光ファイバ通信の基本的な考え方.
光ファイバは誘電体光導波路であり、光を遮断して軸方向に光を伝搬させる導波路構造です。
石英ガラス、合成樹脂等の極細繊維です。
シングルモードファイバー: コア 8-10um、クラッド 125um
マルチモードファイバー: コア 51um、クラッド 125um
光ファイバーを用いて光信号を伝送する通信方式を光ファイバー通信と呼びます。
光波は電磁波の範疇に属します。
可視光の波長域は390～760nmで、760nmより大きい部分が赤外光、390nmより小さい部分が紫外光です。
光波作業ウィンドウ (3 つの通信ウィンドウ):
光ファイバー通信で使われる波長域は近赤外域
短波長領域（可視光、肉眼ではオレンジ色の光） 850nmのオレンジ色の光
長波長域（不可視光域） 1310nm（理論上の最小分散点）、1550nm（理論上の最小減衰点）
繊維の構造と分類
1.繊維の構造
理想的なファイバー構造: コア、クラッド、コーティング、ジャケット。
コアとクラッドは石英材料でできており、機械的特性は比較的壊れやすく、壊れやすいです。そのため、通常、樹脂タイプとナイロンタイプの2層のコーティング層が追加され、繊維の柔軟な性能がプロジェクトの実用化要件に達します。
2.光ファイバの分類
(1) ファイバ断面の屈折率分布により、ステップ型ファイバ（均一ファイバ）とグレーデッドファイバ（不均一ファイバ）に分けられます。
コアの屈折率を n1、クラッドの屈折率を n2 とします。
コアが光を長距離伝送できるようにするために、光ファイバを構成するための必要条件は、n1>n2 です。
均一繊維の屈折率分布は一定
不均一繊維の屈折率分布法則:
その中で、△－比屈折率差
Α-屈折率、α=∞-ステップ型屈折率分布ファイバー、α=2-二乗屈折率分布ファイバー (グレーデッド ファイバー)。このファイバは、他のグレーデッド ファイバと比較されます。モード分散は最小で最適です。
(1) コアで伝送されるモードの数に応じて、マルチモード ファイバーとシングル モード ファイバーに分けられます。
ここでのパターンとは、光ファイバーを伝送する光の電磁場の分布を指します。異なるフィールド分布は異なるモードです。
シングルモード（ファイバー内を1つのモードのみ伝送）、マルチモード（ファイバー内を複数のモードが同時に伝送）
現在、伝送速度と伝送数の増加に対する要件の増加により、メトロポリタン エリア ネットワークは高速かつ大容量の方向に発展しているため、それらのほとんどはシングル モード ステップ ファイバです。（マルチモードファイバよりも伝送特性が優れています）
（2）光ファイバの特徴：
①光ファイバの損失特性：光ファイバ中を光波が伝送され、伝送距離が長くなるにつれて光パワーが徐々に低下します。
ファイバ損失の原因には、結合損失、吸収損失、散乱損失、および曲げ放射損失が含まれます。
結合損失は、ファイバとデバイス間の結合によって生じる損失です。
吸収損失は、繊維材料と不純物による光エネルギーの吸収によって引き起こされます。
散乱損失は、レイリー散乱（屈折率の不均一性）と導波路散乱（材料の不均一性）に分けられます。
曲げ放射損失は、ファイバの曲げによって引き起こされる放射モードにつながる、ファイバの曲げによって引き起こされる損失です。
②光ファイバの分散特性：光ファイバを伝送する信号は周波数成分によって伝送速度が異なり、端末に到達する際に信号のパルスが広がって歪みが生じる物理現象を分散と呼びます。
分散は、モード分散、材料分散、および導波路分散に分けられます。
光ファイバー通信システムの基本コンポーネント
送信部:
電気送信機（電気端子）によって出力されたパルス変調信号は、光送信機に送信されます（プログラム制御スイッチによって送信された信号が処理され、波形が成形され、パターンの反転が変更されます...適切な電気信号に変換されます光送信機に送信されます）
光トランスミッタの主な役割は、電気信号を光信号に変換してファイバに結合することです。
受信部:
光ファイバーを伝送する光信号を電気信号に変換
電気信号の処理は、元のパルス変調信号に復元され、電気端子に送信されます (光受信機によって送信された電気信号が処理され、波形が成形され、パターンの反転が反転されます...適切な電気信号がプログラマブル スイッチに送り返されます)
トランスミッション部：
シングルモードファイバ、光中継器（電気再生中継器（光-電気-光変換増幅、伝送遅延が大きくなる、パルス判定回路で波形整形、タイミング））、エルビウム添加光ファイバ増幅器（増幅を完結光レベルで、波形整形なし）
(1) 光送信機：電気/光変換を実現する光送受信機です。光源、ドライバー、変調器で構成されています。この機能は、電気機械からの光波を光源から放射される光波に変調して調光波にし、変調された光信号を光ファイバーまたは光ケーブルに結合して伝送することです。
(2) 光受信機：光/電気変換を実現する光トランシーバです。実用新案は、光検出回路と光増幅器で構成されており、その機能は、光ファイバまたは光ケーブルによって伝送された光信号を光検出器によって電気信号に変換し、その後、微弱な電気信号を増幅して信号に送信される増幅回路を介して十分なレベル。電気機械の受信側が行きます。
(3) ファイバー/ケーブル: ファイバーまたはケーブルは、光の伝送経路を構成します。この機能は、光ファイバーまたは光ケーブルを介した長距離伝送の後、送信側から送信された調光信号を受信側の光検出器に送信して、情報を送信するタスクを完了することです。
(4) 光中継器：光検出器、光源、判定再生回路からなる。2 つの機能があります。1 つは、光ファイバで伝送される光信号の減衰を補償することです。もう1つは、波形歪みのパルスを整形することです。
(5) 光ファイバー コネクタ、カプラーなどの受動部品 (別途電源を供給する必要はありませんが、デバイスにはまだ損失があります): ファイバーまたはケーブルの長さは、ファイバーの線引きプロセスとケーブルの建設条件によって制限されます。ファイバーの長さも限界です (例: 2km)。このため、１本の光ファイバ線路に複数の光ファイバが接続されるという問題が生じる場合がある。そのため、光ファイバ間の接続、光ファイバと光トランシーバの接続・結合、光コネクタやカプラなどの受動部品の使用が不可欠です。
光ファイバー通信の優位性
伝送帯域、通信容量大
伝送損失が少なく中継距離が長い
強力な耐電磁干渉
(ワイヤレスを超えて: ワイヤレス信号には多くの効果があります。マルチパスの利点、シャドウ効果、レイリー フェージング、ドップラー効果
同軸ケーブルと比較：光信号は同軸ケーブルよりも大きく、機密性が高い）
光波の周波数は非常に高く、他の電磁波と比較して干渉は小さいです。
光ケーブルの欠点: 機械的特性が低く、壊れやすい (機械的性能が向上し、耐干渉性に影響を与える)、構築に時間がかかる、地理的条件の影響を受ける。