Bir o'nun temel bileşenlerioptik fiber iletişimsistem Şekil 1-1'de gösterilmektedir. Temel olarak üç bölümden oluşur: iletim, alım ve genelleştirilmiş bir kanal görevi gören temel fiber optik iletim sistemi.
(Şekil 1-1 Bir fiber optik iletişim sisteminin temel bileşenleri)
Fiber Optik İletişim Sisteminin Temel Bileşenleri
△Fiber optik iletişim sistemlerinin sınıflandırılması
(1) İletim Bölümü: Bu bölümde bilgi kaynağı, kullanıcı bilgisini temel bant sinyali adı verilen ham elektrik sinyaline dönüştürür. Optik verici, temel bant sinyalini kanal iletimi için uygun bir sinyale dönüştürür. Modülasyon gerekiyorsa çıkış sinyaline modüle edilmiş sinyal adı verilir. İletim kalitesini iyileştirmek için, bu analog temel bant sinyali genellikle frekans-modüle edilmiş (FM), darbe-frekans modülasyonlu (PFM) veya darbe-genişlik modülasyonlu (PWM) sinyale dönüştürülür ve son olarak bu modüle edilmiş sinyal, optik vericiye giriş olur.
İster dijital ister analog sistem olsun, optik vericiye bilgi girişi yapan elektrik sinyali modülasyon yoluyla optik sinyale dönüştürülür.
(2) Optik taşıyıcı dalga, optik alıcının optik sinyali bir elektrik sinyaline dönüştürdüğü fiber optik hatlar aracılığıyla alıcı uca iletilir. Elektrik alıcısı, elektrik vericisinin tersi şekilde çalışır; alınan elektrik sinyalini bir temel bant sinyaline dönüştürür ve bu sinyal daha sonra bilgi havuzu tarafından kullanıcı bilgisini kurtarmak için kullanılır.
İletişim sisteminin tamamında, fiber optik iletişimde kullanılan teknoloji ve ekipmanlar, optik vericiden önceki ve optik alıcıdan sonraki elektrik sinyali bölümleri için kablolu iletişimde kullanılanlarla aynıdır. Tek fark, bir optik verici, fiber optik hatlar ve bir optik alıcıdan oluşan temel fiber optik iletim sisteminin, kablo iletiminin yerini almasıdır.
(3) Temel Fiber Optik İletim Sistemi Şekil 1-1'e göre, temel fiber optik iletim sistemi üç parçaya ayrılabilir: optik verici, fiber optik hat ve optik alıcı. Optik vericinin işlevi, iletim bölümünden gelen elektrik sinyali girişini optik bir sinyale dönüştürmek ve optik sinyali fiber optik hatta maksimum ölçüde enjekte etmek için birleştirme teknolojisini kullanmaktır. Optik vericinin temel ekipmanı, sürücü ve modülatörün yanı sıra ışık kaynağıdır. Optik vericinin performansı temel olarak ışık kaynağının özelliklerine bağlıdır. Işık kaynağı için gereksinimler şunlardır: yeterince yüksek çıkış optik gücü, yeterince yüksek modülasyon frekansı, mümkün olduğunca küçük bir spektral çizgi genişliği ve ışın sapma açısı, kararlı çıkış gücü ve dalga boyu ve uzun cihaz ömrü. Şu anda yaygın olarak kullanılan ışık kaynakları arasında yarı iletken ışık-yayan diyotlar (LED'ler) ve yarı iletken lazer diyotlar (veya lazerler, LD'ler) ile çok küçük spektral çizgi genişliklerine sahip dinamik tek-mod dağıtılmış geri besleme (DFB) lazerleri yer alır. Bazı durumlarda katı hal lazerleri de{16}}kullanılır. Fiber optik hattın işlevi, optik vericiden gelen optik sinyali mümkün olan en az bozulma ve zayıflamayla optik alıcıya iletmektir. Fiber optik hat, optik fiberlerden, fiber optik konektörlerden ve fiber optik fişlerden oluşur. Optik fiber, fiber optik hattının ana gövdesidir ve konektörler ve fişler vazgeçilmez bileşenlerdir. Pratik mühendislikte birden fazla optik fiberi tutan optik kablolar kullanılır. Fiber optik iletişim sistemleri, yakın kızılötesi dalga boylarında çalışır ve fiber optik iletişim için iletim ortamı, bir tür dielektrik dalga kılavuzu olan kuvarstır; çekirdek ve kaplama kırılma indisleri n₁ ve kaplama kırılma indeksleri n₂ ve n₁ > n₂ olan silindirik bir gövdedir. Tam yansıma koşulu sağlandığında ışık çekirdek içinde hapsedilebilir ve iletilebilir. Optik fiberin temel özellikleri zayıflama ve renk dağılımıdır. Zayıflama dB/km birimiyle ifade edilir ve optik fiberler aşağıdaki dalga boylarına sahip üç düşük kayıplı pencereye sahiptir:
λ₀=0.85 μm (kısa dalga boyu bandı) λ₀=1.31 μm (uzun dalga boyu bandı)
λ₀=1.55 μm (uzun dalga boyu bandı)
Optik fiberin renk dağılımı, optik fiberdeki farklı frekanslara sahip bileşenlerin aynı hızda yayılmamasından kaynaklanır ve bu da iletim sırasında darbe genişlemesine neden olur. Renk dağılımı ps/(km · nm) birimleriyle ifade edilir. Sinyal numarasının tersi, yani renk dağılımının tolere edebileceği maksimum bit hızı-mesafe çarpımı.
Optik alıcının işlevi, fiber optik sinyalleri yeterince yüksek sinyal-/gürültü oranına sahip elektrik sinyallerine dönüştürmektir. Alıcının ana bileşeni fotodetektördür ve ayrıca amplifikatörler, filtreler ve ilgili devreler de vardır. Fotodedektörün çekirdeği ışık-alma elemanıdır. Fotodetektörün gereksinimi yüksek tepki hızı, düşük karanlık akımı ve yüksek tepki hızıdır. Şu anda, fiber optik iletişimde yaygın olarak kullanılan fotodetektörler, yarı iletken PN bağlantı-tabanlı PIN fotodiyotları (PIN-PD) ve çığ fotodiyotlarıdır (APD).
Bir optik alıcının en önemli karakteristik parametresi hassasiyetidir. Hassasiyet, optik alıcının kalitesinin kapsamlı bir göstergesidir; alıcının optimal durumuna ayarlandığında zayıf optik sinyalleri alma yeteneğini yansıtır. Hassasiyet öncelikle optik alıcıyı oluşturan fotodiyotların ve amplifikatörlerin gürültüsüne bağlıdır ve ayrıca iletim hızından, optik vericinin parametrelerinden ve fiber optik hattın dağılımından da etkilenir. Ayrıca sistemin gerekli bit hata oranıyla veya sinyal-gürültüye- oranıyla da yakından ilgilidir. Bu nedenle hassasiyet aynı zamanda fiber optik iletişim sisteminin kalitesinin de önemli bir göstergesidir.
