다.
현대 광통신의 형태는 1880년 알렉산더 그레이엄 벨(Alexander Graham Bell)이 발명한 광전화로 거슬러 올라갑니다. 그는 햇빛을 광원으로 사용하여 송신기 앞의 진동 거울에 광선의 초점을 맞추고 음성에 따라 빛의 강도를 변경하여 빛의 강도를 조절했습니다. 수신단에서는 포물선 거울이 대기로부터 나오는 광선을 배터리에 반사시키고, 셀레늄 결정이 광수신기 역할을 하여 광 신호를 전류로 변환하여 음성 신호를 대기를 통해 성공적으로 전송했습니다. 당시에는 이상적인 광원과 전송 매체가 부족했기 때문에 이 광전화는 전송 거리가 매우 짧고 실용화되지 않아 개발이 더뎠습니다. 그러나 광전화는 광파를 반송파로 사용하여 정보를 전송할 수 있는 가능성을 입증한 위대한 발명품이었습니다. 그러므로 벨 광전화는 현대 광통신의 원형이라 할 수 있다.
램프의 발명으로 간단한 광통신 시스템을 구축할 수 있게 되었고 이를 선박간, 선박과 육상간 통신, 자동차 방향지시등, 신호등 등의 광원으로 활용할 수 있게 되었다. 실제로 모든 유형의 표시등은 기본적인 광통신 시스템입니다. 많은 경우 광대역 형광 발광 다이오드(LED)를 광원으로 사용할 수 있습니다. 1960년 미국 로버트 마이먼(Robert Maiman)이 최초의 루비 레이저를 발명했는데, 이는 어떤 의미에서는 광원 문제를 해결하고 광통신에 새로운 희망을 가져왔습니다. 일반 빛에 비해 레이저는 스펙트럼 폭이 좁고 방향성이 뛰어나며 밝기가 매우 높으며 주파수와 위상이 상대적으로 일정한 우수한 특성을 가지고 있습니다. 레이저는 간섭성이 매우 높은 빛이며 그 특성이 전파와 유사하여 이상적인 광학 매체입니다. 루비 레이저에 이어 질소{8}}수소(He{9}}Ne) 레이저와 이산화탄소(CO2) 레이저가 등장해 실용화됐다. 레이저의 발명과 응용은 80년 동안 잠자던 광통신의 새로운 시대를 열었습니다.
가오쿠엔(Kao Kuen)이 1966년 전송 매체로 광섬유 개념을 제안한 이후, 광섬유 통신은 지속적인 기술 업그레이드, 통신 성능(전송 속도 및 중계 거리)의 지속적인 개선, 응용 범위 확대를 통해 연구에서 응용까지 급속도로 발전해 왔습니다.
광섬유 통신의 5단계
첫 번째 단계는 기초연구부터 상용화까지의 개발기간이다. 1976년부터 연구 개발 속도에 따라 많은 현장 테스트를 거쳐 0.8μm 파장에서 작동하는 1세대 광파 시스템이 1978년에 공식적으로 상용화되었습니다.
두 번째 단계는 실용화 단계로, 전송률 향상과 전송 거리 증가를 연구 목표로 하고, 활용을 적극 추진한다.
세 번째 단계에서는 신기술에 대한 포괄적이고 심층적인 연구를 통해 초{0}}초고용량 및 초장거리{1}}에 중점을 두었습니다. 이 기간 동안 1.55μm 분산-이동 단일-모드 광섬유 통신이 달성되었습니다. 이 광섬유 통신 시스템은 외부 변조 기술을 사용하여 2.5~10Gbit/s의 전송 속도와 100~150km의 중계기 없는 전송 거리를 달성합니다. 실험실에서는 더 높은 수준에 도달할 수도 있습니다.
광섬유 통신 시스템의 네 번째 단계는 광 증폭기를 사용하여 중계기 거리를 늘리고 WDM(파장 분할 다중화) 기술을 사용하여 비트 전송률과 중계기 거리를 늘리는 것이 특징입니다. 이러한 시스템은 때때로 널-차이 또는 헤테로다인 방식을 사용하기 때문에 응집성 광통신 시스템이라고도 합니다.
광섬유 통신 시스템의 다섯 번째 단계는 비선형 압축을 기반으로 하여 광섬유 분산 확장을 취소하고 광학 솔리톤 통신이라고도 알려진 광 펄스 신호의 등각 전송을 달성합니다. 이 단계는 20년 이상에 걸쳐 획기적인 진전을 이루었습니다.
현대 광섬유 통신의 응용
광섬유는 디지털 신호와 아날로그 신호를 모두 전송할 수 있습니다. 현재 전 세계 통신 서비스의 90%가 광섬유 전송에 의존하고 있습니다. 광섬유 통신 기술의 발전으로 전 세계 많은 국가에서 공공 통신 네트워크, 중계 네트워크 및 액세스 네트워크에 광섬유 통신 시스템을 통합했습니다.
광섬유 광대역 백본 전송 네트워크 및 액세스 네트워크는 빠르게 발전하고 있으며 현재 연구, 개발 및 응용의 주요 초점입니다. 광섬유 통신의 다양한 응용은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.
(1) 통신 네트워크:광섬유 통신은 통신 네트워크에서 널리 사용되며 현대 통신의 주류 방법이 되었습니다.
(2) 컴퓨터 근거리 통신망(LAN)과 광역 통신망(WAN)이 인터넷을 구성합니다.
(3) 케이블 텔레비전 네트워크의 간선 및 배전망, 산업용 텔레비전 시스템의 위성 지구국, 마이크로파 라인, 안테나 수신기 등.
(4) 통합 서비스를 위한 광섬유 액세스 네트워크.
(5) 광섬유 센서. 엄밀히 말하면 광섬유 센서는 통신 분야에 속하지 않습니다. 그러나 광섬유 센서는 광섬유의 매우 중요한 응용 분야입니다.