Mhux wisq ilu, il-folja tat-tweġibiet ta' nofs is-sena għall-iżvilupp konġunt ta' Hengqin bejn Zhuhai u Macao kienet qed tiżvolġi bil-mod. Waħda mill-fibri ottiċi transkonfinali ġibdet l-attenzjoni. Għaddiet minn Zhuhai u Macao biex tirrealizza interkonnessjoni tal-qawwa tal-kompjuters u kondiviżjoni tar-riżorsi minn Macao għal Hengqin, u tibni kanal ta' informazzjoni. Shanghai qed tippromwovi wkoll il-proġett ta' aġġornament u trasformazzjoni tan-netwerk ta' komunikazzjoni "ottiku f'ram lura" kollu fibra biex tiżgura żvilupp ekonomiku ta' kwalità għolja u servizzi ta' komunikazzjoni aħjar għar-residenti.
Bl-iżvilupp mgħaġġel tat-teknoloġija tal-Internet, id-domanda tal-utenti għat-traffiku tal-Internet qed tiżdied jum b'jum, u kif tittejjeb il-kapaċità tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika saret problema urġenti li trid tissolva.
Minn mindu dehret it-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika, din ġabet magħha bidliet kbar fl-oqsma tax-xjenza, it-teknoloġija u s-soċjetà. Bħala applikazzjoni importanti tat-teknoloġija tal-lejżer, it-teknoloġija tal-informazzjoni bil-lejżer, rappreżentata mit-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika, bniet il-qafas tan-netwerk ta' komunikazzjoni modern u saret parti importanti mit-trażmissjoni tal-informazzjoni. It-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika hija forza importanti li ġġorr id-dinja tal-Internet attwali, u hija wkoll waħda mit-teknoloġiji ewlenin tal-era tal-informazzjoni.
Bl-emerġenza kontinwa ta' diversi teknoloġiji emerġenti bħall-Internet tal-Oġġetti, id-dejta kbira, ir-realtà virtwali, l-intelliġenza artifiċjali (AI), il-komunikazzjonijiet mobbli tal-ħames ġenerazzjoni (5G) u teknoloġiji oħra, qed jitqiegħdu domandi ogħla fuq l-iskambju u t-trażmissjoni tal-informazzjoni. Skont id-dejta tar-riċerka rilaxxata minn Cisco fl-2019, it-traffiku IP annwali globali se jiżdied minn 1.5ZB (1ZB = 1021B) fl-2017 għal 4.8ZB fl-2022, b'rata ta' tkabbir annwali komposta ta' 26%. Quddiem ix-xejra ta' tkabbir ta' traffiku għoli, il-komunikazzjoni bil-fibra ottika, bħala l-parti l-aktar ewlenija tan-netwerk ta' komunikazzjoni, tinsab taħt pressjoni tremenda biex taġġorna. Sistemi u netwerks ta' komunikazzjoni bil-fibra ottika b'veloċità għolja u kapaċità kbira se jkunu d-direzzjoni ewlenija tal-iżvilupp tat-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika.
Storja tal-Iżvilupp u Status tar-Riċerka tat-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni bil-Fibra Ottika
L-ewwel laser ruby ġie żviluppat fl-1960, wara l-iskoperta ta' kif jaħdmu l-lejżers minn Arthur Showlow u Charles Townes fl-1958. Imbagħad, fl-1970, l-ewwel laser semikonduttur AlGaAs kapaċi għal operazzjoni kontinwa f'temperatura tal-kamra ġie żviluppat b'suċċess, u fl-1977, il-laser semikonduttur ġie realizzat biex jaħdem kontinwament għal għexieren ta' eluf ta' sigħat f'ambjent prattiku.
