Mhux twil ilu, il-folja tat-tweġiba ta 'nofs is-sena għall-iżvilupp konġunt ta' Hengqin bejn Zhuhai u l-Makaw kienet qed tiżvolġi bil-mod. Waħda mill-fibri ottiċi transkonfinali ġibdet l-attenzjoni. Għadda minn Zhuhai u l-Makaw biex tirrealizza l-interkonnessjoni tal-qawwa tal-kompjuter u l-qsim tar-riżorsi mill-Makaw sa Hengqin, u tibni kanal ta 'informazzjoni. Shanghai qed tippromwovi wkoll il-proġett ta 'aġġornament u trasformazzjoni tan-netwerk ta' komunikazzjoni kollha tal-fibra "ottika f'dahar tar-ram" 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, kif tittejjeb il-kapaċità tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika saret problema urġenti li għandha tiġi solvuta.
Minn meta dehret it-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika, ġabet bidliet kbar fl-oqsma tax-xjenza u t-teknoloġija u s-soċjetà. Bħala applikazzjoni importanti tat-teknoloġija tal-lejżer, it-teknoloġija tal-informazzjoni tal-lejżer rappreżentata mit-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika bniet il-qafas tan-netwerk modern tal-komunikazzjoni u saret parti importanti mit-trażmissjoni tal-informazzjoni. It-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika hija forza importanti tal-ġarr tad-dinja attwali tal-Internet, u hija wkoll waħda mit-teknoloġiji ewlenin tal-era tal-informazzjoni.
Bl-emerġenza kontinwa ta 'diversi teknoloġiji emerġenti bħall-Internet tal-Oġġetti, dejta kbira, realtà virtwali, intelliġenza artifiċjali (AI), komunikazzjonijiet mobbli tal-ħames ġenerazzjoni (5G) u teknoloġiji oħra, jitqiegħdu talbiet ogħla fuq l-iskambju u t-trażmissjoni tal-informazzjoni. Skont id-dejta tar-riċerka maħruġa minn Cisco fl-2019, it-traffiku tal-IP annwali globali se jiżdied minn 1.5ZB (1ZB=1021B) fl-2017 għal 4.8ZB fl-2022, b'rata ta 'tkabbir annwali kompost ta' 26%. Quddiem it-tendenza tat-tkabbir ta 'traffiku għoli, il-komunikazzjoni tal-fibra ottika, bħala l-aktar parti sinsla tan-netwerk ta' komunikazzjoni, hija taħt pressjoni tremenda biex taġġorna. Sistemi u netwerks ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika ta' veloċità għolja u ta 'kapaċità kbira se jkunu d-direzzjoni tal-iżvilupp mainstream tat-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika.
Storja ta 'żvilupp u Status ta' Riċerka tat-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni tal-Fibra Ottika
L-ewwel laser ruby ġie żviluppat fl-1960, wara l-iskoperta ta 'kif il-lejżers jaħdmu minn Arthur Showlow u Charles Townes fl-1958. Imbagħad, fl-1970, l-ewwel laser semikonduttur AlGaAs kapaċi li jaħdem kontinwu f'temperatura tal-kamra ġie żviluppat b'suċċess, u fl-1977, il-lejżer semikonduttur ġie realizzat li jaħdem kontinwament għal għexieren ta 'eluf ta' sigħat f'ambjent prattiku.
S'issa, il-lejżers għandhom il-prerekwiżiti għall-komunikazzjoni kummerċjali tal-fibra ottika. Mill-bidu tal-invenzjoni tal-lejżer, l-inventuri għarfu l-applikazzjoni potenzjali importanti tagħha fil-qasam tal-komunikazzjoni. Madankollu, hemm żewġ nuqqasijiet ovvji fit-teknoloġija tal-komunikazzjoni bil-lejżer: waħda hija li se jintilef ammont kbir ta 'enerġija minħabba d-diverġenza tar-raġġ tal-lejżer; l-oħra hija 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, waveguide ottiku adattat huwa 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 għal waveguides. 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 ta 'enerġija fil-fibra ottika prinċipalment ġej mill-assorbiment tad-dawl minn impuritajiet fil-materjali tal-ħġieġ, għalhekk il-purifikazzjoni tal-materjal hija ċ-ċavetta biex jitnaqqas it-telf tal-fibra ottika Ċavetta, u rrimarka wkoll li t-trażmissjoni b'mod wieħed huwa importanti biex tinżamm prestazzjoni tajba ta 'komunikazzjoni.
Fl-1970, Corning Glass Company żviluppat fibra ottika multimode bbażata fuq il-kwarz b'telf ta 'madwar 20dB/km skond is-suġġeriment ta' purifikazzjoni ta 'Dr Kao, li tagħmel il-fibra ottika realtà għall-midja tat-trażmissjoni tal-komunikazzjoni. Wara riċerka u żvilupp kontinwi, it-telf ta 'fibri ottiċi bbażati fuq il-kwarz resaq lejn il-limitu teoretiku. S'issa, il-kundizzjonijiet tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika ġew sodisfatti bis-sħiħ.
