Teknologi dan investor tahu tentang peningkatan pesat dan kemerosotan berikutnya dalam industri serat optik selama beberapa tahun terakhir. Beberapa telah menyamakan perubahan ayunan ini dalam semikonduktor industri selama tahun 1960-an. Meskipun penjualan tetap lambat, jelas bahwa industri akan kembali lebih besar dari sebelumnya. Industri ini diharapkan untuk memulihkan untuk alasan yang sama bahwa serat optik menjadi menarik awalnya-penggunaan Internet dan tekanan untuk download lebih cepat dan transfer terus meningkat pesat. Memang, permintaan bandwidth meningkat dalam beberapa tahun ke depan diperkirakan akan tumbuh pada tingkat belum pernah terjadi sebelumnya (Gambar 2). Jawaban untuk permintaan ini adalah serat optik. Tembaga dan sistem kabel membawa informasi pada saluran tunggal menggunakan time-division multiplexing (TDM), teknik yang membagi kapasitas saluran menjadi irisan waktu ultrashort. Di TDM, paket data digital dari satu pengguna yang diselingi antara paket dari banyak pengguna dan dikirim sebagai satu komunikasi serial Link. Komunikasi serat optik juga menggunakan TDM. Namun, kecepatan transmisi data dibatasi oleh material dasar, atau carrier, frekuensi. Serat optik memiliki frekuensi dasar 108 kali lebih besar dari tembaga dan kabel. Karena itu adalah mungkin untuk mengarahkan banyak saluran bawah fiber glass tunggal dengan menggunakan panjang gelombang multiplexing, serat optik memiliki bandwidth yang relatif terbatas, atau rentang frekuensi dalam sinyal. Interleaves panjang gelombang multiplexing data digital dari banyak pengguna ke salah satu serat dengan membagi panjang gelombang yang tersedia dalam saluran terpisah, semua dekat bersama-sama. Setiap band panjang gelombang terpisah, atau saluran, dapat dibuat untuk mandiri mengirimkan data pada tingkat yang diproyeksikan mencapai 40 gigabit per detik dengan juga mengambil keuntungan dari TDM.

Sistem komunikasi

Dari sudut pandang fisik, saluran serat optik adalah seperti sistem komunikasi lainnya. Ini berisi tiga komponen-dasar pemancar, penerima, dan saluran informasi yang menghubungkan dua. Dalam pemancar, pesan yang dihasilkan dan diubah ke dalam bentuk cocok untuk transmisi dan kemudian diarahkan ke bawah channel. Dalam penerima, informasi diekstrak dari saluran dan diubah kembali menjadi bentuk yang bermanfaat dengan baik individu penerima atau komputer. Dalam saluran informasi, sinyal yang dihasilkan oleh pemancar perjalanan dari transmitter ke receiver (Gambar 1). Saluran tersebut dapat berupa terarah atau dipandu. Radio, televisi, dan oven microwave adalah contoh komunikasi oleh saluran terarah. Saluran dipandu termasuk twisted-pair kawat tembaga, kabel koaksial, dan serat optik. Contoh sistem komunikasi optik lainnya termasuk isyarat tangan, kapal-ke-kapal dan kapal-ke-pantai lampu tanda bahayanya, sinyal lalu lintas, dan sinyal mobil gilirannya. Biasanya, serat optik yang digabungkan ke dalam kabel yang berisi lebih dari 100 serat. Oleh karena itu, sebuah stasiun transceiving akan berisi ratusan saluran ini dan banyak switch dan router dengan petugas monitoring dan kontrol elektronik. Meskipun sistem nyata lebih rumit dari model sederhana kami, tiga elemen dasar yang sama. Dengan demikian, sistem single-serat dapat digunakan untuk menggambarkan komponen dasar bersama-sama dengan hubungan timbal balik mereka. Asumsikan bahwa percakapan telepon ditransmisikan melalui sistem serat optik. Analog sinyal listrik dari ponsel ini diubah menjadi sinyal digital, yang diarahkan ke modulator optik di sistem serat optik. Modulator mengubah sinyal elektronik digital menjadi serangkaian cahaya pulsa sesuai dengan "ons" dan "off" dari elektronik sinyal, dan ini pulsa optik ditransmisikan melalui serat. Ketika pulsa mencapai penerima,sinyal cahaya diarahkan ke sebuah Sensor cahaya yang mengkonversi sinyal cahaya kembali menjadi sinyal listrik, yang pada gilirannya, diarahkan ke komputer penerima atau melalui converter ke telepon. Sinyal cahaya ini dan banyak lainnya yang dilakukan di serat dengan satu saluran-yang, seberkas cahaya dari satu warna (panjang gelombang). Hal ini dimungkinkan untuk memasang 50.000 panggilan telepon pada saluran yang diberikan oleh penggunaan sinyal TDM paket. Hal kuat tentang serat, bagaimanapun, adalah yang dapat mengirimkan berbagai warna dan, karenanya, banyak saluran secara bersamaan. Ini adalah kemampuan ini serat optik yang menimbulkan multiplexing jangka panjang gelombang-division (WDM). Semua panjang gelombang yang digunakan dalam komunikasi serat optik berada di dekat inframerah. Karena serat optik tidak mengirimkan semua panjang gelombang dalam band ini, jumlah saluran terbatas. Oleh karena itu, sempit jarak antara saluran, yang lebih besar nomor saluran yang dapat ditransmisikan. Biasanya, jarak antara saluran adalah sekitar 1,6 nm panjang gelombang, dan sistem seperti itu disebut sistem WDM. Sistem dengan jarak saluran sempit (0,8 atau 0,4 nm) yang disebut sistem multiplexing panjang gelombang-division padat. Terlepas dari saluran jarak, konsep menggunakan beberapa warna sebagai saluran terpisah untuk komunikasi tujuan disebut WDM.