S'issa, il-lejżers għandhom il-prerekwiżiti għall-komunikazzjoni kummerċjali permezz tal-fibra ottika. Mill-bidu tal-invenzjoni tal-lejżer, l-inventuri rrikonoxxew l-applikazzjoni potenzjali importanti tiegħu fil-qasam tal-komunikazzjoni. Madankollu, hemm żewġ nuqqasijiet ovvji fit-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-lejżer: wieħed huwa li ammont kbir ta' enerġija se jintilef minħabba d-diverġenza tar-raġġ tal-lejżer; l-ieħor huwa li hija affettwata ħafna mill-ambjent tal-applikazzjoni, bħall-applikazzjoni fl-ambjent atmosferiku se tkun soġġetta b'mod sinifikanti għal bidliet fil-kundizzjonijiet tat-temp. Għalhekk, għall-komunikazzjoni bil-lejżer, gwida tal-mewġ ottika xierqa hija importanti ħafna.
Il-fibra ottika użata għall-komunikazzjoni proposta minn Dr. Kao Kung, ir-rebbieħ tal-Premju Nobel fil-fiżika, tissodisfa l-ħtiġijiet tat-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-lejżer għall-gwidi tal-mewġ. Huwa ppropona li t-telf tat-tifrix ta' Rayleigh tal-fibra ottika tal-ħġieġ jista' jkun baxx ħafna (inqas minn 20 dB/km), u t-telf tal-qawwa fil-fibra ottika ġej prinċipalment mill-assorbiment tad-dawl mill-impuritajiet fil-materjali tal-ħġieġ, għalhekk il-purifikazzjoni tal-materjal hija ċ-ċavetta biex jitnaqqas it-telf tal-fibra ottika, u rrimarka wkoll li t-trażmissjoni f'modalità waħda hija importanti biex tinżamm prestazzjoni tajba ta' komunikazzjoni.
Fl-1970, Corning Glass Company żviluppat fibra ottika multimodali bbażata fuq il-kwarz b'telf ta' madwar 20dB/km skont is-suġġeriment ta' purifikazzjoni ta' Dr. Kao, u b'hekk il-fibra ottika saret realtà għall-mezzi ta' trasmissjoni tal-komunikazzjoni. Wara riċerka u żvilupp kontinwi, it-telf tal-fibri ottiċi bbażati fuq il-kwarz qorob il-limitu teoretiku. S'issa, il-kundizzjonijiet tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika ġew sodisfatti bis-sħiħ.
Is-sistemi bikrija ta' komunikazzjoni bil-fibra ottika kollha adottaw il-metodu ta' riċeviment ta' skoperta diretta. Dan huwa metodu ta' komunikazzjoni bil-fibra ottika relattivament sempliċi. Il-PD huwa ditekter tal-liġi kwadra, u tista' tiġi skoperta biss l-intensità tas-sinjal ottiku. Dan il-metodu ta' riċeviment ta' skoperta diretta kompla mill-ewwel ġenerazzjoni tat-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika fis-snin sebgħin sal-bidu tas-snin disgħin.
Biex inżidu l-użu tal-ispettru fil-bandwidth, irridu nibdew minn żewġ aspetti: wieħed huwa li nużaw it-teknoloġija biex nersqu lejn il-limitu ta' Shannon, iżda ż-żieda fl-effiċjenza tal-ispettru żiedet ir-rekwiżiti għall-proporzjon tat-telekomunikazzjoni għall-istorbju, u b'hekk naqqset id-distanza tat-trażmissjoni; l-ieħor huwa li nagħmlu użu sħiħ mill-fażi, Il-kapaċità tal-ġarr tal-informazzjoni tal-istat tal-polarizzazzjoni tintuża għat-trażmissjoni, li hija s-sistema ta' komunikazzjoni ottika koerenti tat-tieni ġenerazzjoni.
Is-sistema ta' komunikazzjoni ottika koerenti tat-tieni ġenerazzjoni tuża mixer ottiku għad-detezzjoni intradina, u tadotta riċeviment ta' diversità tal-polarizzazzjoni, jiġifieri, fit-tarf li jirċievi, id-dawl tas-sinjal u d-dawl tal-oxxillatur lokali huma dekomposti f'żewġ raġġi ta' dawl li l-istati ta' polarizzazzjoni tagħhom huma ortogonali għal xulxin. B'dan il-mod, tista' tinkiseb riċeviment insensittiv għall-polarizzazzjoni. Barra minn hekk, għandu jiġi rrimarkat li f'dan il-ħin, it-traċċar tal-frekwenza, l-irkupru tal-fażi tat-trasportatur, l-ekwalizzazzjoni, is-sinkronizzazzjoni, it-traċċar tal-polarizzazzjoni u d-demultiplexing fit-tarf li jirċievi jistgħu kollha jitlestew permezz tat-teknoloġija tal-ipproċessar tas-sinjali diġitali (DSP), li tissimplifika ħafna d-disinn tal-ħardwer tar-riċevitur, u ttejjeb il-kapaċità ta' rkupru tas-sinjali.
