Неодамна, полека се расплетуваше средногодишниот лист со одговори за заедничкиот развој на Хенгкин помеѓу Жухаи и Макао.Едно од прекуграничните оптички влакна привлече внимание.Помина низ Жухаи и Макао за да се реализира интерконекција на компјутерската моќ и споделување на ресурси од Макао до Хенгкин и да се изгради информативен канал.Шангај, исто така, го промовира проектот за надградба и трансформација на комуникациската мрежа „оптичка во бакарна назад“ со целосно влакно за да обезбеди висококвалитетен економски развој и подобри комуникациски услуги за жителите.
Со брзиот развој на интернет технологијата, побарувачката на корисниците за интернет сообраќај се зголемува од ден на ден, како да се подобри капацитетот на комуникацијата со оптички влакна стана итен проблем што треба да се реши.
Од појавувањето на комуникациската технологија со оптички влакна, таа донесе големи промени во областа на науката и технологијата и општеството.Како важна примена на ласерската технологија, ласерската информатичка технологија претставена со комуникациската технологија со оптички влакна ја изгради рамката на модерната комуникациска мрежа и стана важен дел од преносот на информации.Технологијата за комуникација со оптички влакна е важна носечка сила на актуелниот интернет свет, а исто така е една од основните технологии на информатичката ера.
Со континуираното појавување на различни нови технологии како што се Интернет на нештата, големи податоци, виртуелна реалност, вештачка интелигенција (AI), мобилни комуникации од петта генерација (5G) и други технологии, се поставуваат поголеми барања за размена и пренос на информации.Според податоците од истражувањето објавени од Cisco во 2019 година, глобалниот годишен IP сообраќај ќе се зголеми од 1,5ZB (1ZB=1021B) во 2017 година на 4,8ZB во 2022 година, со сложена годишна стапка на раст од 26%.Соочени со трендот на раст на голем сообраќај, комуникацијата со оптички влакна, како најосновниот дел од комуникациската мрежа, е под огромен притисок да се надгради.Системите и мрежите за комуникација со оптички влакна со голема брзина и голем капацитет ќе бидат главниот развој на насоката на комуникациската технологија со оптички влакна.
Историја на развој и статус на истражување на комуникациската технологија со оптички влакна
Првиот рубин ласер беше развиен во 1960 година, по откривањето како функционираат ласерите од Артур Шолоу и Чарлс Таунс во 1958 година. Потоа, во 1970 година, успешно беше развиен првиот полупроводнички ласер AlGaAs способен за континуирана работа на собна температура, а во 1977 г. полупроводничкиот ласер беше реализиран да работи непрекинато десетици илјади часа во практично опкружување.
Досега, ласерите ги имаат предусловите за комерцијална комуникација со оптички влакна.Од почетокот на пронаоѓањето на ласерот, пронаоѓачите ја препознаа неговата важна потенцијална примена во областа на комуникацијата.Сепак, постојат два очигледни недостатоци во ласерската комуникациска технологија: едната е дека ќе се изгуби голема количина на енергија поради дивергенцијата на ласерскиот зрак;другата е дека тоа е во голема мера под влијание на примена на животната средина, како што се примената во атмосферската средина ќе биде значително предмет на промени во временските услови.Затоа, за ласерска комуникација, соодветен оптички брановоди е многу важен.
Оптичкото влакно што се користи за комуникација предложено од д-р Као Кунг, добитник на Нобеловата награда за физика, ги задоволува потребите на ласерската комуникациска технологија за брановоди.Тој предложи дека загубата на Рајлиевиот расејување на стаклените оптички влакна може да биде многу мала (помалку од 20 dB/km), а загубата на моќност во оптичкото влакно главно доаѓа од апсорпцијата на светлината од нечистотиите во стаклените материјали, така што прочистувањето на материјалот е клучот. за намалување на загубата на оптички влакна Клучот, а исто така истакна дека преносот во еден режим е важен за одржување на добри комуникациски перформанси.
Во 1970 година, Corning Glass Company разви мултимодни оптичко влакно базирано на кварц со загуба од околу 20 dB/km според предлогот за прочистување на д-р Као, со што оптичките влакна станаа реалност за медиумите за пренос на комуникација.По континуирано истражување и развој, загубата на оптички влакна базирани на кварц се приближи до теоретската граница.Досега условите за комуникација со оптички влакна се целосно задоволени.
Раните комуникациски системи со оптички влакна го усвоија примачкиот метод на директно откривање.Ова е релативно едноставен метод за комуникација со оптички влакна.PD е детектор со квадратен закон и може да се открие само интензитетот на оптичкиот сигнал.Овој метод за примање директно откривање продолжи од првата генерација на технологија за комуникација со оптички влакна во 1970-тите до раните 1990-ти.
