Dili pa lang dugay, ang tunga-tunga sa tuig nga answer sheet alang sa hiniusang pag-uswag sa Hengqin tali sa Zhuhai ug Macao hinayhinay nga gibuksan. Usa sa mga cross-border optical fibers nakadani sa atensyon. Miagi kini sa Zhuhai ug Macao aron matuman ang computing power interconnection ug resource sharing gikan sa Macao ngadto sa Hengqin, ug magtukod ug information channel. Gipasiugda usab sa Shanghai ang pag-upgrade ug pagbag-o nga proyekto sa "optical into copper back" all-fiber communication network aron masiguro ang taas nga kalidad nga pag-uswag sa ekonomiya ug mas maayong serbisyo sa komunikasyon alang sa mga residente.
Uban sa paspas nga pag-uswag sa teknolohiya sa Internet, ang panginahanglan sa mga tiggamit alang sa trapiko sa Internet nagkadaghan matag adlaw, kung giunsa ang pagpauswag sa kapasidad sa komunikasyon sa optical fiber nahimo nga usa ka dinalian nga problema nga masulbad.
Sukad sa pagpakita sa teknolohiya sa komunikasyon sa optical fiber, nagdala kini mga dagkong pagbag-o sa natad sa syensya ug teknolohiya ug katilingban. Isip usa ka importante nga aplikasyon sa teknolohiya sa laser, ang teknolohiya sa impormasyon sa laser nga girepresentahan sa teknolohiya sa komunikasyon sa optical fiber nagtukod sa gambalay sa modernong network sa komunikasyon ug nahimong importante nga bahin sa pagpasa sa impormasyon. Ang teknolohiya sa komunikasyon sa optical fiber usa ka hinungdanon nga puwersa nga nagdala sa karon nga kalibutan sa Internet, ug usa usab kini sa mga kinauyokan nga teknolohiya sa edad sa kasayuran.
Sa padayon nga pagtumaw sa nagkalain-laing mga bag-ong teknolohiya sama sa Internet of Things, dako nga datos, virtual reality, artificial intelligence (AI), fifth-generation mobile communications (5G) ug uban pang mga teknolohiya, mas taas nga panginahanglan ang gibutang sa information exchange ug transmission. Sumala sa datos sa panukiduki nga gipagawas sa Cisco kaniadtong 2019, ang global nga tinuig nga trapiko sa IP motaas gikan sa 1.5ZB (1ZB=1021B) sa 2017 hangtod sa 4.8ZB sa 2022, nga adunay usa ka compound nga tinuig nga rate sa pagtubo nga 26%. Nag-atubang sa pag-uswag nga uso sa taas nga trapiko, ang komunikasyon sa optical fiber, ingon nga labing backbone nga bahin sa network sa komunikasyon, naa sa ilawom sa grabe nga presyur sa pag-upgrade. Ang high-speed, dako nga kapasidad nga optical fiber communication systems ug networks mao ang mainstream development direction sa optical fiber communication technology.
Kasaysayan sa Pag-uswag ug Status sa Pagpanukiduki sa Optical Fiber Communication Technology
Ang unang ruby laser naugmad niadtong 1960, human sa pagkadiskobre kon sa unsang paagi ang mga laser nagtrabaho ni Arthur Showlow ug Charles Townes niadtong 1958. Unya, sa 1970, ang unang AlGaAs semiconductor laser nga makahimo sa padayon nga operasyon sa temperatura sa lawak malampuson nga naugmad, ug sa 1977, ang semiconductor laser nakaamgo sa pagtrabaho padayon alang sa napulo ka libo ka mga oras sa usa ka praktikal nga palibot.
Sa pagkakaron, ang mga laser adunay mga kinahanglanon alang sa komersyal nga komunikasyon sa optical fiber. Gikan sa sinugdanan sa pag-imbento sa laser, ang mga imbentor miila sa iyang importante nga potensyal nga aplikasyon sa natad sa komunikasyon. Bisan pa, adunay duha ka klaro nga mga kakulangan sa teknolohiya sa komunikasyon sa laser: ang usa mao nga ang usa ka dako nga kantidad sa enerhiya mawala tungod sa pagkalainlain sa laser beam; ang lain mao nga kini apektado kaayo sa aplikasyon palibot, sama sa aplikasyon sa atmospera palibot mahimong kamahinungdanon ubos sa kausaban sa kahimtang sa panahon . Busa, alang sa komunikasyon sa laser, ang usa ka angay nga optical waveguide hinungdanon kaayo.