Pemancar

Sebuah saluran komunikasi serat optik dimulai dengan sumber cahaya dan berakhir dengan photodetektor. Cahaya Sumber umumnya laser dioda semikonduktor, yang membentuk inti dari pemancar. Sebuah laser yang terpisah digunakan untuk setiap warna, atau saluran. Output laser digabungkan langsung ke serat di dalam laser perumahan. Banyak jenis yang berbeda laser diproduksi hari ini, tetapi mereka semua frekuensi tunggal baik atau merdu. Frekuensi tunggal laser diproduksi untuk memancarkan hanya satu warna. Merdu laser memancarkan hanya satu warna pada suatu waktu tetapi bisa disetel dari satu warna ke warna lain. Dalam kedua jenis laser, adalah penting bahwa frekuensi dan intensitas, atau kecerahan, output tetap konstan agar tidak memperkenalkan suara ke transmisi Link. Hal ini dilakukan dengan sistem kontrol dikenal sebagai ganti gelombang, yang indra perubahan dalam intensitas output laser dan panjang gelombang dan membuat koreksi untuk menjaga mereka konstan. Sebuah panjang gelombang terpisah loker digunakan untuk setiap laser sistem serat optik. Ini perangkat dapat dirancang langsung ke paket laser atau dipasang secara eksternal di rumah mereka sendiri. Namun, karena setiap ganti panjang gelombang stabil hanya satu laser, hasilnya mungkin beberapa laser yang intensitas keluaran berbeda satu sama lain. Dengan demikian, masing-masing sinar laser yang diarahkan ke variabel elektronik optik attenuator (EVOA), yang menjamin bahwa setiap saluran memiliki intensitas yang sama. Perangkat ini bertindak seperti katup di sistem air dalam hal itu menyesuaikan jumlah cahaya bahwa laser memancarkan. Sebuah EVOA ditempatkan sesuai dengan masing-masing laser untuk memastikan bahwa masing-masing memiliki intensitas yang sama. EVOA datang dalam berbagai desain yang berbeda. Beberapa mekanis berdasarkan, beberapa optik, dan lain-lain elektro-optik perangkat. Masing-masing memiliki kelebihan, kekurangan, dan biaya. Sebagai komunikasi serat optik matang, akan ada akhirnya menjadi standar untuk perangkat ini, tapi untuk saat ini, ada banyak cara untuk menstabilkan intensitas laser. Dengan output stabil setiap laser panjang gelombang dan intensitas dan menyamakan kedudukan dengan laser lainnya, cahaya diarahkan ke sebuah modulator optik, titik kritis di yang sinyal data terkesan pada balok. Modulasi dicapai baik secara langsung oleh modulasi laser itu sendiri maupun eksternal dengan menggunakan elektro-optik modulator. Di hari ini serat optik sistem, modulator biasanya didasarkan pada teknologi elektro-optik eksternal karena modulasi langsung mengubah gain optik bahan laser dan indeks bias, yang Hasil efek merendahkan yang mempercepat laju yang pulsa data yang menyebar dan mengganggu. Bagian akhir dari pemancar adalah multiplexer. Sebagai dengan sirkuit elektronik, multiplexer mengarahkan banyak sinyal dari sumber yang berbeda ke dalam kawat tunggal atau, dalam kasus ini, serat optik. Artinya, sinyal warna yang berbeda (Biasanya 4, 8, atau 16) digabungkan ke salah satu serat untuk transmisi. Beberapa bersaing optik teknologi yang digunakan untuk multiplexing,

termasuk sempit bandpass film tipis filter-paling banyak digunakan serat grating Bragg, kisi-kisi difraksi, dan berbagai pandu.

