Teu lila pisan, lembar jawaban pertengahan taun pikeun ngembangkeun gabungan Hengqin antara Zhuhai jeung Macao lalaunan unfolding. Salah sahiji serat optik cross-wates narik perhatian. Ngaliwatan Zhuhai sareng Macao pikeun ngawujudkeun komputasi kakuatan interkonéksi sareng ngabagi sumber daya ti Macao ka Hengqin, sareng ngawangun saluran inpormasi. Shanghai ogé ngamajukeun proyék ningkatkeun sareng transformasi jaringan komunikasi serat "optik kana tonggong tambaga" pikeun mastikeun pangwangunan ékonomi kualitas luhur sareng jasa komunikasi anu langkung saé pikeun warga.
Kalayan kamajuan téknologi Internét anu gancang, paménta pangguna pikeun lalu lintas Internét ningkat unggal dinten, kumaha ningkatkeun kapasitas komunikasi serat optik parantos janten masalah anu penting pikeun direngsekeun.
Kusabab mecenghulna téknologi komunikasi serat optik, éta geus dibawa ngeunaan parobahan utama dina widang sains jeung téhnologi jeung masarakat. Salaku hiji aplikasi penting téhnologi laser, téhnologi informasi laser digambarkeun ku téhnologi komunikasi serat optik geus ngawangun kerangka jaringan komunikasi modern jeung jadi bagian penting tina pangiriman informasi. Téknologi komunikasi serat optik mangrupikeun kakuatan anu penting dina dunya Internét ayeuna, sareng éta ogé mangrupikeun salah sahiji téknologi inti jaman inpormasi.
Kalayan munculna kontinyu tina rupa-rupa téknologi anu muncul sapertos Internet of Things, data gedé, realitas maya, intelijen buatan (AI), komunikasi sélulér generasi kalima (5G) sareng téknologi sanés, tungtutan anu langkung luhur disimpen dina bursa inpormasi sareng pangiriman. Numutkeun data panalungtikan anu dikaluarkeun ku Cisco di 2019, lalulintas IP taunan global bakal ningkat tina 1.5ZB (1ZB=1021B) dina 2017 ka 4.8ZB di 2022, kalayan tingkat pertumbuhan taunan sanyawa 26%. Nyanghareupan trend tumuwuhna lalulintas tinggi, komunikasi serat optik, salaku bagian paling tulang tonggong tina jaringan komunikasi, aya dina tekenan tremendous pikeun ngamutahirkeun. Sistem komunikasi serat optik anu gancang sareng kapasitas ageung bakal janten arah pangembangan utama téknologi komunikasi serat optik.
Sajarah Pangwangunan jeung Status Panalungtikan Téknologi Komunikasi Serat Optik
Laser Ruby munggaran dikembangkeun dina 1960, di handap kapanggihna kumaha lasers jalan ku Arthur Showlow jeung Charles Townes di 1958. Saterusna, dina 1970, kahiji laser semikonduktor AlGaAs sanggup operasi kontinyu dina suhu kamar ieu hasil dimekarkeun, sarta dina 1977. laser semikonduktor ieu direalisasikeun pikeun digawé terus pikeun puluhan rébu jam dina lingkungan praktis.
Sajauh ieu, laser gaduh prasyarat pikeun komunikasi serat optik komérsial. Ti mimiti penemuan laser, para inventors mikawanoh aplikasi poténsi pentingna dina widang komunikasi. Sanajan kitu, aya dua shortcomings atra dina téhnologi komunikasi laser: hiji nyaeta jumlah badag énergi bakal leungit alatan divergence tina sinar laser; nu sejenna nyaeta eta geus greatly kapangaruhan ku lingkungan aplikasi, kayaning aplikasi dina lingkungan atmosfir bakal nyata tunduk kana parobahan dina kondisi cuaca . Ku alatan éta, pikeun komunikasi laser, pandu gelombang optik anu cocog penting pisan.