Ang optical fiber nga gigamit alang sa komunikasyon nga gisugyot ni Dr. Kao Kung, ang Nobel Prize winner sa physics, nagtubag sa mga panginahanglan sa laser communication technology alang sa waveguides. Gisugyot niya nga ang pagkawala sa Rayleigh nga pagkatibulaag sa salamin nga optical fiber mahimong ubos kaayo (dili moubos sa 20 dB/km), ug ang pagkawala sa gahum sa optical fiber nag-una gikan sa pagsuyup sa kahayag pinaagi sa mga hugaw sa mga materyal nga bildo, mao nga ang pagputli sa materyal mao ang yawe. sa pagkunhod sa optical fiber pagkawala Key, ug usab mitudlo nga single-mode transmission mao ang importante sa pagpadayon sa maayo nga komunikasyon performance.
Sa 1970, ang Corning Glass Company nakahimo og usa ka quartz-based multimode optical fiber nga adunay pagkawala sa mga 20dB/km sumala sa sugyot ni Dr. Kao sa pagputli, nga naghimo sa optical fiber nga usa ka kamatuoran alang sa komunikasyon transmission media. Human sa padayon nga panukiduki ug kalamboan, ang pagkawala sa quartz-based optical fibers miduol sa theoretical limit. Sa pagkakaron, ang mga kondisyon sa komunikasyon sa optical fiber hingpit nga natagbaw.
Ang mga sistema sa komunikasyon sa una nga optical fiber tanan nagsagop sa pamaagi sa pagdawat sa direkta nga pag-ila. Kini usa ka medyo yano nga paagi sa komunikasyon sa optical fiber. Ang PD usa ka square law detector, ug ang intensity lang sa optical signal ang mamatikdan. Kining direkta nga paagi sa pagdawat sa pagkakita nagpadayon gikan sa unang henerasyon sa teknolohiya sa komunikasyon sa optical fiber sa 1970s hangtod sa unang bahin sa 1990s.
Aron madugangan ang paggamit sa spectrum sulod sa bandwidth, kinahanglan nga magsugod kita gikan sa duha ka aspeto: ang usa mao ang paggamit sa teknolohiya aron makaduol sa limitasyon sa Shannon, apan ang pagtaas sa kahusayan sa spectrum nagdugang sa mga kinahanglanon alang sa ratio sa telecommunication-to-noise, sa ingon pagkunhod sa gilay-on sa transmission; ang usa mao ang paghimo sa bug-os nga paggamit sa hugna, Ang kapasidad sa pagdala sa impormasyon sa estado sa polarization gigamit alang sa transmission, nga mao ang ikaduhang henerasyon nga coherent optical communication system.
Ang ikaduha nga henerasyon nga coherent optical nga sistema sa komunikasyon naggamit sa usa ka optical mixer alang sa intradyne detection, ug nagsagop sa polarization diversity nga pagdawat, nga mao, sa pagdawat nga katapusan, ang signal nga kahayag ug ang lokal nga oscillator nga kahayag gibuak ngadto sa duha ka sinag sa kahayag kansang polarization estado orthogonal. sa usag usa. Niining paagiha, makab-ot ang polarization-insensitive nga pagdawat. Dugang pa, kini kinahanglan nga ipunting nga niining panahona, ang frequency tracking, carrier phase recovery, equalization, synchronization, polarization tracking ug demultiplexing sa receiving end mahimong makompleto ang tanan pinaagi sa digital signal processing (DSP) nga teknolohiya, nga makapasayon sa hardware. disenyo sa tigdawat, ug gipaayo nga kapabilidad sa pagbawi sa signal.
Pipila ka mga Hagit ug Mga Konsiderasyon nga Giatubang sa Pagpalambo sa Optical Fiber Communication Technology
Pinaagi sa paggamit sa lain-laing mga teknolohiya, ang academic circles ug ang industriya batakan nakaabot sa limitasyon sa spectral efficiency sa optical fiber communication system. Aron padayon nga madugangan ang kapasidad sa pagpasa, makab-ot lamang kini pinaagi sa pagdugang sa bandwidth sa sistema B (linearly nga pagtaas sa kapasidad) o pagdugang sa ratio sa signal-to-noise. Ang espesipikong panaghisgot mao ang mosunod.