За да се зголеми искористеноста на спектарот во рамките на пропусниот опсег, треба да почнеме од два аспекта: едниот е да ја користиме технологијата за да се приближиме до границата на Шенон, но зголемувањето на ефикасноста на спектарот ги зголеми барањата за односот телекомуникација-шум, а со тоа го намали растојание на пренос;другиот е целосно да се искористи фазата. Носечкиот капацитет на информациите на состојбата на поларизација се користи за пренос, кој е кохерентен оптички комуникациски систем од втората генерација.
Кохерентниот оптички комуникациски систем од втората генерација користи оптички миксер за интрадина детекција и прифаќа прием на разновидност на поларизација, односно на крајниот крај, сигналната светлина и локалната осцилаторна светлина се распаѓаат на два зраци светлина чии состојби на поларизација се ортогонални еден на друг.На овој начин може да се постигне прием осетлив на поларизација.Дополнително, треба да се истакне дека во овој момент, следењето на фреквенцијата, обновувањето на фазата на носителот, изедначувањето, синхронизацијата, следењето на поларизацијата и демултиплексирањето на приемниот крај може да се комплетираат со технологија за дигитална обработка на сигнали (DSP), што во голема мера го поедноставува хардверот дизајн на ресиверот и подобрена способност за враќање на сигналот.
Некои предизвици и размислувања со кои се соочува развојот на технологијата за комуникација со оптички влакна
Преку примената на различни технологии, академските кругови и индустријата во основа ја достигнаа границата на спектралната ефикасност на системот за комуникација со оптички влакна.За да продолжи да се зголемува преносниот капацитет, тоа може да се постигне само со зголемување на пропусниот опсег на системот B (линеарно зголемување на капацитетот) или зголемување на односот сигнал-шум.Конкретната дискусија е следна.
1. Решение за зголемување на преносната моќност
Бидејќи нелинеарниот ефект предизвикан од преносот со голема моќност може да се намали со правилно зголемување на ефективната површина на пресекот на влакната, решение за зголемување на моќноста е да се користи влакно со неколку режими наместо едномодни влакна за пренос.Дополнително, сегашното највообичаено решение за нелинеарните ефекти е да се користи алгоритам за дигитално задна пропагирање (DBP), но подобрувањето на перформансите на алгоритмот ќе доведе до зголемување на пресметковната сложеност.Неодамна, истражувањето на технологијата за машинско учење во нелинеарна компензација покажа добра перспектива за примена, што во голема мера ја намалува сложеноста на алгоритмот, така што дизајнот на системот DBP може да биде потпомогнат со машинско учење во иднина.
2. Зголемете го пропусниот опсег на оптичкиот засилувач
Зголемувањето на пропусниот опсег може да го пробие ограничувањето на фреквентниот опсег на EDFA.Покрај C-бендот и L-појасот, во опсегот на апликации може да се вклучи и S-појасот, а за засилување може да се користи засилувачот SOA или Raman.Сепак, постоечкото оптичко влакно има голема загуба во фреквенциските опсези освен S-појасот, и неопходно е да се дизајнира нов тип на оптичко влакно за да се намали загубата во преносот.Но, за останатите опсези, комерцијално достапната технологија за оптичко засилување е исто така предизвик.
3. Истражување на оптичко влакно со мала загуба на пренос
Истражувањето за влакна со ниски преносни загуби е едно од најкритичните прашања во оваа област.Влакното со шупливо јадро (HCF) има можност за помала загуба на пренос, што ќе го намали временското доцнење на преносот на влакната и може во голема мера да го елиминира нелинеарниот проблем на влакната.
4. Истражување на технологии поврзани со мултиплексирање на поделба на просторот
Технологијата за мултиплексирање со поделба на просторот е ефикасно решение за зголемување на капацитетот на едно влакно.Поточно, повеќејадреното оптичко влакно се користи за пренос, а капацитетот на едно влакно е двојно зголемен.Основното прашање во овој поглед е дали постои оптички засилувач со поголема ефикасност., во спротивно може да биде еквивалентно само на повеќе едножилни оптички влакна;со користење на технологија за мултиплексирање на режим-поделба, вклучувајќи режим на линеарна поларизација, OAM зрак базиран на фазна сингуларност и цилиндричен векторски зрак базиран на сингуларност на поларизација, таквата технологија може да биде Мултиплексирањето на зрак обезбедува нов степен на слобода и го подобрува капацитетот на оптичките комуникациски системи.Има широки можности за примена во комуникациската технологија со оптички влакна, но предизвик е и истражувањето за поврзани оптички засилувачи.Дополнително, вреди да се обрне внимание и како да се балансира сложеноста на системот предизвикана од доцнењето на групата во диференцијален режим и технологијата за дигитално изедначување со повеќекратен влез.
