現代の光ファイバ通信システムは、一般に、光ファイバを介して送信する光信号に電気信号を変換する光送信機、地下導管や建物を介してルーティングされる複数の光ファイバの束を含むケーブル、複数の種類の増幅器、および電気信号として信号を回復する光受信機を含む。 送信される情報は、通常、コンピュータ、電話システム、ケーブルテレビ会社によって生成されたデジタル情報です。P>
TransmittersEdit
最も一般的に使用される光送信機は、発光ダイオード（Led）やレーザーダイオードなどの半導体デ Ledとレーザーダイオードの違いは、Ledがインコヒーレント光を生成するのに対し、レーザーダイオードはコヒーレント光を生成することです。 光通信で使用するためには、半導体光トランスミッタは、最適な波長範囲で動作し、高周波で直接変調されながら、コンパクトで効率的で信頼性の高い
最も単純な形では、LEDは順方向バイアスされたp-n接合であり、自然放出を介して光を放出し、エレクトロルミネッセンスと呼ばれる現象である。 放出された光は30-60nmの比較的広いスペクトル幅でインコヒーレントである。 LEDの光通信はまた入力電力の約1%、または光ファイバーにつながれた進水させた力に最終的に変えられる約100マイクロワットと、非効率的である。 しかし、比較的シンプルな設計のため、Ledは低コストのアプリケーションに非常に便利です。通信用Ledは、最も一般的にはインジウムガリウム砒素リン化物（InGaAsP）またはガリウム砒素（GaAs）から作られています。 InGaAsP LedはGaAs Ledよりも長い波長で動作するため（1.3マイクロメートル対0.81–0。87マイクロメートル）、それらの出力スペクトル、エネルギーの同等は約1.7倍波長の言葉でより広いですが。 Ledの大きなスペクトル幅は、より高いファイバ分散の影響を受け、ビットレートと距離の積（一般的な有用性の尺度）がかなり制限されます。 LEDsは10-100Mbit/sのビット-レートおよび少数のキロメートルの伝送距離のローカル区域ネットワークの適用のために主に適している。 いくつかの量子井戸を使用して広いスペクトルにわたって異なる波長で光を放出するLEDも開発されており、現在はローカルエリアWDM（Wavelength-Division Multiplexing）ネットワー
今日、Ledは、同様のコストで、速度、電力、およびスペクトル特性を改善したVCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）デバイスに大きく取って代わられています。
共通VCSEL装置は多モード繊維によくつなぎます。
半導体レーザーは、自然放出ではなく誘導放出を介して光を放出し、高出力電力（-100mW）だけでなく、コヒーレント光の性質に関連する他の利点をもたらす。 レーザーの出力は比較的方向性があり、シングルモードファイバへの高い結合効率（〜50％）を可能にします。 狭い分光幅はまた色分散の効果を減らすので高いビット-レートを可能にする。 さらに、半導体レーザは、再結合時間が短いため、高周波で直接変調することができます。
光ファイバーで使用される半導体レーザー送信機の一般的に使用されるクラスには、VCSEL（垂直キャビティ表面発光レーザー）、Fabry-Pérot、DFB（分散フィードバック）があります。
レーザーダイオードは、多くの場合、直接変調され、それは光出力がデバイスに直接印加される電流によって制御されることです。
レーザーダイオードは、多くの場合、直接変調されます。 非常に高いデータレートまたは非常に長い距離リンクのために、レーザ光源は、連続波を操作することができ、光は、電気吸収変調器またはマッハゼンダー干渉計 外部変調は、直接変調されたレーザの線幅を広げ、ファイバ内の色分散を増加させるレーザチャープを除去することによって達成可能なリンク距離を増加させる。 非常に高い帯域幅効率のために、コヒーレント変調を使用して振幅に加えて光の位相を変化させることができ、QPSK、QAM、およびOFDMの使用を可能にします。
トランシーバは、送信機と受信機を単一の筐体に組み合わせたデバイスです（右の写真を参照）。
光ファイバーは、技術の最近の進歩を見てきました。 「デュアル偏光直交位相シフトキーイングは、同じ速度の従来の光伝送の4倍の情報を効果的に送信する変調形式です。”
ReceiversEdit