1. Solusyon aron madugangan ang gahum sa pagpadala
Tungod kay ang nonlinear nga epekto nga gipahinabo sa high-power transmission mahimong makunhuran pinaagi sa husto nga pagdugang sa epektibo nga lugar sa fiber cross-section, kini usa ka solusyon aron madugangan ang gahum sa paggamit sa pipila nga mode nga fiber imbis nga single-mode fiber para sa transmission. Dugang pa, ang kasamtangan nga labing komon nga solusyon sa nonlinear nga mga epekto mao ang paggamit sa digital backpropagation (DBP) algorithm, apan ang pag-uswag sa performance sa algorithm mosangpot sa pagsaka sa computational complexity. Bag-ohay lang, ang panukiduki sa teknolohiya sa pagkat-on sa makina sa nonlinear nga bayad nagpakita sa usa ka maayo nga prospect sa aplikasyon, nga makapamenos pag-ayo sa pagkakomplikado sa algorithm, mao nga ang disenyo sa sistema sa DBP mahimong matabangan sa pagkat-on sa makina sa umaabot.
2. Dugangi ang bandwidth sa optical amplifier
Ang pagdugang sa bandwidth mahimong makalusot sa limitasyon sa frequency range sa EDFA. Gawas pa sa C-band ug L-band, ang S-band mahimo usab nga ilakip sa range sa aplikasyon, ug ang SOA o Raman amplifier mahimong magamit alang sa pagpadako. Bisan pa, ang kasamtangan nga optical fiber adunay dako nga pagkawala sa frequency bands gawas sa S-band, ug gikinahanglan ang pagdesinyo sa usa ka bag-ong matang sa optical fiber aron makunhuran ang pagkawala sa transmission. Apan alang sa uban nga mga banda, ang komersyal nga magamit nga optical amplification nga teknolohiya usa usab ka hagit.
3. Pagpanukiduki sa ubos nga transmission loss optical fiber
Ang panukiduki bahin sa ubos nga transmission loss fiber usa sa labing kritikal nga isyu sa kini nga natad. Ang hollow core fiber (HCF) adunay posibilidad nga mas mubu ang pagkawala sa transmission, nga makapakunhod sa oras sa paglangan sa transmission sa fiber ug makawagtang sa nonlinear nga problema sa fiber sa usa ka dako nga gidak-on.
4. Pagpanukiduki sa space division multiplexing related technologies
Ang teknolohiya sa multiplexing nga space-division usa ka epektibo nga solusyon aron madugangan ang kapasidad sa usa ka fiber. Sa piho, ang multi-core optical fiber gigamit alang sa transmission, ug ang kapasidad sa usa ka fiber doble. Ang kinauyokan nga isyu niining bahina mao kung adunay mas taas nga kahusayan nga optical amplifier. , kon dili kini mahimong katumbas lamang sa daghang single-core optical fibers; gamit ang mode-division multiplexing nga teknolohiya lakip na ang linear polarization mode, OAM beam base sa phase singularity ug cylindrical vector beam base sa polarization singularity, ang maong teknolohiya mahimong Beam multiplexing naghatag og bag-ong degree sa kagawasan ug nagpalambo sa kapasidad sa optical communication systems. Kini adunay halapad nga mga prospect sa aplikasyon sa teknolohiya sa komunikasyon sa optical fiber, apan ang panukiduki bahin sa mga may kalabotan nga optical amplifier usa usab ka hagit. Dugang pa, kung giunsa pagbalanse ang pagkakomplikado sa sistema tungod sa pagkalangan sa grupo sa differential mode ug multiple-input multiple-output digital equalization nga teknolohiya angayan usab nga hatagan og pagtagad.
Mga Prospect alang sa Pagpalambo sa Optical Fiber Communication Technology
Optical fiber komunikasyon teknolohiya naugmad gikan sa inisyal nga low-speed transmission sa kasamtangan nga high-speed transmission, ug nahimong usa sa mga backbone teknolohiya sa pagsuporta sa impormasyon sa katilingban, ug nag-umol sa usa ka dako nga disiplina ug sosyal nga kapatagan. Sa umaabot, samtang ang panginahanglan sa katilingban alang sa pagpasa sa impormasyon nagpadayon sa pagdugang, ang mga sistema sa komunikasyon sa optical fiber ug mga teknolohiya sa network molambo ngadto sa ultra-dako nga kapasidad, paniktik, ug panagsama. Samtang gipauswag ang pasundayag sa transmission, sila magpadayon sa pagpakunhod sa gasto ug pagserbisyo sa panginabuhi sa mga tawo ug pagtabang sa nasud sa paghimo sa kasayuran. ang katilingban adunay importante nga papel. Ang CeiTa nakigtambayayong sa daghang mga organisasyon sa natural nga kalamidad, nga makatagna sa mga pasidaan sa kaluwasan sa rehiyon sama sa mga linog, baha, ug tsunami. Kinahanglan lang kini nga konektado sa ONU sa CeiTa. Kung mahitabo ang natural nga kalamidad, ang estasyon sa linog mopagawas ug sayo nga pasidaan. Ang terminal ubos sa ONU Alerts i-synchronize.
