يُطلق على نظام الاتصالات الذي يعتمد على الموجات الضوئية كإشارة والألياف الضوئية كوسط نقل اسم "نظام اتصالات الألياف الضوئية". وتتميز اتصالات الألياف الضوئية، مقارنةً بالاتصالات الكابلية التقليدية والاتصالات اللاسلكية، بسعتها الكبيرة، وانخفاض خسائر الإرسال، وقدرتها العالية على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي، وسريتها العالية، والمادة الخام المستخدمة في وسط نقل الألياف الضوئية هي ثاني أكسيد السيليكون ذي سعة التخزين الوفيرة. كما تتميز الألياف الضوئية بصغر حجمها وخفة وزنها وانخفاض تكلفتها مقارنةً بالكابلات.
يوضح الرسم التخطيطي التالي مكونات الدائرة المتكاملة الفوتونية البسيطة:الليزر، جهاز إعادة الاستخدام البصري وإزالة التعدد،كاشف ضوئيومعدِّل.
يتضمن الهيكل الأساسي لنظام الاتصالات ثنائية الاتجاه بالألياف الضوئية ما يلي: جهاز إرسال كهربائي، جهاز إرسال بصري، ألياف ناقلة، جهاز استقبال بصري وجهاز استقبال كهربائي.
يتم ترميز الإشارة الكهربائية عالية السرعة بواسطة المرسل الكهربائي إلى المرسل البصري، وتحويلها إلى إشارات بصرية بواسطة الأجهزة الكهروضوئية مثل جهاز الليزر (LD)، ثم ربطها بألياف النقل.
بعد نقل الإشارة الضوئية لمسافات طويلة عبر الألياف أحادية الوضع، يُمكن استخدام مُضخِّم الألياف المُشبَّع بالإربيوم لتضخيم الإشارة الضوئية ومواصلة الإرسال. بعد طرف الاستقبال الضوئي، تُحوَّل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية بواسطة مُعالجة كهربائية لاحقة بواسطة جهاز الاستقبال الكهربائي. وتتشابه عملية إرسال واستقبال الإشارات في الاتجاهين.
من أجل تحقيق توحيد المعدات في الرابط، يتم دمج جهاز الإرسال البصري وجهاز الاستقبال البصري في نفس الموقع تدريجيًا في جهاز إرسال واستقبال بصري.
السرعة العاليةوحدة الإرسال والاستقبال الضوئيةيتكون من وحدة الاستقبال البصرية (ROSA)؛ وحدة الإرسال البصرية (TOSA) الممثلة بالأجهزة البصرية النشطة والأجهزة السلبية والدوائر الوظيفية ومكونات الواجهة الكهروضوئية. يتم تعبئة ROSA وTOSA بواسطة الليزر وأجهزة الكشف الضوئية وما إلى ذلك في شكل رقائق بصرية.
في مواجهة العوائق المادية والتحديات التقنية التي واجهت تطوير تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، بدأ استخدام الفوتونات كناقلات معلومات لتحقيق نطاق ترددي أكبر، وسرعة أعلى، واستهلاك أقل للطاقة، وتأخير أقل للدوائر الفوتونية المتكاملة (PIC). ومن الأهداف المهمة للحلقة الفوتونية المتكاملة تحقيق تكامل وظائف توليد الضوء، والاقتران، والتعديل، والترشيح، والنقل، والكشف، وغيرها. انطلقت فكرة الدوائر الفوتونية المتكاملة من اتصالات البيانات، ثم تطورت بشكل كبير في فوتونيات الموجات الدقيقة، ومعالجة المعلومات الكمومية، والبصريات غير الخطية، وأجهزة الاستشعار، والليدار، وغيرها من المجالات.
وقت النشر: ٢٠ أغسطس ٢٠٢٤