Структура ВОЛС

Гетеродинный фото прием имеет  ряд принципиальных преимуществ перед прямым детектированием. Во-первых, улучшается отношение сигнал-шум, поскольку при достаточной мощности гетеродина уровень приема ограничивается только дробовыми шумами принимаемого сигнала. Во-вторых, становится возможным применение таких помехоустойчивых видов модуляции, как частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ), тогда как при прямом детектировании используется лишь амплитудная модуляция. Оба обстоятельства ведут к повышению избирательности и чувствительности; в ряде случаев выигрыш может достигать 10 дБ. Поэтому может быть либо увеличена длина межретрансляционного участка, либо повышена скорость передачи информации.

Важным достоинством гетеродинирования является также  возможность переноса операции разделения каналов передачи многоканальной системы  связи в радиочастотный диапазон, где она осуществляется более простыми и отработанными средствами, чем в оптическом диапазоне.

Однако оптическое гетеродинирование  требует преодоления значительных технических трудностей. Прежде всего, резко повышаются требования к когерентности и стабильности (долговременной и кратковременной) используемых в передатчике и гетеродине лазеров. Становится обязательным применение внутреннего или  внешнего резонатора, обеспечивающего избирательность мод, введение термостатирования и широкополосных устройств стабилизации несущей частоты. В приемнике появляется новый диапазон промежуточных частот, в котором и осуществляется основная обработка принятого сигнала.

Гетеродинирование, дающее существенное повышение качественных показателей ВОЛС, требует создания новой элементной базы.

Оптическая связь как проявление НТР. В популярных изданиях появление ВОЛС приравнивается по значимости к изобретению паровой машины, электрической лампочки, транзистора... Пишут о «коммуникационном взрыве», используют другие сильные метафоры и сравнения. И для этого имеются все основания.

Оптическая связь обусловливает  качественный скачок в технике передачи информации. Фактически это положение подтверждается достоинства v. и ВОЛС. Действительно, снижение линейного затухания ведет к тому, что в пределах, например, города линии становятся безретрансляторными и почти не имеющими потерь. Отсюда резкое сокращение аппаратурных затрат, упрощение проектирования и эксплуатации городской сети. В значительной степени теряют смысл усилия на организацию оптимального приема, упрощается традиционная проблема выделения сигнала из шумов.

Расширение частотного диапазона, которое дают ВОЛС, делает нецелесообразным оптимальное кодирование информации, основное назначение которого состоит  в «экономии» полосы частот. Не сложные аппаратурные решения, а избыточность кодирования будут впредь обеспечивать надежность связи. Легкость, дешевизна, прочность оптических волокон позволяют создавать «проводную» связь там, где ранее это было невозможно, например между подвижными объектами при расстояниях в несколько километров (связь метеозонда с землей).

Нечувствительность волокон к  электромагнитным воздействиям делает возможной прокладку связных  коммуникаций одновременно с линиями  электропередачи. Практически любой изготавливаемый кабель может иметь в качестве «бесплатного приложения» волоконный канал для связи.

Гарантия от искрения открывает  волоконной связи дорогу во взрывоопасные химические производства, где электроника до сих пор не используется.

Таким образом, достоинства ВОЛС служат основой для принципиально нового подхода к аппаратурному и алгоритмическому обеспечению систем связи, обусловливают их широкие функциональные возможности и новые области эффективного применения.

Оптическая  связь имеет глобальный всеохватывающий характер. Этот тезис проявляется по крайней мере в трех моментах.

По оптической связи могут успешно передаваться фактически все виды сообщений: телефонные, телевизионные, потоки данных ЭВМ, управляющие  сигналы систем автоматики и т. п. Характерно, что по одному и тому же каналу могут успешно передаваться как быстрые», так и «медленные» (начиная от постоянного тока) сигналы в цифровой или аналоговой форме.

Оптическая связь может использовать для передачи самые разные среды. Наиболее широкое распространение получили диэлектрические светопроводы (ВОЛС); открытая связь осуществляется в атмосфере (или в любой другой газовой среде) и в космосе; имеются предпосылки для развития подводной связи.

И, наконец, дальность передачи. Минимальные  дальности распространения оптических информационных сигналов имеют место в оптопарах (около 0,1 мм); для ВОЛС характерны расстояния от единиц метров до тысяч километров; максимальные дальности — в космосе.

Оптическая связь имеет практически  безграничные перспективы. Это, прежде всего, относится к возможностям массового производства, основанного на неисчерпаемом сырьевом ресурсе (кварцевый песок), и к снижению стоимости волокна и кабеля. Очень далеки от теоретических пределов такие важные параметры ВОЛС, как потери пропускания, длина межретрансляционного участка, скорость передачи информации. Спектральная область современной оптической связи охватывает лишь два узких диапазона 0,8 ...0,9 и 1,3...1,6 мкм. Отметим широчайшие возможности развития остальной части элементной базы ВОЛС: лазеров, фотоприемников, схем микроэлектронного обрамления и в особенности оптических элементов (соединителей, коммутаторов и т. п.).

Оптическая связь порождает  новые направления техники. Благодаря успехам ВОЛС стало возможным возникновение и развитие волоконно-оптических датчиков. В значительной степени именно ВОЛС (концепции развития, методология расчета, функциональное назначение) стимулировали появление интегральной оптики. В перспективе следует ожидать использования оптических волокон для прямой (без энергетического преобразования) передачи двухмерных изображений на значительные расстояния; возможно также создание линий передачи не информационного, а энергетического назначения (в дальней ИК-области).

Нарастающие темпы развития ВОЛС, преобладающая роль технологических факторов в их совершенствовании, значимость достижимых технического, экономического, экологического, социального эффектов —- все это подтверждает правомерность тезиса, .вынесенного в название данного раздела.