光通信(Optical Communication)是以光波为载体的通信方式。相比电子通信,光通信传输容量非常大,载频非常高,传输损耗非常低。光通信所需要的器件一般都统称为光通信器件,包括光源、载体(即光纤)、中继器等。
光通信的实现过程示意图如图 2-109 所示。光发送机利用输入的电学信号调制出相应的光学信号,并进入光纤进行传输。虽然光纤(通常窗口为1550nm)的损耗非常小,然而长距离衰减却不容忽视,因而传输中需要光中继器放大信号。有两种光中继器形式:一种是光-电-光中继器,该中继器对电信号进行放大,从而达到光信号的放大;另一种是直接采用光纤放大器。光接收机包含检测器和放大电路。
光源器件是光纤通信设备的核心。发光二极管属于非相干光源 (Incoherent Light Source),存在光强低、单色性差等缺陷,一般只使用在低速率、近程的光通信系统。而半导体激光器则更常被使用,这种器件具有小尺寸、高效耦合、高速响应等特点。
光纤是光信号的载体,但在光纤设计时都会对应特定的波长窗口,因此在应用过程中光纤也需要与其他光通信器件匹配。目前,传统光纤技术的发展已经很成熟,人们根据不同用途不断开发出新型的光纤材料,如柔韧性好的聚合物光纤、传输带宽大的半导体光纤等。
最简单的光放大器由共振光泵在二能级系统中形成粒子数反转实现,常见的有掺铒光放大器 (Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA。波长 2940nm),
除了上述重要的光通信器件,在光通信网络中还涉及很多起辅助作用的器件,包括耦合器、波分复用器、光开关、调制器等。人们可以把它们也统一归为光通信器件。随着科技的日新月异,科研人员将逐步研究出新的器件,光通信的容量必将进一步提升。