Saluran informasi

Unsur utama kedua dari saluran serat optik adalah saluran itu sendiri. Dalam bentuk yang paling sederhana, saluran perlu hanya menjadi segmen panjang serat optik. Masalah, Namun, adalah bahwa serat baik melemahkan sinyal dan menyebar warna cahaya yang berbeda, yang menyebabkan cahaya untuk melakukan perjalanan pada kecepatan yang berbeda. Seperti dalam jarak jauh kabel telepon, sinyal karena itu harus diperkuat dan regenerasi untuk melanjutkan perjalanannya tanpa kehilangan Informasi. Sebuah serat benua khas memiliki 80 sampai 100 stasiun amplifier-repeater. Ada juga tempat di mana satu atau lebih saluran perlu turun atau menambahkan, untuk membawa informasi mereka ke atau dari beberapa menengah tujuan. Untuk menyelesaikan tugas ini, repeater stasiun, atau node, yang dibangun secara berkala sepanjang garis serat (Gambar 1). Sebuah serat optik stasiun repeater memiliki beberapa perangkat. Sebuah Fungsi utama simpul adalah untuk pertama membersihkan degradasi di sinyal masuk dan kemudian memperkuat dan beralih sinyal masuk dan keluar dari saluran informasi utama. Berbeda warna perjalanan cahaya pada kecepatan yang berbeda dalam serat, yang fenomena yang disebut dispersi kromatis. Jika berwarna dispersi terus untuk jarak cukup lama, berbagai saluran dapat memperluas dan akhirnya mengganggu satu sama lain, yang menyebabkan kesalahan sinyal. Efek yang sama berlangsung di saluran tunggal karena individu pulsa Data-bit memperluas dan akhirnya menyebabkan kesalahan bit.

Oleh karena itu, simpul umumnya memiliki perangkat yang dikenal sebagai dispersi kompensator, yang menyeimbangkan keluar perbedaan panjang jalan setiap warna sehingga sinyal sekali lagi benar spasi frekuensi. memungkinkan transmisi sinyal optik jarak jauh. Sebuah EDFA adalah laser serat yang inti serat diolah dengan erbium dalam konsentrasi yang relatif tinggi. La Ses erbium di paling band penting yang digunakan dalam telekomunikasi. Ini menguatkan setiap menyalurkan kembali ke tingkat yang dapat dikirimkan ke serat. Karena tidak mencapai amplifikasi ini seragam di seluruh band ( ~ 1,520-1,565 nm), keuntungan perataan Filter ditempatkan di output untuk memastikan bahwa semua ditransmisikan saluran dari intensitas yang sama. Sinyal dikoreksi dan diperkuat kemudian diarahkan ke dalam sistem switch, router, dan optik add-drop multiplexer untuk routing ke tujuan yang berbeda dan ke dalam serat asli.

Penerima

Sinyal tiba di penerima akan diarahkan ke demultiplexer, yang memisahkan keluar masing-masing saluran individu dalam reverse cara untuk multiplexer transmitter. Setiap saluran terpisah kemudian dikirim melalui EVOA untuk melemahkan sinyal yang masukke tingkat yang tidak jenuh Sensor cahaya nya. Detektor mengubah sinyal dilemahkan kembali menjadi sinyal listrik yang dapat digunakan oleh komputer atau telepon. Dengan demikian berakhir khas komunikasi serat optik. Saluran serat optik yang digunakan saat ini di dalam negeri dan internasional jaringan. Sistem optik pada akhirnya akan memberikan bandwidth yang sangat diminati tersebut. Jika janji serat optik saluran yang membawa 40 gigabit per detik diwujudkan, maka akan mungkin bagi serat tunggal untuk membawa terabit (1012 bit) data per detik. Serat optik masih dalam tahap pembentukan, dan teknologi yang pada akhirnya akan menjadi elemen standar yang berkembang. Salah satu pandangan dari sistem masa depan adalah bahwa komponen optik, elektronik, dan kopling serat akan diintegrasikan ke sebuah silikon, silika, atau bahan substrat lainnya dan diproduksi oleh teknik yang sama digunakan untuk membuat microcircuits. Apapun desain masa depan harus, serat optik akan terus berkembang cepat dan mengaktifkan Internet baru yang menarik dan telekomunikasi kemampuan dan layanan.