(1) Intelihenteng optical network
Kung itandi sa wireless nga sistema sa komunikasyon, ang optical communication system ug network sa intelihenteng optical network anaa pa sa inisyal nga yugto sa mga termino sa network configuration, network maintenance ug fault diagnosis, ug ang lebel sa intelligence dili igo. Tungod sa dako nga kapasidad sa usa ka fiber, ang panghitabo sa bisan unsa nga fiber failure adunay dako nga epekto sa ekonomiya ug katilingban. Busa, ang pag-monitor sa mga parameter sa network hinungdanon kaayo alang sa pag-uswag sa umaabot nga mga intelihenteng network. Ang mga direksyon sa panukiduki nga kinahanglan nga hatagan ug pagtagad niini nga aspeto sa umaabot naglakip sa: sistema sa pag-monitor sa parameter sa sistema base sa gipayano nga coherent nga teknolohiya ug pagkat-on sa makina, teknolohiya sa pagmonitor sa pisikal nga gidaghanon base sa managsama nga pagtuki sa signal ug phase-sensitive optical time-domain nga pagpamalandong.
(2) Nahiusa nga teknolohiya ug sistema
Ang panguna nga katuyoan sa paghiusa sa aparato mao ang pagpakunhod sa gasto. Sa teknolohiya sa komunikasyon sa optical fiber, ang mubo nga distansya nga high-speed transmission sa mga signal mahimong matuman pinaagi sa padayon nga pagbag-o sa signal. Bisan pa, tungod sa mga problema sa phase ug polarization state recovery, ang paghiusa sa mga coherent system medyo lisud pa. Dugang pa, kung ang usa ka dako nga integrated optical-electrical-optical nga sistema mahimo nga matuman, ang kapasidad sa sistema mahimo usab nga mapauswag. Bisan pa, tungod sa mga hinungdan sama sa ubos nga teknikal nga kahusayan, taas nga pagkakomplikado, ug kalisud sa paghiusa, imposible nga kaylap nga ipasiugda ang tanan nga mga optical signal sama sa all-optical 2R (re-amplification, re-shaping), 3R (re-amplification). , re-timing, ug re-shaping) sa natad sa optical communications. teknolohiya sa pagproseso. Busa, sa termino sa integration teknolohiya ug mga sistema, ang umaabot nga research direksyon mao ang mosunod: Bisan tuod ang kasamtangan nga research sa luna division multiplexing sistema mao ang medyo adunahan, ang yawe nga mga bahin sa space division multiplexing sistema wala pa makab-ot sa teknolohiya breakthroughs sa academia ug industriya, ug gikinahanglan ang dugang pagpalig-on. Ang panukiduki, sama sa integrated lasers ug modulators, two-dimensional integrated receiver, high-energy-efficiency integrated optical amplifier, ug uban pa; bag-ong mga matang sa optical fibers mahimo kamahinungdanon pagpalapad sa sistema bandwidth, apan dugang nga panukiduki gikinahanglan pa aron sa pagsiguro nga ang ilang komprehensibo nga performance ug manufacturing proseso makaabot sa kasamtangan nga single Ang lebel sa mode fiber; pagtuon sa nagkalain-laing mga himan nga mahimong gamiton uban sa bag-ong fiber sa komunikasyon link.
(3) Optical nga komunikasyon nga mga himan
Sa optical communication devices, ang research ug development sa silicon photonic devices nakab-ot ang inisyal nga resulta. Bisan pa, sa pagkakaron, ang panukiduki nga may kalabotan sa domestic nag-una nga gibase sa mga passive nga aparato, ug ang panukiduki bahin sa mga aktibo nga aparato medyo huyang. Sa termino sa optical communication devices, ang umaabot nga research directions naglakip sa: integration research sa active devices ug silicon optical devices; research sa integration teknolohiya sa non-silicon optical mga himan, sama sa research sa integration teknolohiya sa III-V materyales ug substrates; dugang nga kalamboan sa bag-ong device research ug development. Pag-follow up, sama sa integrated lithium niobate optical waveguide nga adunay mga bentaha sa high speed ug ubos nga konsumo sa kuryente.
Oras sa pag-post: Ago-03-2023
