تكوين أجهزة الاتصالات البصرية

تكوينأجهزة الاتصالات البصرية

يُطلق على نظام الاتصال الذي يستخدم الموجة الضوئية كإشارة والألياف الضوئية كوسيط نقل اسم نظام اتصالات الألياف الضوئية. تتمثل مزايا اتصالات الألياف الضوئية مقارنة باتصالات الكابلات التقليدية والاتصالات اللاسلكية في: سعة اتصال كبيرة، وفقدان إرسال منخفض، وقدرة قوية على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي، وسرية قوية، والمواد الخام لوسيط نقل الألياف الضوئية هي ثاني أكسيد السيليكون مع تخزين وفير. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع الألياف الضوئية بمزايا الحجم الصغير والوزن الخفيف والتكلفة المنخفضة مقارنة بالكابلات.
ويوضح الشكل التالي مكونات الدائرة المتكاملة الضوئية البسيطة:الليزرإعادة الاستخدام البصري وجهاز إزالة تعدد الإرسال،photodetectorوالمغير.

يشمل الهيكل الأساسي لنظام الاتصالات ثنائي الاتجاه بالألياف الضوئية: جهاز الإرسال الكهربائي، جهاز الإرسال البصري، ألياف النقل، جهاز الاستقبال البصري، جهاز الاستقبال الكهربائي.
يتم تشفير الإشارة الكهربائية عالية السرعة بواسطة جهاز الإرسال الكهربائي إلى جهاز الإرسال البصري، وتحويلها إلى إشارات ضوئية بواسطة الأجهزة الكهروضوئية مثل جهاز الليزر (LD)، ومن ثم اقترانها بألياف النقل.
بعد نقل الإشارة الضوئية لمسافات طويلة من خلال الألياف أحادية الوضع، يمكن استخدام مضخم الألياف المخدر بالإربيوم لتضخيم الإشارة الضوئية ومواصلة النقل. بعد طرف الاستقبال البصري، يتم تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية بواسطة PD والأجهزة الأخرى، ويتم استقبال الإشارة بواسطة جهاز الاستقبال الكهربائي من خلال المعالجة الكهربائية اللاحقة. عملية إرسال واستقبال الإشارات في الاتجاه المعاكس هي نفسها.
من أجل تحقيق توحيد المعدات في الرابط، يتم دمج جهاز الإرسال البصري وجهاز الاستقبال البصري في نفس الموقع تدريجيًا في جهاز إرسال واستقبال بصري.
عالية السرعةوحدة الإرسال والاستقبال الضوئيةيتكون من التجميع الفرعي البصري لجهاز الاستقبال (ROSA؛ يتم تجميع التجميع الفرعي البصري لجهاز الإرسال (TOSA) الذي يمثله الأجهزة البصرية النشطة والأجهزة المنفعلة والدوائر الوظيفية ومكونات الواجهة الكهروضوئية. ويتم تجميع ROSA وTOSA بواسطة أشعة الليزر وأجهزة الكشف الضوئي وما إلى ذلك في شكل رقائق بصرية.

في مواجهة الاختناق المادي والتحديات التقنية التي تمت مواجهتها في تطوير تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، بدأ الناس في استخدام الفوتونات كحاملات معلومات لتحقيق عرض نطاق ترددي أكبر وسرعة أعلى واستهلاك أقل للطاقة ودوائر فوتونية مدمجة (PIC) ذات تأخير أقل. أحد الأهداف المهمة للحلقة المتكاملة الضوئية هو تحقيق تكامل وظائف توليد الضوء، والاقتران، والتعديل، والتصفية، والنقل، والكشف، وما إلى ذلك. تأتي القوة الدافعة الأولية للدوائر المتكاملة الضوئية من اتصالات البيانات، ثم تم تطويرها بشكل كبير في الضوئيات بالموجات الدقيقة، ومعالجة المعلومات الكمومية، والبصريات غير الخطية، وأجهزة الاستشعار، والليدار، وغيرها من المجالات.