Xi Sfidi u Konsiderazzjonijiet li Qed Jiffaċċjaw l-Iżvilupp tat-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni bil-Fibra Ottika
Permezz tal-applikazzjoni ta' diversi teknoloġiji, iċ-ċrieki akkademiċi u l-industrija bażikament laħqu l-limitu tal-effiċjenza spettrali tas-sistema ta' komunikazzjoni tal-fibra ottika. Biex tkompli tiżdied il-kapaċità ta' trasmissjoni, dan jista' jinkiseb biss billi tiżdied il-bandwidth tas-sistema B (kapaċità li tiżdied b'mod lineari) jew billi jiżdied il-proporzjon sinjal-ħoss. Id-diskussjoni speċifika hija kif ġej.
1. Soluzzjoni biex tiżdied il-qawwa tat-trażmissjoni
Peress li l-effett mhux lineari kkawżat minn trasmissjoni ta' qawwa għolja jista' jitnaqqas billi tiżdied kif suppost iż-żona effettiva tas-sezzjoni trasversali tal-fibra, hija soluzzjoni biex tiżdied il-qawwa li tintuża fibra b'modalità żgħira minflok fibra b'modalità waħda għat-trasmissjoni. Barra minn hekk, l-aktar soluzzjoni komuni attwali għall-effetti mhux lineari hija li jintuża l-algoritmu ta' backpropagation diġitali (DBP), iżda t-titjib tal-prestazzjoni tal-algoritmu se jwassal għal żieda fil-kumplessità komputazzjonali. Riċentement, ir-riċerka tat-teknoloġija tat-tagħlim awtomatiku fil-kumpensazzjoni mhux lineari wriet prospett tajjeb ta' applikazzjoni, li jnaqqas ħafna l-kumplessità tal-algoritmu, għalhekk id-disinn tas-sistema DBP jista' jiġi assistit mit-tagħlim awtomatiku fil-futur.
2. Żid il-bandwidth tal-amplifikatur ottiku
Iż-żieda tal-bandwidth tista' tkisser il-limitazzjoni tal-firxa tal-frekwenza tal-EDFA. Minbarra l-C-band u l-L-band, l-S-band tista' wkoll tiġi inkluża fil-firxa tal-applikazzjoni, u l-amplifikatur SOA jew Raman jista' jintuża għall-amplifikazzjoni. Madankollu, il-fibra ottika eżistenti għandha telf kbir fil-firxiet ta' frekwenza għajr il-S-band, u huwa meħtieġ li jiġi ddisinjat tip ġdid ta' fibra ottika biex jitnaqqas it-telf tat-trażmissjoni. Iżda għall-bqija tal-firxiet, it-teknoloġija tal-amplifikazzjoni ottika disponibbli kummerċjalment hija wkoll sfida.
3. Riċerka dwar fibra ottika b'telf ta' trasmissjoni baxx
Ir-riċerka dwar il-fibra b'telf baxx ta' trasmissjoni hija waħda mill-aktar kwistjonijiet kritiċi f'dan il-qasam. Il-fibra vojta minn ġewwa (HCF) għandha l-possibbiltà ta' telf ta' trasmissjoni aktar baxx, li jnaqqas id-dewmien fil-ħin tat-trasmissjoni tal-fibra u jista' jelimina l-problema mhux lineari tal-fibra sa ċertu punt.