Serat optik dipaké pikeun komunikasi diajukeun ku Dr Kao Kung, nu meunangna Hadiah Nobel dina fisika, meets kaperluan téhnologi komunikasi laser pikeun waveguides. Anjeunna ngusulkeun yén Rayleigh scattering leungitna serat optik kaca tiasa pisan low (kirang ti 20 dB / km), sarta leungitna kakuatan dina serat optik utamana asalna tina nyerep cahaya ku pangotor dina bahan kaca, jadi purifikasi bahan mangrupa konci. pikeun ngurangan serat optik leungitna Key, sarta ogé nunjuk kaluar yén transmisi single-mode penting pikeun ngajaga kinerja komunikasi alus.
Dina 1970, Corning Glass Company ngembangkeun serat optik multimode dumasar-quartz kalayan leungitna kira-kira 20dB/km numutkeun saran pemurnian Dr. Kao, ngajantenkeun serat optik janten kanyataan pikeun média transmisi komunikasi. Saatos panalungtikan sarta pamekaran kontinyu, leungitna serat optik dumasar-quartz ngadeukeutan wates teoritis. Sajauh ieu, kaayaan komunikasi serat optik geus pinuh wareg.
Sistem komunikasi serat optik mimiti sadayana nganggo metode panampa deteksi langsung. Ieu métode komunikasi serat optik kawilang basajan. PD mangrupakeun detektor hukum pasagi, sarta ngan inténsitas sinyal optik bisa dideteksi. Métode panarimaan deteksi langsung ieu dituluykeun ti generasi kahiji téknologi komunikasi serat optik dina taun 1970-an nepi ka awal 1990-an.
Pikeun ngaronjatkeun utilization spéktrum dina rubakpita, urang kudu mimitian ti dua aspék: hiji ngagunakeun téhnologi pikeun ngadeukeutan wates Shannon, tapi kanaékan efisiensi spéktrum geus ngaronjat sarat pikeun rasio telekomunikasi-to-noise, kukituna ngurangan jarak transmisi; anu sanésna nyaéta ngagunakeun fase pinuh, Kapasitas pamawa inpormasi kaayaan polarisasi dianggo pikeun pangiriman, nyaéta sistem komunikasi optik koheren generasi kadua.
Sistem komunikasi optik koheren generasi kadua ngagunakeun mixer optik pikeun deteksi intradyne, sarta adopts panarimaan diversity polarisasi, nyaeta, dina tungtung panarima, lampu sinyal jeung lampu osilator lokal anu decomposed kana dua balok cahaya anu kaayaan polarisasi ortogonal. ka silih. Ku cara kieu, resepsi anu teu peka polarisasi tiasa dihontal. Sajaba ti éta, kudu nunjuk kaluar yén dina waktos ieu, tracking frékuénsi, recovery fase carrier, equalization, sinkronisasi, tracking polarisasi jeung demultiplexing dina tungtung panarima bisa sadayana réngsé ku téhnologi processing sinyal digital (DSP), nu greatly simplifies hardware. desain panarima, sarta ningkat kamampuhan recovery sinyal.
Sababaraha Tantangan jeung Pertimbangan Nyanghareupan Kamekaran Téknologi Komunikasi Serat Optik
Ngaliwatan aplikasi tina rupa-rupa téknologi, bunderan akademik sareng industri dasarna parantos ngahontal wates efisiensi spéktral sistem komunikasi serat optik. Pikeun terus ningkatkeun kapasitas pangiriman, éta ngan ukur tiasa dihontal ku cara ningkatkeun bandwidth sistem B (kapasitas ningkatkeun sacara linier) atanapi ningkatkeun rasio sinyal-to-noise. Sawala husus nyaéta kieu.
1. Solusi pikeun ngaronjatkeun daya ngirimkeun
Kusabab pangaruh nonlinier disababkeun ku transmisi kakuatan tinggi bisa ngurangan ku leres ngaronjatkeun aréa éféktif tina cross-bagian serat, éta solusi pikeun ngaronjatkeun kakuatan ngagunakeun serat sababaraha-mode tinimbang serat single-mode pikeun transmisi. Salaku tambahan, solusi anu paling umum pikeun épék nonlinier ayeuna nyaéta ngagunakeun algoritma backpropagation digital (DBP), tapi perbaikan kinerja algoritma bakal ngakibatkeun paningkatan pajeulitna komputasi. Anyar-anyar ieu, panilitian téknologi pembelajaran mesin dina kompensasi nonlinier parantos nunjukkeun prospek aplikasi anu saé, anu ngirangan pisan pajeulitna algoritma, ku kituna desain sistem DBP tiasa dibantuan ku mesin diajar di hareup.
