光ファイバー通信、衛星通信、無線通信が現代の通信ネットワークの三本柱であり、光ファイバーが使われています。
多くの大きな利点があるため、コミュニケーションが主流となっている
光ファイバー通信の歴史
コミュニケーションに光を使用することは、まったく新しい概念ではありません。古代の我が国における警報用の標識塔の使用は、視覚光通信の代表的な例であり、ヨーロッパ人が情報を伝達するために国旗信号を使用したことは、光通信の原始的な形式と見なすことができます。
現代の光通信の形式は、1880 年にアレクサンダー グラハム ベルが発明した光電話にまで遡ることができます。彼は太陽光を光源として使用し、送信機の前にある振動ミラーにビームの焦点を合わせ、音声に応じて光の強度を変化させ、光の強度を変調しました。受信側では、放物面鏡が大気からの光ビームをバッテリーに反射し、セレン結晶が受光器として機能し、光信号を電流に変換することで、大気中を音声信号を送信することに成功しました。この光電話は、当時は理想的な光源や伝送媒体がなかったため、伝送距離が非常に短く実用化されず、発展が遅れました。しかし、光電話は依然として偉大な発明であり、光波を搬送波として使用して情報を伝達する可能性を証明した。したがって、ベル光電話は現代の光通信の原型であると言えます。
ランプの発明により、簡易な光通信システムの構築が可能となり、船舶間、船舶と陸上間の通信、車の方向指示器、信号機などの光源として利用できるようになりました。実際、どのタイプの表示灯も基本的な光通信システムです。多くの場合、広帯域蛍光灯-発光ダイオード (LED) を光源として使用できます。1960 年にアメリカ人のロバート メイマンが最初のルビー レーザーを発明しました。これは、ある意味、光源の問題を解決し、光通信に新たな希望をもたらしました。レーザーは通常の光に比べてスペクトル幅が狭く、指向性に優れ、輝度が非常に高く、周波数と位相が比較的安定した優れた特性を持っています。レーザーはコヒーレント性の高い光であり、その特性は電波に似ているため、理想的な光搬送波となります。ルビーレーザーに続いて、窒素-水素(He-Ne)レーザーや二酸化炭素(CO2)レーザーが登場し、実用化されました。レーザーの発明と応用は、80年間休止していた光通信に新たな時代をもたらしました。
1966 年に Kao Kuen が伝送媒体としての光ファイバーの概念を提案して以来、光ファイバー通信は研究から応用まで急速に発展し、継続的な技術アップグレード、通信能力 (伝送速度と中継距離) の絶え間ない向上、および応用範囲の拡大が行われました。
光ファイバー通信の 5 つの段階
第一段階は基礎研究から実用化までの開発期間でした。 1976 年に開始され、研究開発のペースに従って、多くのフィールド テストを経て、波長 0.8 μm で動作する第一世代の光波システムが 1978 年に正式に商用化されました。-
第2段階は実用化期であり、伝送速度の向上と伝送距離の延長を研究目標として、その実用化を精力的に推進した。
第 3 段階では、超大容量と超長距離に重点を置き、新技術に関する包括的かつ詳細な調査を行いました。{0}{1}{2}{2}この期間中に、1.55μm 分散-シフトシングルモード光ファイバー通信-が達成されました。外部変調技術を採用した光ファイバ通信システムで、伝送速度2.5～10Gbit/s、無中継伝送距離100～150kmを実現します。実験室ではさらに高いレベルを達成できる可能性があります。
光ファイバー通信システムの第 4 段階は、光増幅器を使用して中継距離を延長し、波長分割多重 (WDM) 技術を採用してビット レートと中継距離を延長することを特徴としています。これらのシステムはヌル差分方式やヘテロダイン方式を使用する場合があるため、コヒーレント光通信システムとも呼ばれます。
光ファイバー通信システムの第 5 段階は、ファイバー分散の広がりをキャンセルする非線形圧縮に基づいており、光ソリトン通信としても知られる光パルス信号のコンフォーマル伝送を実現します。この段階は 20 年以上にわたり、画期的な進歩を遂げてきました。
最新の光ファイバー通信の応用
光ファイバーはデジタル信号とアナログ信号の両方を伝送できます。現在、世界の通信サービスの 90% は光ファイバー伝送に依存しています。光ファイバー通信技術の発展に伴い、世界中の多くの国が公衆電気通信ネットワーク、中継ネットワーク、アクセス ネットワークに光ファイバー通信システムを導入しています。
光ファイバーブロードバンドバックボーン伝送ネットワークとアクセスネットワークは急速に発展しており、現在、研究、開発、および応用の主な焦点となっています。光ファイバー通信のさまざまな応用は次のように要約できます。
(1) 通信ネットワーク:光ファイバー通信は通信ネットワークで広く使用されており、現代の通信の主流の方法となっています。
(2) コンピュータのローカル エリア ネットワーク (LAN) とワイド エリア ネットワーク (WAN) はインターネットを構成します。
(3) ケーブルテレビネットワークの幹線および配信ネットワーク、産業用テレビシステムの衛星地球局、マイクロ波回線、アンテナ受信機など。
(4) 統合サービスのための光ファイバーアクセスネットワーク。
(5) 光ファイバーセンサー。厳密に言えば、光ファイバーセンサーは通信分野には属しません。ただし、光ファイバーセンサーは光ファイバーの非常に重要な応用分野です。
