В большинстве современных технологий информация по световодам передается с помощью импульсов в двухуровневой дискретной форме (есть сигнал - нет сигнала), аналога полярности электрического сигнала здесь нет. Информационная пропускная способность линии определяется ее полосой пропускания и принятой схемой кодирования. Полоса пропускания определяется как максимальная частота импульсов, различимых приемником. На схеме показаны результаты прохождения пары импульсов через отрезки световодов различной длины. Полоса пропускания волоконной линии ограничивается из-за явления дисперсии, поэтому она зависит от длины. Особенно это заметно на многомодовом волокне. Для многомодового волокна ширина полосы пропускания BW (МТц) связана с длиной L (км) через параметр, называемый полосой пропускания А (МГц х км):

BW=A/L.

По полосе пропускания А можно определить максимальную частоту, при которой импульсы будут еще различимыми после прохождения через световод заданной длины. Можно решить и обратную задачу — определить максимальную длину световода, пропускающего импульсы заданной частоты. Коэффициент А приводится в спецификации на волокно и указывается для конкретной длины волны. Современные многомодовые кабели имеют Д= 160-500 МГц х км.

Для одпомодового волокна в расчете полосы пропускания участвует молекулярная дисперсия Disp (пс/нм/км) и ширина спектра источника SW (нм), здесь можно использовать оценку

BW=0,187/(Disp x SW x L).

Современные одномодовые кабели и лазерные излучатели обеспечивают полосу пропускания порядка 1 ГГц при длине линии 100 км (технология 1000BaseLH). Применение особо прозрачных фторцирконатных волокон позволит строить линии с участками без регенераторов длиной до 4600 км при скорости передачи порядка 1 Гбит/с.

Эффективность использования полосы пропускания определяется принятой схемой кодирования. В технологии FDDI (и 100BaseFX), например, применяется физическое кодирование по методу NRZI, при котором один бит передается за 1 такт синхронизации, и логическое 4В/5В. Это означает, что каждые 4 бита полезной информации кодируются 5-битным символом, передаваемым за 5 тактов. Таким образом, коэффициент использования полосы пропускания составляет 4/5=0,8 и для передачи данных со скоростью 100 Мбит/с требуется обеспечить передачу импульсов с частотой (полосой) 125 МГц.

В технологиях современных поколений используется когерентное излучение с модуляцией частоты или фазы сигнала. При этом достигается пропускная способность, измеряемая гигабитами в секунду при длине в сотни километров без регенерации. Другое направление — солитоновая технология, основанная на передаче сверхкоротких (10 пс) импульсов-солптонов. Эти импульсы распространяются без искажения формы, и в идеальной линии (без затухания) дальность связи не ограничена при гигабитных скоростях передачи. Для этих технологий, пока не имеющих отношения к локальным сетям, пропускная способность линии определяется иными способами.

В качестве источников излучения используются светодиоды и полупроводниковые лазеры. Светодиоды (LED — Light Emited Diode) являются некогерентными источниками, генерирующими излучение в некоторой непрерывной области спектра шириной 30-50 нм. Из-за значительной ширины диаграммы направленности их применяют только при работе с многомодовым волокном. Самые дешевые излучатели работают в диапазоне волн 850 им (с них началась волоконная связь). Передача на более длинных волнах эффективнее, но технология изготовления излучателей на 1300 нм сложнее и они дороже. По конструкции различают светодиоды с поверхностным и боковым излучением. Последние обладают более узкой направленностью луча. Из-за относительно невысокого быстродействия светодиодов их применяют только до скоростей 622 Мбит/с, где с учетом избыточности кода 8В/10В скорость в линии составляет 777,6 Мбод.

Лазеры являются когерентными источниками, обладающими узкой спектральной шириной излучения (1-3 нм, в идеале — монохромные). Лазер дает узконаправленный луч, необходимый для одпомодового волокна. Длина волны — 1300 или 1550 нм, осваиваются и более длинноволновые диапазоны. Быстродействие выше, чем у светодиодов. Лазер менее долговечен, чем спстодпод, и более сложен в управлении. Мощность излучения сильно зависит от температуры, поэтому приходится применять обратную связь для регулировки тока. Лазерный источник чувствителен к обратным отражениям: отраженный луч, попадая в оптическую резонансную систему лазера, в зависимости от сдвига фаз может вызвать как ослабление, так и усиление выходного сигнала. Нестабильность уровня сигнала может приводить к неработоспособности соединения, поэтому требования к величине обратных отражений в линии для лазерных источников гораздо жестче. Лазерные источники применяются и для работы с мпогомодовым волокном (например, в технологии Gigabit Ethernet 1000Base-LX).