光受信機の主要なコンポーネントは、光電効果を使用して光を電気に変換する光検出器です。 電気通信用の主な光検出器は、インジウムガリウム砒素から作られています。 光検出器は、典型的には、半導体ベースのフォトダイオードである。 フォトダイオードには、p-nフォトダイオード、p-i-nフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどがあります。 金属-半導体-金属（MSM）光検出器は、再生器や波長分割マルチプレクサの回路集積化に適しているためにも使用されています。
光-電気コンバータは、通常、トランスインピーダンスアンプとリミットアンプと結合され、入力光信号から電気領域のデジタル信号を生成します。 位相ロックされたループによって実行されるデータからのクロック回復（ＣＤＲ）などのさらなる信号処理も、データが渡される前に適用されてもよい。
コヒーレント-レシーバは、局部発振器レーザを一対のハイブリッドカプラと偏光あたり四つの光検出器と組み合わせて使用し、高速Adcとデジタル信号処理
Digital predistortionEdit
光通信システム送信機は、デジタル-アナログコンバータ（DAC）、ドライバアンプ、マッハ-ツェンダー変調器で構成されています。 より高い変調フォーマット（>4QAM）またはより高いボーレート（>32GBaud）の展開は、リニアおよび非線形トランスミッタ効果によ これらの効果は、DAC帯域幅の制限とトランスミッタI/Qスキューによる線形歪み、およびドライバアンプとマッハ-ツェンダー変調器のゲイン飽和によ デジタルプリディストーションは劣化効果を相殺し、市販のコンポーネントで最大56GBaudのボーレートと64QAMや128QAMのような変調フォーマットを可能にします。 トランスミッタデジタルシグナルプロセッサは、サンプルをDACにアップロードする前に、逆トランスミッタモデルを使用して入力信号のデジタ
古いデジタルプリディストーション法は、線形効果のみに対処しました。 最近の出版物はまた、非線形歪みを補償した。 ＢｅｒｅｎｇｕｅｒらはＭａｃｈ–Ｚｅｈｎｄｅｒ変調器を独立したＷｉｅｎｅｒシステムとしてモデル化し，ＤＡＣとドライバアンプは切り捨てられた時不変のＶｏｌｔｅｒｒａシリーズによってモデル化した。 Khannaらは、メモリ多項式を使用して送信機コンポーネントを共同でモデル化しました。 どちらのアプローチにおいても，Ｖｏｌｔｅｒｒａ級数またはメモリ多項式係数を間接学習アーキテクチャを用いて見いだした。 Duthelらは、異なる極性と位相でMach-Zehnder変調器の各分岐についていくつかの信号を記録します。 信号は、光学場を計算するために使用されます。 同相場と直交場の相互相関は、タイミングスキューを識別します。 周波数応答と非線形効果は間接学習アーキテクチャによって決定される。
光ファイバケーブルは、コア、クラッド、およびバッファ（保護外側コーティング）で構成され、クラッドは全内部反射の方法を使用してコアに沿って光を導く。 コアとクラッド（低屈折率を有する）は、通常、高品質のシリカガラスで作られていますが、両方ともプラスチックで作ることもできます。 2つの光ファイバーを接続することは融合の接続か機械接続によって行われ、繊維の中心を一直線に並べるために必要な顕微鏡の精密による特
光通信に使用される光ファイバの二つの主なタイプは、マルチモード光ファイバとシングルモード光ファイバが含まれます。 マルチモード光ファイバは、より大きなコア（≧50マイクロメートル）を有し、より正確で安価な送信機および受信機がそれに接続することを可能にし、より安価なコネクタを有する。 しかし、マルチモードファイバは、多くの場合、リンクの帯域幅と長さを制限するマルチモード歪みを導入します。 さらに、その高いドーパント含有量のために、マルチモードファイバは通常高価であり、より高い減衰を示す。 シングルモードファイバのコアは小さく（<10マイクロメートル）、より高価なコンポーネントと相互接続方法を必要としますが、はるかに長く、高 単一および多重モード繊維は異なった等級で提供されます。
| MMF FDDI 62.5/125μ m (1987) |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MMF OM2 50/125 µm (1998) |
MMF OM3 50/125 µm (2003) |
MMF OM4 50/125 µm (2008) |
MMF OM5 50/125 µm (2016) |
