Волоконно-оптическая линия связи

Волоко́нно-опти́ческая ли́ния свя́зи (ВОЛС), линия (канал) связи, в которой информация (в виде световых сигналов микроволнового диапазона от 0,8 до 1,6 мкм) передаётся по волоконному световоду. Первые работы по освоению оптического диапазона волн для организации связи относятся к началу 1960-х гг. Но только в начале 1970-х гг., в результате разработки оптических волокон с малыми оптическими потерями, стало возможно создание высоконадёжных оптических кабельных систем связи. Создание волоконного световода и получение непрерывной генерации полупроводникового лазера сыграли решающую роль в развитии волоконно-оптических систем.

ВОЛС состоит из кабельных каналов и устройств, обеспечивающих (в оптическом диапазоне) формирование, передачу, приём и регенерацию передаваемых сигналов, а также контроль за их прохождением. Передающее устройство обычно представляет собой лазерный или светодиодный источник излучения, обеспечивающий стабильные спектральные характеристики. Принимающее устройство состоит из твердотельного фотоприёмника с низким уровнем собственных шумов.

Для организации многоканальной связи в ВОЛС применяют временной и частотный методы уплотнения цифровых сигналов. Синхронный временной метод уплотнения сигналов охватывает диапазон скоростей передачи до 40 Гбит/с. Частотный метод уплотнения цифровых сигналов, получивший название «спектральное уплотнение», заключается в том, что на одно оптическое волокно одновременно из разных источников поступает излучение с различными длинами волн (т. е. лучи «разных цветов», каждый из которых «несёт» свой информационный сигнал), а на приёмном конце с помощью оптических фильтров происходит разделение сигналов. Спектральное уплотнение позволяет повысить пропускную способность волоконно-оптических систем связи до сотен Тбит/с (в лабораторных условиях достигнута скорость передачи по волокну с одним сердечником 178,08 Тбит/с).

Повышение дальности передачи сигналов по ВОЛС обеспечивается разработкой новых типов оптических волокон с пониженным затуханием и совершенствованием технологий производства. Т. н. однопролётные линии связи (линии, не требующие промежуточных усилителей сигнала с электропитанием) строятся с применением оптических усилителей с удалённой накачкой (англ. Remote Optically Pumped Amplifier – ROPA). Существуют промышленные решения для построения однопролётных линий связи длиной свыше 500 км. В лабораторных условиях с использованием специального оптоволокна и комбинации технологий оптического усиления сигнала продемонстрирована передача данных на скорости 319 Тбит/с на дистанцию 3001 км.

Преимущества ВОЛС по сравнению с линиями связи на основе металлических кабелей [бо́льшая пропускная способность, малое (по сравнению с другими средствами) затухание сигнала, высокая помехозащищённость, небольшой вес и малые габариты, бо́льшая безопасность, меньшая стоимость] обеспечивают широкую область их применения – от бортовых комплексов (самолётов, ракет, кораблей) до магистральных систем связи.