2. Ningkatkeun rubakpita tina amplifier optik
Ngaronjatkeun rubakpita bisa megatkeun ngaliwatan watesan rentang frékuénsi EDFA. Salian C-band jeung L-band, S-band ogé bisa diasupkeun kana rentang aplikasi, sarta SOA atawa Raman panguat bisa dipaké pikeun amplifikasi. Sanajan kitu, serat optik aya boga leungitna badag dina pita frékuénsi lian ti S-band, sarta perlu mendesain tipe anyar serat optik pikeun ngurangan leungitna transmisi. Tapi pikeun sesa pita, téhnologi amplifikasi optik sadia komersil oge tantangan.
3. Panalungtikan ngeunaan leungitna transmisi low serat optik
Panaliti ngeunaan serat leungitna transmisi rendah mangrupikeun salah sahiji masalah anu paling kritis dina widang ieu. Serat inti kerung (HCF) boga kamungkinan leungitna transmisi handap, nu bakal ngurangan waktu reureuh pangiriman serat sarta bisa ngaleungitkeun masalah nonlinier serat ka extent hébat.
4. Panalungtikan ngeunaan division spasi multiplexing téknologi patali
Téknologi multiplexing space-division mangrupikeun solusi anu efektif pikeun ningkatkeun kapasitas serat tunggal. Husus, serat optik multi-inti dipaké pikeun pangiriman, sarta kapasitas serat tunggal dua kali. Masalah inti dina hal ieu nyaéta naha aya panguat optik efisiensi anu langkung luhur. , disebutkeun eta ngan bisa sarua jeung sababaraha serat optik single-core; ngagunakeun téhnologi multiplexing mode-division kaasup mode polarisasi linier, OAM beam dumasar kana fase singularity na cylindrical vektor beam dumasar kana polarisasi singularity, téhnologi misalna tiasa Beam multiplexing nyadiakeun gelar anyar kabebasan sarta ngaronjatkeun kapasitas sistem komunikasi optik. Éta ngagaduhan prospek aplikasi anu lega dina téknologi komunikasi serat optik, tapi panalungtikan ngeunaan amplifier optik anu aya hubunganana ogé tangtangan. Sajaba ti éta, kumaha nyaimbangkeun pajeulitna sistem disababkeun ku diferensial mode group reureuh jeung sababaraha-input sababaraha-kaluaran téhnologi equalization digital ogé pantes perhatian.
Prospek pikeun Ngembangkeun Téknologi Komunikasi Serat Optik
Téknologi komunikasi serat optik parantos dikembangkeun tina transmisi-speed rendah awal dugi ka transmisi-speed tinggi ayeuna, sareng parantos janten salah sahiji téknologi tulang tonggong anu ngadukung masarakat inpormasi, sareng parantos ngawangun disiplin anu ageung sareng widang sosial. Dina mangsa nu bakal datang, sakumaha paménta masarakat pikeun pangiriman informasi terus ningkat, sistem komunikasi serat optik sarta téknologi jaringan bakal mekar nuju kapasitas ultra-badag, kecerdasan, sarta integrasi. Bari ngaronjatkeun kinerja transmisi, maranéhna bakal neruskeun ngurangan waragad sarta ngalayanan mata pencaharian masarakat sarta mantuan nagara ngawangun informasi. masarakat maénkeun peran penting. CeiTa parantos gawé bareng sareng sababaraha organisasi bencana alam, anu tiasa ngaramalkeun peringatan kaamanan daérah sapertos gempa bumi, banjir, sareng tsunami. Ieu ngan perlu disambungkeun ka ONU of CeiTa. Nalika aya bencana alam, stasiun gempa bakal ngaluarkeun peringatan dini. Terminal di handapeun ONU Alerts bakal disingkronkeun.
