Proste w konstrukcji diody LED (Light-Emitting Diode) są używane do transmisji w torach światłowodowych na krótkich dystansach i przy niewielkich szybkościach przekazu, zwykle w pętlach abonenckich i sieciach LAN. Tanie diody LED, wytwarzane na podłożu arsenku galu GaAs (850 nm) bądź fosforku indu InP (1310 nm), dostarczają światło w emisji spontanicznej o szerokim kącie rozbieżności światła (20–28 stopni) i szerokim widmie ciągłym. Oznacza to, że nadają się one jedynie do generowania sygnałów optycznych dla światłowodów wielomodowych MMF (Multimode Fiber) o niewielkim zasięgu.

Wśród współcześnie produkowanych źródeł światła, stosowanych w transmisjach szerokopasmowych, coraz większego znaczenia nabierają diody laserowe wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej. Są one przydatne do emisji światła w transmisjach długodystansowych o wysokiej przepływności, prowadzonych przez jednomodowe włókna światłowodowe SMF (Single Mode Fiber). W tych aplikacjach są używane lasery MLM (Multi-Longitudinal Mode), znane jako lasery z rezonatorem Fabry-Perota, generujące wiele światłowodowych modów podłużnych. Drugim rozwiązaniem są lasery jednomodowe, określane jako SLM (Single Longitudinal Mode) ze sprzężeniem zwrotnym DFB (Distributed Feedback), emitujące spójną wiązkę promieniowania – odpowiednią dla światłowodów jednomodowych.

Odbiorniki światła

Do wykrywania i odbioru promienia świetlnego standardowo stosuje się jeden z dwóch typów detektorów: fotodiodę PIN (Positive Intrinsic Negative Photodiode) lub fotodiodę lawinową APD (Avalanche Photodiode). W zależności od aplikacji dobiera się odpowiednie fotodetektory promienia laserowego, wśród których wyróżnia się trzy rodzaje materiałów detekcyjnych o różnorodnym podłożu: krzemowym, germanowym i tworzonym z arsenków.

Fotodetektory krzemowe są najlepszym rozwiązaniem w aplikacjach transmitujących sygnały głównie w zakresie światła widzialnego (400–1000 nm). Fotodetektory germanowe umożliwiają zadowalający odbiór we wszystkich trzech oknach optycznych włókna (750–1600 nm), natomiast fotodetektory z arsenkiem InGaAs są odpowiednie do wykrywania fal optycznych o długościach większych od 1000 nm, aż do fal o długości 1700 nm, a ponadto mają stosunkowo płaską charakterystykę.

Optyka światłowodowa

Rozchodzeniu się światła towarzyszy wiele liniowych zjawisk optycznych oraz nieliniowych efektów falowych, z których najważniejszymi są: załamanie i odbicie światła, ugięcie (dyfrakcja) promienia świetlnego, interferencja (nakładanie się fal), polaryzacja, absorpcja, dyspersja (chromatyczna, modowa, falowodowa i polaryzacyjna), a także inne efekty związane z konkretnym medium transmisyjnym. Największy wpływ na przebieg transmisji w poszczególnych ośrodkach mają współczynniki załamania światła – stanowiące charakterystyczną cechę medium transportowego.

Współczynnik załamania światła, formalnie definiowany jako n = c/v (gdzie c oznacza szybkość światła w próżni, a parametr v szybkość światła w ośrodku przewodzącym), określa, ile razy szybkość światła w przezroczystym ośrodku transmisyjnym jest mniejsza od szybkości światła w próżni, która wynosi ok. 300 tys. km/s (a dokładniej 299 792,5 km/s). Zgodnie z powyższym światło w jednorodnym światłowodzie, o typowym współczynniku załamania 1,45, rozchodzi się wzdłuż osi rdzenia światłowodu zawsze z mniejszą niż w próżni szybkością, wynoszącą ok. 206 753 km/s.

Współczynnik załamania światła w konkretnym ośrodku optycznym nie stanowi jednak stałej wielkości i w dużym stopniu zależy od dwóch czynników: długości fali przesyłanego światła (z czym związane jest zjawisko dyspersji sygnałów optycznych) oraz wielkości natężenia sygnału świetlnego – wywołującego szereg nieliniowych efektów transmisji optycznej.