Не тако давно, средином године се полако развијао лист одговора за заједнички развој Хенгћина између Џухаја и Макаа. Пажњу је привукло једно од прекограничних оптичких влакана. Прошао је кроз Џухај и Макао да би остварио интерконекцију рачунарске снаге и дељење ресурса од Макаа до Хенгћина, и изградио информациони канал. Шангај такође промовише пројекат надоградње и трансформације „оптичке у бакар назад“ комуникационе мреже са свим влакнима како би се обезбедио висококвалитетни економски развој и боље комуникационе услуге за становнике.
Са брзим развојем интернет технологије, потражња корисника за интернет саобраћајем расте из дана у дан, како побољшати капацитет комуникације оптичким влакнима постао је хитан проблем који треба решити.
Од појаве комуникационе технологије оптичких влакана, она је донела велике промене у области науке и технологије и друштва. Као значајна примена ласерске технологије, ласерска информациона технологија коју представља комуникациона технологија оптичких влакана изградила је оквир савремене комуникационе мреже и постала важан део преноса информација. Комуникациона технологија оптичких влакана је важна носива снага садашњег света Интернета, а такође је и једна од кључних технологија информационог доба.
Уз континуирано појављивање различитих технологија у настајању као што су Интернет ствари, велики подаци, виртуелна стварност, вештачка интелигенција (АИ), пета генерација мобилних комуникација (5Г) и друге технологије, постављају се све већи захтеви за размену и пренос информација. Према подацима истраживања које је Цисцо објавио 2019. године, глобални годишњи ИП саобраћај ће се повећати са 1,5ЗБ (1ЗБ=1021Б) у 2017. на 4,8ЗБ у 2022. години, са комбинованом годишњом стопом раста од 26%. Суочена са трендом раста великог саобраћаја, комуникација путем оптичких влакана, као најважнији део комуникационе мреже, налази се под огромним притиском да се надогради. Брзи комуникациони системи и мреже са оптичким влакнима великог капацитета биће главни правац развоја комуникационе технологије оптичких влакана.
Историја развоја и статус истраживања комуникационе технологије оптичких влакана
Први рубин ласер је развијен 1960. године, након открића како ласери раде од стране Артура Шолоуа и Чарлса Таунса 1958. Затим, 1970. године, успешно је развијен први АлГаАс полупроводнички ласер способан за континуиран рад на собној температури, а 1977. полупроводнички ласер је реализован да ради непрекидно десетине хиљада сати у практичном окружењу.
До сада су ласери имали предуслове за комерцијалну комуникацију оптичким влакнима. Од самог почетка проналаска ласера, проналазачи су препознали његову важну потенцијалну примену у области комуникација. Међутим, постоје два очигледна недостатка у технологији ласерске комуникације: један је да ће се велика количина енергије изгубити због дивергенције ласерског зрака; други је да на то у великој мери утиче окружење примене, као што је примена у атмосферском окружењу биће значајно подложна променама временских услова. Због тога је за ласерску комуникацију веома важан одговарајући оптички таласовод.
Оптичко влакно које се користи за комуникацију које је предложио др Као Кунг, добитник Нобелове награде за физику, задовољава потребе ласерске комуникационе технологије за таласоводе. Он је предложио да Раилеигхов губитак расејања стакленог оптичког влакна може бити веома низак (мање од 20 дБ/км), а губитак снаге у оптичким влакнима углавном долази од апсорпције светлости нечистоћама у стакленим материјалима, тако да је пречишћавање материјала кључ за смањење губитка оптичких влакана Кеи, а такође је истакао да је пренос у једном режиму важан за одржавање добрих перформанси комуникације.
Године 1970. компанија Цорнинг Гласс Цомпани развила је вишемодно оптичко влакно засновано на кварцу са губитком од око 20 дБ/км према предлогу за пречишћавање др Каоа, чиме је оптичко влакно постало стварност за медије за пренос комуникације. Након континуираног истраживања и развоја, губитак оптичких влакана на бази кварца приближио се теоријској граници. До сада су услови комуникације оптичким влакнима били у потпуности задовољени.
Сви рани комуникациони системи са оптичким влакнима усвојили су пријемни метод директне детекције. Ово је релативно једноставан метод комуникације оптичким влакнима. ПД је детектор квадратног закона и може се детектовати само интензитет оптичког сигнала. Овај метод пријема директне детекције настављен је од прве генерације комуникационе технологије са оптичким влакнима 1970-их до раних 1990-их.