Sistemi ta 'komunikazzjoni bikrija tal-fibra ottika kollha adottaw il-metodu li jirċievi ta' skoperta diretta. Dan huwa metodu ta 'komunikazzjoni tal-fibra ottika relattivament sempliċi. PD huwa ditekter tal-liġi kwadra, u tista 'tiġi skoperta biss l-intensità tas-sinjal ottiku. Dan il-metodu ta 'riċeviment ta' sejbien dirett kompla mill-ewwel ġenerazzjoni ta 'teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika fis-snin sebgħin sal-bidu tad-disgħinijiet.
Biex tiżdied l-użu tal-ispettru fi ħdan il-bandwidth, għandna bżonn nibdew minn żewġ aspetti: wieħed huwa li tuża t-teknoloġija biex toqrob il-limitu ta 'Shannon, iżda ż-żieda fl-effiċjenza tal-ispettru żiedet ir-rekwiżiti għall-proporzjon tat-telekomunikazzjoni għall-istorbju, u b'hekk tnaqqas il- distanza ta' trażmissjoni; l-ieħor huwa li tagħmel 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 għall-iskoperta intradyne, u tadotta riċeviment tad-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 tal-polarizzazzjoni tagħhom huma ortogonali lil xulxin. B'dan il-mod, jista 'jinkiseb riċeviment insensittiv għall-polarizzazzjoni. Barra minn hekk, għandu jiġi rrimarkat li f'dan iż-żmien, it-traċċar tal-frekwenza, l-irkupru tal-fażi tal-ġarr, l-ekwalizzazzjoni, is-sinkronizzazzjoni, it-traċċar tal-polarizzazzjoni u d-demultiplexing fit-tarf li jirċievi kollha jistgħu jitlestew permezz tat-teknoloġija tal-ipproċessar tas-sinjali diġitali (DSP), li tissimplifika ħafna l-ħardwer disinn tar-riċevitur, u kapaċità mtejba ta 'rkupru tas-sinjal.
Xi Sfidi u Konsiderazzjonijiet li Niffaċċjaw l-Iżvilupp tat-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni tal-Fibra Ottika
Permezz tal-applikazzjoni ta 'diversi teknoloġiji, iċ-ċrieki akkademiċi u l-industrija bażikament laħqu l-limitu tal-effiċjenza spettrali tas-sistema tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika. Biex tkompli tiżdied il-kapaċità tat-trażmissjoni, tista 'tinkiseb biss billi tiżdied il-bandwidth tas-sistema B (kapaċità li tiżdied b'mod lineari) jew tiżdied il-proporzjon tas-sinjal għall-ħoss. Id-diskussjoni speċifika hija kif ġej.
1. Soluzzjoni biex tiżdied il-qawwa tat-trasmissjoni
Peress li l-effett mhux lineari ikkawżat minn trasmissjoni ta 'qawwa għolja jista' jitnaqqas billi tiżdied sew iż-żona effettiva tas-sezzjoni trasversali tal-fibra, hija soluzzjoni biex tiżdied il-qawwa biex tuża fibra ta 'modalità ftit minflok fibra ta' modalità waħda għat-trasmissjoni. Barra minn hekk, is-soluzzjoni attwali l-aktar komuni għall-effetti mhux lineari hija li tuża 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 tal-magni fil-kumpens mhux lineari wriet prospett ta 'applikazzjoni tajjeb, li jnaqqas ħafna l-kumplessità tal-algoritmu, għalhekk id-disinn tas-sistema DBP jista' jkun assistit minn tagħlim bil-magni fil-futur.
2. Żid il-bandwidth tal-amplifikatur ottiku
Iż-żieda fil-bandwidth tista' tkisser il-limitazzjoni tal-firxa tal-frekwenza tal-EDFA. Minbarra l-C-band u L-band, l-S-band tista 'wkoll tiġi inkluża fil-firxa ta' applikazzjoni, u l-amplifikatur SOA jew Raman jista 'jintuża għall-amplifikazzjoni. Madankollu, il-fibra ottika eżistenti għandha telf kbir fil-meded ta 'frekwenza minbarra l-medda S, u huwa meħtieġ li jiġi ddisinjat tip ġdid ta' fibra ottika biex jitnaqqas it-telf ta 'trażmissjoni. Iżda għall-bqija tal-meded, it-teknoloġija ta 'amplifikazzjoni ottika disponibbli kummerċjalment hija wkoll sfida.
3. Riċerka dwar fibra ottika b'telf baxx ta 'trasmissjoni
Ir-riċerka dwar il-fibra b'telf ta 'trasmissjoni baxx hija waħda mill-aktar kwistjonijiet kritiċi f'dan il-qasam. Il-fibra tal-qalba vojta (HCF) għandha l-possibbiltà ta 'telf ta' trasmissjoni aktar baxx, li tnaqqas id-dewmien ta 'żmien tat-trażmissjoni tal-fibra u tista' telimina l-problema mhux lineari tal-fibra fil-biċċa l-kbira.