4. Riċerka dwar teknoloġiji relatati mal-multiplexing tad-diviżjoni tal-ispazju
It-teknoloġija tal-multiplexing space-division hija soluzzjoni effettiva biex tiżdied il-kapaċità ta' fibra waħda. Speċifikament, fibra ottika multi-core tintuża għat-trażmissjoni, u l-kapaċità ta' fibra waħda hija rduppjata. Il-kwistjoni ewlenija f'dan ir-rigward hija jekk hemmx amplifikatur ottiku b'effiċjenza ogħla, inkella jista' jkun ekwivalenti biss għal fibri ottiċi multipli single-core; bl-użu tat-teknoloġija tal-multiplexing mode-division inkluż il-mod ta' polarizzazzjoni lineari, raġġ OAM ibbażat fuq is-singularità tal-fażi u raġġ vettorjali ċilindriku bbażat fuq is-singularità tal-polarizzazzjoni, teknoloġija bħal din tista' tipprovdi grad ġdid ta' libertà u ttejjeb il-kapaċità tas-sistemi ta' komunikazzjoni ottika. Għandha prospetti wesgħin ta' applikazzjoni fit-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika, iżda r-riċerka dwar amplifikaturi ottiċi relatati hija wkoll sfida. Barra minn hekk, kif tibbilanċja l-kumplessità tas-sistema kkawżata mid-dewmien tal-grupp tal-modalità differenzjali u t-teknoloġija ta' ekwalizzazzjoni diġitali b'input multiplu b'output multiplu hija wkoll denja ta' attenzjoni.
Prospetti għall-Iżvilupp tat-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni bil-Fibra Ottika
It-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-fibra ottika żviluppat mit-trażmissjoni inizjali b'veloċità baxxa għat-trażmissjoni attwali b'veloċità għolja, u saret waħda mit-teknoloġiji ewlenin li jappoġġjaw is-soċjetà tal-informazzjoni, u ffurmat dixxiplina u qasam soċjali enormi. Fil-futur, hekk kif id-domanda tas-soċjetà għat-trażmissjoni tal-informazzjoni tkompli tiżdied, is-sistemi ta' komunikazzjoni bil-fibra ottika u t-teknoloġiji tan-netwerk se jevolvu lejn kapaċità ultra-kbira, intelliġenza u integrazzjoni. Filwaqt li jtejbu l-prestazzjoni tat-trażmissjoni, se jkomplu jnaqqsu l-ispejjeż u jservu l-għajxien tan-nies u jgħinu lill-pajjiż jibni l-informazzjoni. Is-soċjetà tal-informazzjoni għandha rwol importanti. CeiTa kkooperat ma' numru ta' organizzazzjonijiet ta' diżastri naturali, li jistgħu jbassru twissijiet ta' sigurtà reġjonali bħal terremoti, għargħar u tsunamis. Jeħtieġ biss li tkun konnessa mal-ONU ta' CeiTa. Meta jseħħ diżastru naturali, l-istazzjon tat-terremoti joħroġ twissija bikrija. It-terminal taħt l-Allarmi tal-ONU se jkun sinkronizzat.
(1) Netwerk ottiku intelliġenti
Meta mqabbla mas-sistema ta' komunikazzjoni mingħajr fili, is-sistema ta' komunikazzjoni ottika u n-netwerk tan-netwerk ottiku intelliġenti għadhom fl-istadju inizjali f'termini ta' konfigurazzjoni tan-netwerk, manutenzjoni tan-netwerk u dijanjosi ta' ħsarat, u l-grad ta' intelliġenza mhux biżżejjed. Minħabba l-kapaċità enormi ta' fibra waħda, l-okkorrenza ta' kwalunkwe ħsara fil-fibra se jkollha impatt kbir fuq l-ekonomija u s-soċjetà. Għalhekk, il-monitoraġġ tal-parametri tan-netwerk huwa importanti ħafna għall-iżvilupp ta' netwerks intelliġenti futuri. Id-direzzjonijiet ta' riċerka li jeħtieġ li jingħataw attenzjoni f'dan l-aspett fil-futur jinkludu: sistema ta' monitoraġġ tal-parametri tas-sistema bbażata fuq teknoloġija koerenti simplifikata u tagħlim awtomatiku, teknoloġija ta' monitoraġġ tal-kwantità fiżika bbażata fuq analiżi tas-sinjali koerenti u riflessjoni tad-dominju tal-ħin ottiku sensittiva għall-fażi.
