Fiber optikiletişim, uydu iletişimi ve radyo iletişimi, fiber optik ile modern iletişim ağlarının üç temel direğidir.
Birçok önemli avantajı nedeniyle iletişimin temel dayanak noktası olması
Fiber Optik İletişimin Tarihçesi
Işığı iletişim için kullanmak tamamen yeni bir kavram değil. Eskiden ülkemin alarmlar için işaret kuleleri kullanması, görsel optik iletişimin başlıca örneğidir ve Avrupalıların bilgi iletmek için bayrak sinyallerini kullanması, optik iletişimin ilkel biçimleri olarak görülebilir.
Modern optik iletişim biçiminin kökeni, 1880 yılında Alexander Graham Bell tarafından icat edilen optik telefona kadar uzanmaktadır. Bell, ışık kaynağı olarak güneş ışığını kullanmış, ışını vericinin önündeki titreşimli bir aynaya odaklamış, ışık yoğunluğunun sese göre değişmesine neden olmuş, böylece ışık yoğunluğunu modüle etmiştir. Alıcı uçta, parabolik bir ayna, atmosferden gelen ışık ışınını bir bataryaya yansıtıyordu ve bir selenyum kristali, optik alıcı görevi görerek, ışık sinyalini bir elektrik akımına dönüştürüyor ve böylece ses sinyallerini atmosfer boyunca başarılı bir şekilde iletiyordu. O dönemde ideal bir ışık kaynağı ve iletim ortamının bulunmaması nedeniyle bu optik telefonun iletim mesafesi çok kısaydı ve pratik bir uygulaması yoktu, dolayısıyla gelişimi yavaştı. Ancak optik telefon, bilgi aktarımında ışık dalgalarını taşıyıcı dalgalar olarak kullanmanın fizibilitesini kanıtlayan harika bir buluştu. Dolayısıyla Bell optik telefonunun modern optik iletişimin prototipi olduğu söylenebilir.
Lambanın icadı, basit optik iletişim sistemlerinin inşa edilmesini ve bunların gemiler arasındaki ve gemi ile kara arasındaki iletişim, araba dönüş sinyalleri ve trafik ışıkları gibi ışık kaynakları olarak kullanılmasını mümkün kıldı. Aslında her türlü gösterge ışığı temel bir optik iletişim sistemidir. Çoğu durumda, ışık kaynağı olarak geniş bantlı floresan ışık-yayan diyotlar (LED'ler) kullanılabilir. 1960 yılında Amerikalı Robert Maiman, bir anlamda ışık kaynakları sorununu çözen ve optik iletişime yeni bir umut getiren ilk yakut lazeri icat etti. Sıradan ışıkla karşılaştırıldığında lazerler dar spektral genişliğe, mükemmel yönlülüğe, son derece yüksek parlaklığa ve nispeten tutarlı frekans ve fazın iyi özelliklerine sahiptir. Lazerler son derece tutarlı ışıktır ve özellikleri radyo dalgalarına benzer, bu da onları ideal bir optik taşıyıcı yapar. Ruby lazerin ardından nitrojen-hidrojen (He-Ne) lazerleri ve karbondioksit (CO2) lazerleri ortaya çıktı ve pratik uygulamaya konuldu. Lazerlerin icadı ve uygulanması, 80 yıldır atıl durumda olan optik iletişimde yeni bir çağ başlattı.
Kao Kuen'in 1966 yılında bir iletim ortamı olarak optik fiber kavramını öne sürmesinden bu yana, sürekli teknolojik gelişmeler, sürekli olarak iletişim yeteneklerinin (iletim hızı ve röle mesafesi) iyileştirilmesi ve uygulama kapsamının genişletilmesiyle, optik fiber iletişimi araştırmadan uygulamaya hızla gelişmiştir.
Fiber optik iletişimin beş aşaması
İlk aşama, temel araştırmalardan ticari uygulamaya kadar olan gelişim dönemiydi. 1976 yılından başlayarak, araştırma ve geliştirme temposunu takip ederek ve birçok saha testinden sonra, 0,8μm dalga boyunda çalışan ilk-nesil optik dalga sistemi, 1978 yılında resmi olarak ticari uygulamaya konulmuştur.
İkinci aşama, iletim hızını iyileştirme ve iletim mesafesini artırma ve uygulamasını güçlü bir şekilde teşvik etme araştırma hedefiyle pratik uygulama dönemiydi.
Üçüncü aşamada, yeni teknolojilere ilişkin kapsamlı ve derinlemesine araştırmalarla-ultra-yüksek kapasiteye ve ultra-uzun mesafeye odaklanıldı. Bu dönemde 1,55μm dağılımlı-kaydırılmış tek-modlu fiber optik iletişim sağlandı. Bu fiber optik iletişim sistemi, harici modülasyon teknolojisini kullanarak 2,5–10 Gbit/s iletim hızlarına ve 100–150 km tekrarlayıcısız iletim mesafelerine ulaşır. Laboratuvarda daha da yüksek seviyelere ulaşılabilir.
Fiber optik iletişim sistemlerinin dördüncü aşaması, tekrarlayıcı mesafelerini artırmak için optik amplifikatörlerin kullanılması ve bit hızı ve tekrarlayıcı mesafelerini artırmak için dalga boyu bölmeli çoğullama (WDM) teknolojisinin kullanılmasıyla karakterize edilir. Bu sistemler bazen sıfır-farklı veya heterodin şemaları kullandığından bunlara tutarlı optik iletişim sistemleri de denir.
Fiber optik iletişim sistemlerinin beşinci aşaması, fiber dağılım genişlemesini iptal etmek için doğrusal olmayan sıkıştırmaya dayanır ve optik soliton iletişimi olarak da bilinen optik darbe sinyallerinin uyumlu iletimini sağlar. Bu aşama 20 yılı aşkın bir süreyi kapsıyor ve çığır açıcı bir ilerleme kaydetti.
Modern fiber optik iletişim uygulamaları
Optik fiber hem dijital hem de analog sinyalleri iletebilir. Şu anda küresel iletişim hizmetlerinin %90'ı optik fiber iletimine dayanmaktadır. Fiber optik iletişim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, dünya çapında birçok ülke, fiber optik iletişim sistemlerini kamu telekomünikasyon ağlarına, aktarma ağlarına ve erişim ağlarına dahil etmiştir.
Optik fiber geniş bant omurga iletim ağları ve erişim ağları hızla gelişmektedir ve şu anda araştırma, geliştirme ve uygulamanın ana odak noktasıdır. Optik fiber iletişimin çeşitli uygulamaları aşağıdaki gibi özetlenebilir:
(1) İletişim Ağları:Fiber optik iletişim, iletişim ağlarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve modern iletişimin ana yöntemi haline gelmiştir.
(2) Bilgisayar yerel alan ağları (LAN'lar) ve geniş alan ağları (WAN'lar) İnternet'i oluşturur.
(3) Kablolu televizyon ağlarının ana ve dağıtım ağları, endüstriyel televizyon sistemlerinin uydu yer istasyonları, mikrodalga hatları, anten alıcıları vb.
(4) Entegre hizmetler için fiber optik erişim ağları.
(5) Fiber optik sensörler. Açıkçası fiber optik sensörler iletişim alanına ait değildir. Ancak fiber optik sensörler fiber optiğin son derece önemli bir uygulama alanıdır.