Изгледи за развој на технологија за комуникација со оптички влакна
Технологијата за комуникација со оптички влакна се разви од почетниот пренос со мала брзина до сегашниот брз пренос и стана една од основните технологии кои го поддржуваат информатичкото општество и формираше огромна дисциплина и социјално поле.Во иднина, додека побарувачката на општеството за пренос на информации продолжува да се зголемува, комуникациските системи со оптички влакна и мрежните технологии ќе се развиваат кон ултра голем капацитет, интелигенција и интеграција.Додека ги подобруваат перформансите на преносот, тие ќе продолжат да ги намалуваат трошоците и да служат за егзистенција на луѓето и да и помагаат на земјата да изгради информации.општеството игра важна улога.CeiTa соработуваше со голем број организации за природни катастрофи, кои можат да предвидат регионални безбедносни предупредувања како што се земјотреси, поплави и цунами.Треба само да се поврзе со ONU на CeiTa.Кога ќе се случи природна катастрофа, станицата за земјотрес ќе издаде рано предупредување.Терминалот под ONU Alerts ќе се синхронизира.
(1) Интелигентна оптичка мрежа
Во споредба со системот за безжична комуникација, оптичкиот комуникациски систем и мрежата на интелигентната оптичка мрежа сè уште се во почетна фаза во однос на мрежната конфигурација, одржувањето на мрежата и дијагнозата на дефекти, а степенот на интелигенција е недоволен.Поради огромниот капацитет на едно влакно, појавата на каков било дефект на влакното ќе има големо влијание врз економијата и општеството.Затоа, следењето на мрежните параметри е многу важно за развојот на идните интелигентни мрежи.Истражувачките насоки на кои треба да се обрне внимание во овој аспект во иднина вклучуваат: систем за следење на параметрите на системот заснован на поедноставена кохерентна технологија и машинско учење, технологија за следење на физичките количини заснована на кохерентна анализа на сигналот и рефлексија на оптички временски домен чувствителна на фаза.
(2) Интегрирана технологија и систем
Основната цел на интеграцијата на уредите е да се намалат трошоците.Во комуникациската технологија со оптички влакна, преносот на сигнали со голема брзина на кратки растојанија може да се реализира преку континуирана регенерација на сигналот.Сепак, поради проблемите со закрепнувањето на фазната и поларизациската состојба, интеграцијата на кохерентни системи сè уште е релативно тешка.Дополнително, доколку може да се реализира интегриран оптичко-електрично-оптички систем од големи размери, капацитетот на системот исто така значително ќе се подобри.Сепак, поради фактори како што се ниската техничка ефикасност, високата сложеност и тешкотијата во интеграцијата, невозможно е широко да се промовираат целосно оптички сигнали како што се целосно оптички 2R (повторно засилување, преобликување), 3R (повторно засилување , повторно тајмирање и преобликување) во областа на оптичките комуникации.технологија на обработка.Затоа, во однос на технологијата и системите за интеграција, идните истражувачки насоки се како што следува: Иако постојните истражувања за мултиплексирање на системите за поделба на вселената се релативно богати, клучните компоненти на системите за мултиплексирање со поделба на вселената сè уште не постигнале технолошки откритија во академската и индустријата. и потребно е дополнително зајакнување.Истражување, како што се интегрирани ласери и модулатори, дводимензионални интегрирани приемници, интегрирани оптички засилувачи со висока енергетска ефикасност итн.;новите типови на оптички влакна може значително да го прошират пропусниот опсег на системот, но сè уште се потребни дополнителни истражувања за да се осигури дека нивните сеопфатни перформанси и производствени процеси можат да го достигнат постојното ниво на режимски влакна;проучувајте различни уреди кои можат да се користат со новото влакно во комуникациската врска.
(3) Оптички комуникациски уреди
Кај оптичките комуникациски уреди, истражувањето и развојот на силиконските фотонски уреди постигнаа првични резултати.Меѓутоа, во моментов, домашните поврзани истражувања главно се засноваат на пасивни уреди, а истражувањето на активни уреди е релативно слабо.Во однос на оптичките комуникациски уреди, идните истражувачки насоки вклучуваат: интеграциско истражување на активни уреди и силиконски оптички уреди;истражување на технологија за интеграција на несиликонски оптички уреди, како што е истражување на технологија за интеграција на III-V материјали и подлоги;понатамошен развој на истражување и развој на нови уреди.Следење, како што е интегриран оптички брановоден литиум ниобат со предностите на голема брзина и мала потрошувачка на енергија.
Време на објавување: 03.08.2023
