光ファイバ伝送多重化技術

光ファイバー通信における光波搬送波 の多重化  。光ファイバー通信の多重化技術は、主に光多重、光信号多重、およびサブキャリア多重（SCM）の3つのカテゴリーに分けられます。光波多重には波長分割多重（WDM）と空間分割多重（SDM）、光信号多重には時分割多重（TDM）と周波数分割多重（FDM）が含まれます。

1. 光波波長分割多重

送信側では、光マルチプレクサで2つ以上の異なる波長の光キャリア信号を収束させ、同じ光ファイバーに結合して伝送します。 受信側では、光スプリッタ で各波長の光キャリアを分離し、光受信機でさらに処理して元の信号を復元します。これが波長分割多重方式です。マルチモードおよびシングルモードシステム、片方向伝送、双方向伝送、ループ伝送の両方に適しており、動作波長は0.8μm～1.7μm、光ファイバーの低減衰窓は低分散です。マルチプレクサには、低い挿入損失（1.0～2.5dB）、十分な帯域幅、および良好なアイソレーションが必要です。WDM 技術により、光ファイバー通信システムの通信能力は飛躍的に向上します。 長距離幹線および海底光ファイバーケーブルシステムで使用される光増幅器 のセットです 。

2. 空間分割多重

2つの側面があります。1つ目は、光ファイバー多重化と束状光ファイバーの組み合わせです。2つのビームを光ファイバー内で空間に沿って分割し、多次元通信を行います。多次元変調と復調のコヒーレンス度を利用することで、多重空間分割多重通信を実現します。画像束は空間分割多重の特殊な技術です。空間分割多重伝送を用いた画像伝送により、伝送速度は桁違いに向上します。数十万コアのマルチコアピクセル画像伝送光ファイバー技術は成熟しており、色保持特性と透過性も非常に優れています。

3. 光周波数分割多重

周波数分割多重と波長分割多重は、本質的には違いはありません。同じ光ファイバーで伝送する光キ​​ャリアの数が少なく、キャリア
間隔が広い場合はWDMと呼ばれます。波長間隔が狭く、光キャリアの数が多い場合は周波数分割多重と呼ばれます。周波数分割多重は、通信容量を向上させるために、数十倍、あるいは数百倍にまで拡張できます。周波数が密集している場合には、従来の光マルチプレクサやデマルチプレクサは使用せず、チューニングデバイス、光パワーカプラ、光フィルタなどを使用します。受信側では、高密度周波数分割多重を実現するために、2つの異なるチューニング方法があります。1つは、光ファイバー通信のコヒーレントヘテロダイン検波と局部発振器レーザーのチューニングです。もう1つは、従来の光ファイバー通信とチューナブルファイバフィルタによる直接検波です。主に光ファイバー加入者ネットワークや光ファイバーLANで使用され、特に周波数分割多重アクセス（FDM）アプリケーションに適しています。

4. 光時分割多重

光時分割多重 （OTDM）は、光デジタル通信における効率的な多重化方式です。通信時間を等間隔に分割し、各間隔で
固定チャネルのみを伝送し、各チャネルは一定の時間シーケンスに従って伝送されます。一般的なフレーム同期とビット同期はどちらも同期方式です。電子デバイスのデジタルレートが高すぎるため、光時分割多重化では逆アクセスが必要となり、技術の活用が困難だったため、これまであまり進歩がありませんでした。しかし近年、光時分割多重/逆多重化、変換限界超短光パルス生成、全光クロック抽出技術、全光再生技術、光変調器と光ズーム、光線形・非線形伝送技術など、多くの重要な技術革新により、光情報処理システム全体の実現が可能になりました。

5. サブキャリア多重化

サブキャリア多重伝送方式 では、伝送する信号をまず無線周波数波で変調し、次にその無線周波数波で発信源を変調します。受信側では光電変換によって信号が無線周波数波に復元され、さらに無線周波数検出器を通過して元の信号に戻ります。サブキャリア光ファイバ伝送は、2回の変調と2回の復調を経ます。2層の搬送波は光波と無線周波数（RF）波で構成され、無線周波数波はサブキャリアとも呼ばれます。サブキャリア多重伝送システムは、帯域幅を増やすことで多チャネル伝送を実現します。帯域幅は搬送波周波数とチャネル数の増加に伴って増加します。その利点は、マイクロ波技術が成熟しているため、光デバイスが高度に成熟しておらず、技術的に実装が容易であることです。