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، بسعة نقل كبيرة، وخسارة نقل منخفضة، وقدرة عالية على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي، وسرية عالية، والمادة الخام لوسط نقل الألياف الضوئية هي ثاني أكسيد السيليكون ذي سعة تخزين وفيرة. 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 وصول الإشارة الضوئية إلى نقطة الاستقبال، 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 أوسع، وسرعة أعلى، واستهلاك أقل للطاقة، وتأخير أقل للدوائر الفوتونية المتكاملة (PIC). ومن أهم أهداف الدائرة الفوتونية المتكاملة تحقيق تكامل وظائف توليد الضوء، والاقتران، والتعديل، والترشيح، والنقل، والكشف، وغيرها. وقد انطلقت هذه الدوائر من اتصالات البيانات، ثم تطورت بشكل كبير في مجالات فوتونيات الموجات الدقيقة، ومعالجة المعلومات الكمومية، والبصريات غير الخطية، وأجهزة الاستشعار، والليدار، وغيرها.
وقت النشر: ٢٠ أغسطس ٢٠٢٤