(2) Teknoloġija u sistema integrati
L-iskop ewlieni tal-integrazzjoni tal-apparat huwa li jitnaqqsu l-ispejjeż. Fit-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika, it-trażmissjoni ta' sinjali b'veloċità għolja fuq distanzi qosra tista' tiġi realizzata permezz ta' riġenerazzjoni kontinwa tas-sinjali. Madankollu, minħabba l-problemi tal-irkupru tal-istat tal-fażi u tal-polarizzazzjoni, l-integrazzjoni ta' sistemi koerenti għadha relattivament diffiċli. Barra minn hekk, jekk sistema ottika-elettrika-ottika integrata fuq skala kbira tista' tiġi realizzata, il-kapaċità tas-sistema titjieb ukoll b'mod sinifikanti. Madankollu, minħabba fatturi bħal effiċjenza teknika baxxa, kumplessità għolja, u diffikultà fl-integrazzjoni, huwa impossibbli li jiġu promossi b'mod wiesa' sinjali ottiċi kollha bħal 2R ottiċi kollha (amplifikazzjoni mill-ġdid, iffurmar mill-ġdid), 3R (amplifikazzjoni mill-ġdid, ħin mill-ġdid, u iffurmar mill-ġdid) fil-qasam tat-teknoloġija tal-ipproċessar tal-komunikazzjonijiet ottiċi. Għalhekk, f'termini ta' teknoloġija u sistemi ta' integrazzjoni, id-direzzjonijiet futuri tar-riċerka huma kif ġej: Għalkemm ir-riċerka eżistenti dwar sistemi ta' multiplexing tad-diviżjoni tal-ispazju hija relattivament rikka, il-komponenti ewlenin tas-sistemi ta' multiplexing tad-diviżjoni tal-ispazju għadhom ma kisbux avvanzi teknoloġiċi fl-akkademja u l-industrija, u huwa meħtieġ aktar tisħiħ. Riċerka, bħal lejżers u modulaturi integrati, riċevituri integrati bidimensjonali, amplifikaturi ottiċi integrati b'effiċjenza għolja fl-enerġija, eċċ.; tipi ġodda ta' fibri ottiċi jistgħu jespandu b'mod sinifikanti l-bandwidth tas-sistema, iżda għad hemm bżonn ta' aktar riċerka biex jiġi żgurat li l-prestazzjoni komprensiva tagħhom u l-proċessi tal-manifattura jistgħu jilħqu l-livell eżistenti ta' fibra b'modalità waħda; studja diversi apparati li jistgħu jintużaw mal-fibra l-ġdida fil-link tal-komunikazzjoni.
(3) Apparati ta' komunikazzjoni ottika
Fl-apparati tal-komunikazzjoni ottika, ir-riċerka u l-iżvilupp ta' apparati fotoniċi tas-silikon kisbu riżultati inizjali. Madankollu, fil-preżent, ir-riċerka domestika relatata hija prinċipalment ibbażata fuq apparati passivi, u r-riċerka fuq apparati attivi hija relattivament dgħajfa. F'termini ta' apparati tal-komunikazzjoni ottika, id-direzzjonijiet futuri tar-riċerka jinkludu: riċerka dwar l-integrazzjoni ta' apparati attivi u apparati ottiċi tas-silikon; riċerka dwar it-teknoloġija tal-integrazzjoni ta' apparati ottiċi mhux tas-silikon, bħar-riċerka dwar it-teknoloġija tal-integrazzjoni ta' materjali u sottostrati III-V; żvilupp ulterjuri ta' riċerka u żvilupp ta' apparati ġodda. Segwitu, bħal waveguide ottika integrata tan-nijobat tal-litju bil-vantaġġi ta' veloċità għolja u konsum baxx ta' enerġija.
Ħin tal-posta: 03 ta' Awwissu 2023