Да бисмо повећали искоришћеност спектра унутар пропусног опсега, морамо да почнемо од два аспекта: један је да користимо технологију за приближавање Шеноновој граници, али је повећање ефикасности спектра повећало захтеве за односом телекомуникација-шум, чиме се смањује даљина преноса; други је да се у потпуности искористи фаза. Капацитет преноса информација поларизационог стања се користи за пренос, што је друга генерација кохерентног оптичког комуникационог система.
Кохерентни оптички комуникациони систем друге генерације користи оптички миксер за интрадинску детекцију и прихвата пријем поларизационог диверзитета, то јест, на крају пријема сигнална светлост и светлост локалног осцилатора се разлажу у два снопа светлости чија су поларизациона стања ортогонална. једни другима. На овај начин се може постићи пријем неосетљив на поларизацију. Поред тога, треба истаћи да се у овом тренутку праћење фреквенције, опоравак фазе носиоца, изједначавање, синхронизација, праћење поларизације и демултиплексирање на крају пријема могу завршити технологијом дигиталне обраде сигнала (ДСП), што у великој мери поједностављује хардвер дизајн пријемника и побољшана способност опоравка сигнала.
Неки изазови и разматрања са којима се суочава развој комуникационе технологије оптичких влакана
Применом различитих технологија, академски кругови и индустрија су у основи достигли границу спектралне ефикасности комуникационог система оптичких влакана. Да би се наставио са повећањем преносног капацитета, то се може постићи само повећањем пропусног опсега система Б (линеарно повећање капацитета) или повећањем односа сигнал-шум. Конкретна дискусија је следећа.
1. Решење за повећање снаге преноса
Пошто се нелинеарни ефекат изазван преносом велике снаге може смањити правилним повећањем ефективне површине попречног пресека влакна, решење је да се повећа снага коришћењем маломодних влакана уместо једномодних за пренос. Поред тога, тренутно најчешће решење за нелинеарне ефекте је коришћење алгоритма дигиталног повратног ширења (ДБП), али ће побољшање перформанси алгоритма довести до повећања сложености рачунара. Недавно је истраживање технологије машинског учења у нелинеарној компензацији показало добре изгледе за примену, што у великој мери смањује комплексност алгоритма, тако да дизајн ДБП система може бити потпомогнут машинским учењем у будућности.
2. Повећајте пропусни опсег оптичког појачала
Повећање пропусног опсега може пробити ограничење фреквентног опсега ЕДФА. Поред Ц-опсега и Л-опсега, у опсег примене се може укључити и С-опсег, а за појачање се може користити СОА или Раман појачало. Међутим, постојеће оптичко влакно има велики губитак у фреквентним опсезима осим у С-опсегу, и неопходно је дизајнирати нови тип оптичког влакна да би се смањио губитак преноса. Али за остале опсеге, комерцијално доступна технологија оптичког појачања такође представља изазов.
3. Истраживање оптичких влакана са малим губицима у преносу
Истраживање влакана са малим губицима у преносу је једно од најкритичнијих питања у овој области. Влакна са шупљим језгром (ХЦФ) имају могућност мањег губитка преноса, што ће смањити временско кашњење преноса влакана и може у великој мери елиминисати нелинеарни проблем влакана.
4. Истраживање о технологијама везаним за мултиплексирање свемирске поделе
Технологија мултиплексирања са поделом простора је ефикасно решење за повећање капацитета једног влакна. Конкретно, за пренос се користи вишејезгарно оптичко влакно, а капацитет једног влакна је удвостручен. Кључно питање у овом погледу је да ли постоји оптичко појачало веће ефикасности. , иначе може бити еквивалентан само вишеструким једножилним оптичким влакнима; користећи технологију мултиплексирања са поделом по моду укључујући режим линеарне поларизације, ОАМ сноп заснован на фазној сингуларности и цилиндрични векторски сноп заснован на сингуларности поларизације, таква технологија може бити Мултиплексирање снопа пружа нови степен слободе и побољшава капацитет оптичких комуникационих система. Има широке изгледе за примену у технологији комуникације са оптичким влакнима, али истраживање сродних оптичких појачала је такође изазов. Поред тога, вреди пажње и како уравнотежити сложеност система узроковану групним кашњењем диференцијалног режима и технологијом дигиталног еквилизације са више улаза и више излаза.