4. Riċerka dwar teknoloġiji relatati mal-multiplexing tad-diviżjoni spazjali
It-teknoloġija tal-multiplexing tad-diviżjoni tal-ispazju hija soluzzjoni effettiva biex tiżdied il-kapaċità ta 'fibra waħda. Speċifikament, fibra ottika b'ħafna qalba 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 biss ekwivalenti għal fibri ottiċi b'qalba waħda multipli; bl-użu tat-teknoloġija tal-multiplexing tal-mod-diviżjoni inkluż il-mod ta 'polarizzazzjoni lineari, raġġ OAM ibbażat fuq singularità tal-fażi u raġġ tal-vettur ċilindriku bbażat fuq singularità tal-polarizzazzjoni, teknoloġija bħal din tista' tkun Multiplexing tar-raġġ jipprovdi grad ġdid ta 'libertà u jtejjeb il-kapaċità tas-sistemi ta' komunikazzjoni ottika. Għandha prospetti wiesgħa 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'ħafna dħul u output multipli hija wkoll denja ta' attenzjoni.
Prospetti għall-Iżvilupp tat-Teknoloġija tal-Komunikazzjoni tal-Fibra Ottika
It-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika żviluppat mit-trasmissjoni ta 'veloċità baxxa inizjali għat-trasmissjoni ta' veloċità għolja attwali, u saret waħda mit-teknoloġiji tas-sinsla li tappoġġja s-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 tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika u t-teknoloġiji tan-netwerk se jevolvu lejn kapaċità, intelliġenza u integrazzjoni ultra-kbar. 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 għandha rwol importanti. CeiTa ikkooperat ma 'numru ta' organizzazzjonijiet ta 'diżastri naturali, li jistgħu jbassru twissijiet ta' sikurezza reġjonali bħal terremoti, għargħar u tsunami. Jeħtieġ biss li jkun konness mal-ONU tas-CeiTa. Meta jseħħ diżastru naturali, l-istazzjon tat-terremot joħroġ twissija bikrija. It-terminal taħt l-Allerti 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 tal-ħsarat, u l-grad ta' intelliġenza huwa insuffiċjenti. Minħabba l-kapaċità enormi ta 'fibra waħda, l-okkorrenza ta' kwalunkwe falliment tal-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 tingħata attenzjoni f'dan l-aspett fil-futur jinkludu: sistema ta' monitoraġġ tal-parametri tas-sistema bbażata fuq teknoloġija koerenti simplifikata u tagħlim tal-magni, teknoloġija ta 'monitoraġġ tal-kwantità fiżika bbażata fuq analiżi tas-sinjali koerenti u riflessjoni tal-ħin ottiku sensittiv għall-fażi.
(2) Teknoloġija u sistema integrati
L-għan ewlieni tal-integrazzjoni tal-apparat huwa li jitnaqqsu l-ispejjeż. Fit-teknoloġija tal-komunikazzjoni tal-fibra ottika, it-trasmissjoni ta 'veloċità għolja fuq distanza qasira ta' sinjali tista 'tiġi realizzata permezz ta' riġenerazzjoni kontinwa tas-sinjali. Madankollu, minħabba l-problemi tal-fażi u l-irkupru tal-istat 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 kollha ottiċi bħal 2R kollha ottiċi (amplifikazzjoni mill-ġdid, iffurmar mill-ġdid), 3R (amplifikazzjoni mill-ġdid). , re-timing, u ri-shaping) fil-qasam tal-komunikazzjonijiet ottiċi. teknoloġija tal-ipproċessar. Għalhekk, f'termini ta 'teknoloġija u sistemi ta' integrazzjoni, id-direzzjonijiet ta 'riċerka futuri huma kif ġej: Għalkemm ir-riċerka eżistenti dwar is-sistemi ta' multiplexing tad-diviżjoni spazjali hija relattivament għanja, il-komponenti ewlenin tas-sistemi tal-multiplexing tad-diviżjoni spazjali għadhom ma kisbux skoperti teknoloġiċi fl-akkademja u l-industrija, u hemm bżonn ta' 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 u l-proċessi tal-manifattura tagħhom jistgħu jilħqu l-uniku eżistenti Il-livell tal-fibra tal-modalità; Studja diversi apparati li jistgħu jintużaw mal-fibra l-ġdida fil-link tal-komunikazzjoni.
(3) Apparat ta 'komunikazzjoni ottika
F'apparati ta '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 apparat passiv, u r-riċerka fuq apparati attivi hija relattivament dgħajfa. F'termini ta 'apparati ta' komunikazzjoni ottika, id-direzzjonijiet ta 'riċerka futura jinkludu: riċerka ta' integrazzjoni ta 'apparati attivi u apparati ottiċi tas-silikon; riċerka dwar teknoloġija ta 'integrazzjoni ta' apparati ottiċi mhux tas-silikon, bħal riċerka dwar teknoloġija ta 'integrazzjoni ta' materjali u sottostrati III-V; żvilupp ulterjuri ta 'riċerka u żvilupp ta' apparat ġdid. Segwitu, bħall-waveguide ottiku integrat tal-litju niobate bil-vantaġġi ta 'veloċità għolja u konsum baxx ta' enerġija.
Ħin tal-post: Awissu-03-2023