Детекторами излучения служат фотодиоды. Существует ряд типов фотодиодов, различающихся по чувствительности и быстродействию. Простейшие фотодиоды со структурой pn имеют низкую чувствительность и большое время отклика. Большим быстродействием обладают диоды со структурой pin, у которых время отклика измеряется единицами наносекунд при приложенном напряжении от единиц до десятков вольт. Лавинные диоды обладают максимальной чувствительностью, но требуют приложения напряжения в сотни вольт, и их характеристики сильно зависят от температуры. Зависимость чувствительности фотодиодов от длины волны имеет явно выраженные максимумы на длинах волн, определяемых материалом полупроводника. Самые дешевые кремниевые фотодиоды имеют максимальную чувствительность в диапазоне 800-900 нм, резко спадающую уже на 1000 нм. Для более длинноволновых диапазонов используют германий и арсенид индия и галлия.

На основе излучателей и детекторов выпускают готовые компоненты - передатчики, приемники и приемопередатчики. Эти компоненты имеют внешний электрический интерфейс ТТЛ или ЭСЛ. Оптический интерфейс — коннектор определенного типа, который часто устанавливают на отрезок волокна, приклеенный непосредственно к кристаллу излучателя или детектора. Передатчик (transmitter) представляет собой излучатель со схемой управления. Основными оптическими параметрами передатчика являются выходная мощность, длина волны, спектральная ширина, быстродействие и долговечность. Мощность передатчиков указывают для конкретных типов волокон (чтобы в расчетах не учитывать диаграмму направленности, диаметр и апертуру излучателя). Для одного и того же передатчика в ММ-волокно с большим диаметром сердцевины вводится большая мощность. Быстродействие определяется временем нарастания (от 10 до 90 % мощности) и спада (от 90 до 10 %) сигнала на выходе. Долговечность источника определяет время (миллионы часов), за которое мощность излучения падает на 3 дБ (деградация мощности происходит из-за разрушения структуры кристалла прибора).

Приемник (receiver) — это детектор с усилителем-формирователем. Приемник характеризуется диапазоном принимаемых волн, чувствительностью, динамическим диапазоном и быстродействием (полосой пропускания). Полоса пропускания приемника BW определяется через время отклика tR, зависящее от емкости диода со схемами подключения и сопротивления нагрузки:

BW=0,35/tR.

Чувствительность приемника — минимальная детектируемая оптическая мощность — определяется уровнем шумов различного происхождения и в основном зависит от фотодиода. Динамический диапазон — разница между максимальной и минимальной детектируемой мощностью (в децибелах). Уровень максимальной мощности, при котором еще не происходит насыщения приемника, определяется как фотодиодом, так и усилителем. Для детектирования сигнала с уровнем ошибок не выше заданного уровня BER (Bit Errors Ratio — относительное количество ошибочных бит) мощность принимаемого сигнала должна лежать в пределах динамического диапазона. Так, например, для приемников с чувствительностью -33 дБм и динамическим диапазоном 20 дБ допустим уровень сигнала от -33 до -13 дБм. Более высокие частоты передачи требуют более высокого уровня сигнала на входе приемника. Приемник различает уровни сигналов относительно некоторого порогового значения. Для расширения динамического диапазона пороговый уровень определяется динамически по усредненному значению входного сигнала. В большинстве схем кодирования уровень мощности оптического сигнала зависит от передаваемой информации (мощность тем больше, чем дольше выходной сигнал находится в активном состоянии). С точки зрения приема информации выгоднее схемы кодирования, у которых значения максимальной и минимальной мощности различаются как можно меньше. Для таких схем кодирования легче обеспечить большой динамический диапазон с безошибочным приемом информации.

Поскольку в сетях всегда используется двунаправленная связь, выпускают и трансиверы (transceiver) — сборку передатчика и приемника с согласованными параметрами. Для трансиверов, кроме вышеприведенных параметров передатчика и приемника, применимо понятие бюджета мощности.