Изгледи за развој комуникационе технологије оптичких влакана
Комуникациона технологија оптичких влакана развила се од првобитног преноса мале брзине до садашњег преноса велике брзине, и постала је једна од технологија окоснице која подржава информационо друштво, и формирала је огромну дисциплину и друштвено поље. У будућности, како потражња друштва за преносом информација наставља да расте, комуникациони системи оптичких влакана и мрежне технологије ће еволуирати ка ултра-великом капацитету, интелигенцији и интеграцији. Док побољшавају перформансе преноса, они ће наставити да смањују трошкове и служе за живот људи и помажу земљи да изгради информације. друштво игра важну улогу. ЦеиТа је сарађивао са бројним организацијама за природне катастрофе, које могу предвидети регионална безбедносна упозорења као што су земљотреси, поплаве и цунами. Само треба да буде повезан са ОНУ-ом ЦеиТа. Када дође до природне катастрофе, земљотресна станица ће издати рано упозорење. Терминал под ОНУ упозорењима ће бити синхронизован.
(1) Интелигентна оптичка мрежа
У поређењу са бежичним комуникационим системом, оптички комуникациони систем и мрежа интелигентне оптичке мреже су још увек у почетној фази у погледу конфигурације мреже, одржавања мреже и дијагнозе квара, а степен интелигенције је недовољан. Због огромног капацитета једног влакна, појава било каквог квара влакна имаће велики утицај на привреду и друштво. Због тога је праћење параметара мреже веома важно за развој будућих интелигентних мрежа. Правци истраживања на које треба обратити пажњу у овом аспекту у будућности обухватају: систем праћења параметара система заснован на поједностављеној кохерентној технологији и машинском учењу, технологију праћења физичких величина засновану на кохерентној анализи сигнала и фазно осетљивој оптичкој рефлексији у временском домену.
(2) Интегрисана технологија и систем
Основна сврха интеграције уређаја је смањење трошкова. У технологији комуникације оптичким влакнима, пренос сигнала велике брзине на кратке удаљености може се реализовати кроз континуирану регенерацију сигнала. Међутим, због проблема опоравка фазе и поларизационог стања, интеграција кохерентних система је и даље релативно тешка. Поред тога, ако се може реализовати велики интегрисани оптичко-електрично-оптички систем, капацитет система ће такође бити значајно побољшан. Међутим, због фактора као што су ниска техничка ефикасност, висока сложеност и потешкоће у интеграцији, немогуће је нашироко промовисати потпуно оптичке сигнале као што су потпуно оптички 2Р (поновно појачавање, преобликовање), 3Р (поновно појачање , ре-тиминг, анд ре-схапинг) у области оптичких комуникација. технологија обраде. Дакле, у погледу технологије и система интеграције, будући правци истраживања су следећи: Иако су постојећа истраживања о системима мултиплексирања свемирске поделе релативно богата, кључне компоненте система мултиплексирања свемирске поделе још увек нису оствариле технолошки напредак у академској и индустријској заједници, а потребно је даље јачање. Истраживања, као што су интегрисани ласери и модулатори, дводимензионални интегрисани пријемници, интегрисани оптички појачивачи високе енергетске ефикасности, итд.; нови типови оптичких влакана могу значајно да прошире системски пропусни опсег, али су и даље потребна даља истраживања како би се осигурало да њихове свеобухватне перформансе и производни процеси могу достићи постојећи ниво једног модалног влакна; проучавају различите уређаје који се могу користити са новим влакном у комуникацијској вези.
(3) Оптички комуникациони уређаји
У оптичким комуникационим уређајима истраживање и развој силицијумских фотонских уређаја постигло је почетне резултате. Међутим, тренутно се домаћа истраживања углавном заснивају на пасивним уређајима, а истраживања на активним уређајима су релативно слаба. У погледу оптичких комуникационих уређаја, будући правци истраживања обухватају: истраживање интеграције активних уређаја и силицијумских оптичких уређаја; истраживања технологије интеграције несилицијумских оптичких уређаја, као што су истраживања технологије интеграције ИИИ-В материјала и супстрата; даљи развој истраживања и развоја нових уређаја. Праћење, као што је интегрисани оптички таласовод од литијум ниобата са предностима велике брзине и ниске потрошње енергије.
Време поста: 03.08.2023
