Gentian optikkomunikasi, komunikasi satelit dan komunikasi radio adalah tiga tonggak rangkaian komunikasi moden, dengan gentian optik
komunikasi menjadi tunjang utama kerana banyak kelebihannya yang ketara
Sejarah Komunikasi Gentian Optik
Menggunakan cahaya untuk komunikasi bukanlah satu konsep yang baru. Penggunaan menara beacon di negara saya pada zaman dahulu untuk penggera ialah contoh utama komunikasi optik visual, dan penggunaan isyarat bendera oleh orang Eropah untuk menghantar maklumat boleh dilihat sebagai bentuk komunikasi optik yang primitif.
Bentuk komunikasi optik moden boleh dikesan kembali kepada telefon optik yang dicipta oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1880. Dia menggunakan cahaya matahari sebagai sumber cahaya, memfokuskan rasuk ke cermin bergetar di hadapan pemancar, menyebabkan keamatan cahaya berubah dengan suara, sekali gus memodulasi keamatan cahaya. Di hujung penerima, cermin parabola memantulkan pancaran cahaya dari atmosfera ke bateri, dan kristal selenium bertindak sebagai penerima optik, menukar isyarat cahaya kepada arus elektrik, dengan itu berjaya menghantar isyarat suara melalui atmosfera. Oleh kerana kekurangan sumber cahaya dan medium penghantaran yang ideal pada masa itu, telefon optik ini mempunyai jarak penghantaran yang sangat pendek dan tiada aplikasi praktikal, justeru perkembangannya perlahan. Walau bagaimanapun, telefon optik masih merupakan ciptaan yang hebat, membuktikan kebolehlaksanaan menggunakan gelombang cahaya sebagai gelombang pembawa untuk menghantar maklumat. Oleh itu, boleh dikatakan bahawa telefon optik Bell adalah prototaip komunikasi optik moden.
Penciptaan lampu memungkinkan untuk membina sistem komunikasi optik mudah dan menggunakannya sebagai sumber cahaya, seperti komunikasi antara kapal dan antara kapal dan darat, isyarat membelok kereta dan lampu isyarat. Malah, sebarang jenis lampu penunjuk adalah sistem komunikasi optik asas. Dalam banyak kes, cahaya pendarfluor jalur lebar-diod pemancar (LED) boleh digunakan sebagai sumber cahaya. Pada tahun 1960, Amerika Robert Maiman mencipta laser delima pertama, yang, dalam erti kata lain, menyelesaikan masalah sumber cahaya dan membawa harapan baharu kepada komunikasi optik. Berbanding dengan cahaya biasa, laser mempunyai lebar spektrum yang sempit, arah yang sangat baik, kecerahan yang sangat tinggi, dan ciri yang baik dengan frekuensi dan fasa yang agak konsisten. Laser adalah cahaya yang sangat koheren, dan ciri-cirinya adalah serupa dengan gelombang radio, menjadikannya pembawa optik yang ideal. Berikutan laser delima, laser nitrogen-hidrogen (He-Ne) dan laser karbon dioksida (CO2) muncul dan dimasukkan ke dalam aplikasi praktikal. Penciptaan dan aplikasi laser membawa kepada era baru untuk komunikasi optik, yang telah tidak aktif selama 80 tahun.
Sejak Kao Kuen mencadangkan konsep gentian optik sebagai medium penghantaran pada tahun 1966, komunikasi gentian optik telah berkembang pesat dari penyelidikan ke aplikasi, dengan peningkatan teknologi berterusan, sentiasa meningkatkan keupayaan komunikasi (kadar penghantaran dan jarak geganti), dan mengembangkan skop aplikasi.
Lima peringkat komunikasi gentian optik
Peringkat pertama ialah tempoh pembangunan daripada penyelidikan asas kepada aplikasi komersial. Bermula pada tahun 1976, mengikut kepantasan penyelidikan dan pembangunan, dan selepas banyak ujian lapangan, sistem gelombang optik-generasi pertama yang beroperasi pada panjang gelombang 0.8μm telah dimasukkan secara rasmi ke dalam aplikasi komersial pada tahun 1978.
Peringkat kedua ialah tempoh penggunaan praktikal, dengan matlamat penyelidikan untuk meningkatkan kadar penghantaran dan meningkatkan jarak penghantaran, dan menggalakkan penggunaannya secara bersungguh-sungguh.
Peringkat ketiga memfokuskan pada ultra-kapasiti tinggi dan ultra-jarak jauh, dengan penyelidikan yang komprehensif dan-mendalam ke dalam teknologi baharu. Dalam tempoh ini, komunikasi gentian optik mod tunggal-serakan 1.55μm telah dicapai. Sistem komunikasi gentian optik ini menggunakan teknologi modulasi luaran, mencapai kadar penghantaran 2.5–10 Gbit/s dan jarak penghantaran tanpa ulangan 100–150 km. Tahap yang lebih tinggi boleh dicapai di makmal.
Peringkat keempat sistem komunikasi gentian optik dicirikan dengan menggunakan penguat optik untuk meningkatkan jarak pengulang dan menggunakan teknologi pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM) untuk meningkatkan kadar bit dan jarak pengulang. Oleh kerana sistem ini kadangkala menggunakan-perbezaan nol atau skema heterodina, sistem ini juga dipanggil sistem komunikasi optik yang koheren.
Peringkat kelima sistem komunikasi gentian optik adalah berdasarkan pemampatan tak linear untuk membatalkan peluasan penyebaran gentian, mencapai penghantaran konformal isyarat nadi optik, juga dikenali sebagai komunikasi soliton optik. Peringkat ini telah menjangkau lebih 20 tahun dan telah mencapai kemajuan yang cemerlang.
Aplikasi komunikasi gentian optik moden
Gentian optik boleh menghantar kedua-dua isyarat digital dan analog. Pada masa ini, 90% perkhidmatan komunikasi global bergantung pada penghantaran gentian optik. Dengan perkembangan teknologi komunikasi gentian optik, banyak negara di seluruh dunia telah menggabungkan sistem komunikasi gentian optik ke dalam rangkaian telekomunikasi awam, rangkaian geganti dan rangkaian capaian mereka.
Rangkaian penghantaran tulang belakang jalur lebar gentian optik dan rangkaian capaian sedang berkembang pesat dan kini menjadi tumpuan utama penyelidikan, pembangunan dan aplikasi. Pelbagai aplikasi komunikasi gentian optik boleh diringkaskan seperti berikut:
(1) Rangkaian Komunikasi: Komunikasi gentian optik digunakan secara meluas dalam rangkaian komunikasi dan telah menjadi kaedah arus perdana komunikasi moden.
(2) Rangkaian kawasan tempatan komputer (LAN) dan rangkaian kawasan luas (WAN) membentuk Internet.
(3) Rangkaian batang dan pengedaran rangkaian televisyen kabel, stesen bumi satelit sistem televisyen industri, talian gelombang mikro, penerima antena, dsb.
(4) Rangkaian capaian gentian optik untuk perkhidmatan bersepadu.
(5) Penderia gentian optik. Tegasnya, sensor gentian optik tidak tergolong dalam bidang komunikasi. Walau bagaimanapun, sensor gentian optik adalah kawasan aplikasi gentian optik yang sangat penting.