(1) jaringan optik calakan
Dibandingkeun jeung sistem komunikasi nirkabel, sistem komunikasi optik jeung jaringan tina jaringan optik calakan masih dina tahap awal dina watesan konfigurasi jaringan, pangropéa jaringan jeung diagnosis sesar, sarta darajat kecerdasan teu cukup. Kusabab kapasitas serat tunggal anu ageung, kajadian naon waé kagagalan serat bakal gaduh dampak anu ageung pikeun ékonomi sareng masarakat. Ku alatan éta, ngawaskeun parameter jaringan pohara penting pikeun ngembangkeun jaringan calakan hareup. Arah panalungtikan anu perlu diperhatoskeun dina aspék ieu di mangsa nu bakal datang diantarana: sistem ngawaskeun parameter sistem dumasar kana téhnologi koheren disederhanakeun jeung learning mesin, téhnologi ngawaskeun kuantitas fisik dumasar kana analisis sinyal koheren jeung fase-sénsitip optik time-domain cerminan.
(2) Téknologi sareng sistem terpadu
Tujuan inti integrasi alat nyaéta pikeun ngirangan biaya. Dina téhnologi komunikasi serat optik, pangiriman-speed tinggi jarak pondok sinyal bisa direalisasikeun ngaliwatan regenerasi sinyal kontinyu. Sanajan kitu, alatan masalah fase sarta recovery kaayaan polarisasi, integrasi sistem koheren masih kawilang hésé. Salaku tambahan, upami sistem optik-listrik-optik terpadu skala ageung tiasa diwujudkeun, kapasitas sistem ogé bakal ningkat sacara signifikan. Nanging, kusabab faktor-faktor sapertos efisiensi téknis anu rendah, pajeulitna anu luhur, sareng kasusah dina integrasi, mustahil pikeun sacara lega ngamajukeun sinyal sadaya-optik sapertos 2R sadaya-optik (re-amplifikasi, re-shaping), 3R (re-amplifikasi). , re-timing, jeung re-shaping) dina widang komunikasi optik. téhnologi processing. Ku alatan éta, dina watesan téhnologi integrasi jeung sistem, arah panalungtikan kahareup nyaéta kieu: Sanajan panalungtikan aya dina sistem multiplexing division spasi relatif euyeub, komponén konci sistem multiplexing division spasi teu acan kahontal breakthroughs téhnologis di akademisi jeung industri. sarta strengthening salajengna diperlukeun. Panalungtikan, kayaning lasers terpadu jeung modulators, panarima terpadu dua diménsi, tinggi-énergi-efisiensi amplifier optik terpadu, jsb; jenis anyar serat optik bisa nyata dilegakeun rubakpita sistem, tapi panalungtikan satuluyna masih diperlukeun pikeun mastikeun yén kinerja komprehensif maranéhanana sarta prosés manufaktur bisa ngahontal single aya The tingkat serat mode; diajar rupa-rupa alat nu bisa dipaké jeung serat anyar dina link komunikasi.
(3) Alat komunikasi optik
Dina alat komunikasi optik, panalungtikan sareng pamekaran alat fotonik silikon parantos ngahontal hasil awal. Sanajan kitu, ayeuna, panalungtikan patali domestik utamana dumasar kana alat pasip, sarta panalungtikan dina alat aktip relatif lemah. Dina hal alat komunikasi optik, arah panalungtikan kahareup ngawengku: panalungtikan integrasi alat aktif jeung alat optik silikon; panalungtikan ngeunaan téhnologi integrasi alat optik non-silikon, kayaning panalungtikan téhnologi integrasi bahan III-V jeung substrat; ngembangkeun salajengna panalungtikan sarta pamekaran alat anyar. Nuturkeun up, kayaning terpadu litium niobate waveguide optik jeung kaunggulan speed tinggi na konsumsi kakuatan low.
waktos pos: Aug-03-2023
