さまざまなユーザーの要件、さまざまな種類のサービス、およびさまざまな段階の技術開発に応じて、光ファイバー通信システムの形式は多様化する可能性があります。
現在、光ファイバデジタル通信システムでは、強度変調/直接検波(IM/DD)のシステム形態が比較的多く使用されている。このシステムの原理ブロック図を図1に示します。図からわかるように、光ファイバデジタル通信システムは主に光送信器、光ファイバ、光受信器で構成されています。
図1 光ファイバデジタル通信システムの概略図
ポイントツーポイント光ファイバ通信システムでは、光送信端に送られた入力信号がパターン変換された後、光ファイバ内で伝送に適した符号構造に変換され、光の強度が変化する信号伝送プロセスが行われます。光源は駆動回路変調によって直接駆動されるため、光源からの光パワー出力は入力信号電流に応じて変化します。つまり、光源は電気/光変換を完了し、対応する光パワー信号を光ファイバーに送信します。送信用。現在、通信システムの回線にはシングルモード光ファイバが使用されていますが、これは伝送特性が優れているためです。信号が受信端に到着した後、入力された光信号はまず光検出器によって直接検出されて光/電気変換が完了し、次に増幅、等化、判定されます。これを元の電気信号に戻す一連の処理により、伝送プロセス全体が完了します。
通信品質を確保するためには、送受信機間の適切な距離に光中継器を設置する必要がある。光ファイバ通信における光中継器には、光・電気・光変換による中継器と、光信号を直接増幅する光増幅器の2種類に大別されます。
光ファイバー通信システムでは、中継距離を決定する主な要因は光ファイバーの損失と伝送帯域幅です。
一般に、ファイバの損失を表すには、ファイバ内の伝送の単位長さ当たりのファイバの減衰が使用され、その単位はdB/kmです。現在、実用化されている石英系光ファイバの損失は、0.8～0.9μm帯で2dB/km程度である。 1.31μmで5dB/kmの損失。 1.55 μm では、損失は 0.2 dB/km まで低減でき、これは SiO2 ファイバー損失の理論的限界に近い値です。従来、0.85 μm は光ファイバー通信の短波長と呼ばれていました。 1.31μmと1.55μmは光ファイバー通信の長波長と呼ばれます。これらは、光ファイバー通信における 3 つの実用的な低損失動作ウィンドウです。
デジタル光ファイバ通信では、タイムスロットごとに光信号の有無によって情報が伝送されます。したがって、中継距離もファイバ伝送帯域幅によって制限されます。一般に、ファイバーの単位長さあたりの伝送帯域幅の単位として MHz.km が使用されます。特定のファイバーの帯域幅が 100MHz.km と指定されている場合、ファイバー 1 キロメートルごとに 100MHz 帯域幅の信号のみが送信できることを意味します。距離が長くなり、伝送帯域が狭くなると通信容量は小さくなります。