SMF OS1 9/125 µm (1998) |
SMF OS2 9/125 µm (2000) |
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| 160 MHz·km @ 850 nm |
200 MHz·km @ 850 nm |
500 MHz·km @ 850 nm |
1500 MHz·km @ 850 nm |
3500 MHz·km @ 850 nm |
3500 MHz·km @850nm& 1850MHz·km @950nm |
1dB/km @1300/ 1550nm |
0.4dB/km @1300/ 1550nm |
1850MHz*km @950nm |
1dB/km @1300/ 1550nm |
0.4dB/km @1300/ 1550nm |
商業的に実行可能な製品に繊維をパッケージ化するために、それは通常、紫外線（uv）、光硬化アクリレートポリマーを使用して保護 その後、それは地面に敷設され、建物の壁を通って走り、銅ケーブルと同様の方法で空中に展開することができます。 これらの繊維は配置されれば共通のツイストペアワイヤよりより少ない維持を要求する。
特殊なケーブルは、長距離海底データ伝送、例えば大西洋横断通信ケーブルのために使用されています。 商業企業（Emerald Atlantis、Hibernia Atlantic）が運営する新しい（2011-2013）ケーブルは、通常、4本の繊維を持ち、60–70msで大西洋を横断します（NYC-London）。 出典：クロニクルヘラルド。
もう一つの一般的な方法は、長距離送電ケーブル内に多くの光ファイバストランドを束ねることです。 これは方法の送電の権利を効果的に開発し、電力会社が自身の装置およびラインを監視するために必要な繊維を所有し、制御できることを保障し、改
増幅編集
光ファイバ通信システムの伝送距離は、伝統的にファイバ減衰とファイバ歪みによって制限されてきました。 光電子中継器の使用によって、これらの問題は除去された。 これらのリピータは信号を電気信号に変換し、送信機を使用して受信したよりも高い強度で信号を再度送信し、前のセグメントで発生した損失を打ち 現代の波長分割多重信号との高い複雑さのために。 それらが20km（12mi）ごとに約1回設置されなければならなかったという事実を含めて、これらの中継器のコストは非常に高い。
別のアプローチは、信号を電気領域に変換することなく、光信号を直接増幅する光増幅器を使用することです。 一般的なタイプの光増幅器の1つは、エルビウムドープファイバ増幅器、またはEDFAと呼ばれます。 これらは、希土類鉱物エルビウムと繊維の長さをドーピングし、通信信号（通常は980nm）よりも短い波長のレーザーからの光でそれをポンピングすることによ EDFAは、光ファイバの損失最小値に近い1550nmでのITU C帯域の利得を提供します。
光増幅器には、電気中継器よりもいくつかの重要な利点があります。 まず、光増幅器は、数百の個々のチャネルを含むことができる非常に広い帯域を一度に増幅することができ、各増幅器でDWDM信号をデマルチプレックスす 第二に、光アンプはデータレートと変調フォーマットとは独立して動作するため、複数のデータレートと変調フォーマットが共存し、すべてのリピータを交換することなくシステムのデータレートをアップグレードすることができます。 第三に、光増幅器は、同じ能力を有する中継器よりもはるかに単純であり、したがって、はるかに信頼性が高い。 光増幅器は主に新しい設備でリピータを置き換えているが、電子リピータはまだ波長変換のためのトランスポンダとして広く使用されている。
Wavelength-division multiplexingEdit
Wavelength-division multiplexing(WDM)は、ファイバを介して異なる波長の複数の光ビームを送信することにより、単一の光ファイバを介して複数の情報チャネ これにより、光ファイバの利用可能な容量を乗算することができます。 これには、送信装置に波長分割多重装置が必要であり、受信装置にはデマルチプレクサ（本質的には分光計）が必要である。 配列された導波路の格子はWDMの多重型になり、逆多重化のために一般的です。 現在市販されているWDM技術を使用すると、ファイバの帯域幅を160チャンネルに分割して、1.6Tbit/sの範囲の組み合わせビットレートをサポートできます。