Ne taip seniai pamažu buvo kuriamas metų vidurio atsakymų lapas apie bendrą Zhuhai ir Makao Hengqin plėtrą.Dėmesį patraukė vienas iš tarpvalstybinių optinių skaidulų.Ji praėjo per Zhuhai ir Makao, kad būtų galima sujungti skaičiavimo galią ir dalytis ištekliais nuo Makao iki Hengqin ir sukurti informacijos kanalą.Šanchajus taip pat skatina „optinio į varinį nugarą“ viso šviesolaidinio ryšio tinklo atnaujinimo ir pertvarkymo projektą, siekdamas užtikrinti aukštos kokybės ekonomikos plėtrą ir geresnes ryšio paslaugas gyventojams.
Sparčiai tobulėjant interneto technologijoms, vartotojų poreikis interneto srautui kasdien didėja, todėl kaip pagerinti optinio pluošto ryšio pajėgumus tapo neatidėliotina problema, kurią reikia išspręsti.
Nuo tada, kai atsirado šviesolaidžio ryšio technologija, ji atnešė didelių pokyčių mokslo ir technologijų srityse bei visuomenėje.Kaip svarbus lazerinės technologijos pritaikymas, lazerinė informacinė technologija, atstovaujama šviesolaidžio ryšio technologijos, sukūrė šiuolaikinio ryšio tinklo sistemą ir tapo svarbia informacijos perdavimo dalimi.Šviesolaidžio ryšio technologija yra svarbi dabartinio interneto pasaulio jėga, taip pat viena pagrindinių informacijos amžiaus technologijų.
Nuolat atsirandant įvairioms naujoms technologijoms, tokioms kaip daiktų internetas, dideli duomenys, virtualioji realybė, dirbtinis intelektas (AI), penktos kartos mobilusis ryšys (5G) ir kitos technologijos, informacijos mainams ir perdavimui keliami aukštesni reikalavimai.Remiantis 2019 m. „Cisco“ paskelbtais tyrimų duomenimis, pasaulinis metinis IP srautas padidės nuo 1,5 ZB (1ZB=1021B) 2017 m. iki 4,8 ZB 2022 m., o bendras metinis augimo tempas sieks 26%.Atsižvelgiant į didelio srauto augimo tendenciją, šviesolaidinis ryšys, kaip pagrindinė ryšio tinklo dalis, patiria didžiulį spaudimą atnaujinti.Didelės spartos, didelės talpos optinio pluošto ryšio sistemos ir tinklai bus pagrindinė šviesolaidinio ryšio technologijų plėtros kryptis.
Šviesolaidžio ryšio technologijos raidos istorija ir tyrimų būklė
Pirmasis rubino lazeris buvo sukurtas 1960 m., kai 1958 m. Arthuras Showlowas ir Charlesas Townesas atrado, kaip veikia lazeriai. Tada, 1970 m., buvo sėkmingai sukurtas pirmasis AlGaAs puslaidininkinis lazeris, galintis nuolat veikti kambario temperatūroje, o 1977 m. puslaidininkinis lazeris buvo realizuotas taip, kad praktinėje aplinkoje nepertraukiamai veiktų dešimtis tūkstančių valandų.
Kol kas lazeriai turi būtinas sąlygas komerciniam šviesolaidžio ryšiui.Nuo pat lazerio išradimo pradžios išradėjai pripažino svarbų jo galimą pritaikymą komunikacijos srityje.Tačiau lazerinio ryšio technologijose yra du akivaizdūs trūkumai: vienas – dėl lazerio spindulio divergencijos bus prarasta daug energijos;kita yra ta, kad tai labai veikia taikymo aplinka, pvz., taikymas atmosferinėje aplinkoje bus labai priklausomas nuo oro sąlygų pokyčių.Todėl lazeriniam ryšiui labai svarbus tinkamas optinis bangolaidis.
Nobelio fizikos premijos laureato daktaro Kao Kungo pasiūlytas ryšiams naudojamas optinis pluoštas atitinka lazerinio ryšio technologijos, skirtos bangolaidžiams, poreikius.Jis pasiūlė, kad stiklo optinio pluošto Rayleigh sklaidos nuostoliai gali būti labai maži (mažiau nei 20 dB/km), o optinio pluošto galios nuostoliai daugiausia atsiranda dėl šviesos sugerties stiklo medžiagų priemaišomis, todėl medžiagos valymas yra esminis dalykas. sumažinti optinio pluošto praradimą Raktas, taip pat atkreipė dėmesį, kad vieno režimo perdavimas yra svarbus norint išlaikyti gerą ryšio našumą.
1970 m. Corning Glass Company sukūrė kvarco pagrindu pagamintą daugiamodį optinį pluoštą, kurio nuostoliai yra apie 20 dB/km pagal Dr. Kao valymo pasiūlymą, todėl optinis pluoštas tapo komunikacijos perdavimo laikmenų realybe.Po nuolatinių tyrimų ir plėtros kvarco pagrindu pagamintų optinių skaidulų praradimas priartėjo prie teorinės ribos.Iki šiol optinio pluošto ryšio sąlygos buvo visiškai įvykdytos.
Visos ankstyvosios optinio pluošto ryšio sistemos priėmė tiesioginio aptikimo metodą.Tai gana paprastas optinio pluošto ryšio būdas.PD yra kvadrato dėsnio detektorius, ir galima aptikti tik optinio signalo intensyvumą.Šis tiesioginio aptikimo priėmimo metodas buvo tęsiamas nuo pirmosios optinio pluošto ryšio technologijos kartos aštuntajame dešimtmetyje iki dešimtojo dešimtmečio pradžios.
Norėdami padidinti spektro panaudojimą juostos pločio ribose, turime pradėti nuo dviejų aspektų: vienas yra naudoti technologiją, kad priartėtų prie Šenono ribos, tačiau spektro efektyvumo padidėjimas padidino telekomunikacijų ir triukšmo santykio reikalavimus, todėl sumažėjo perdavimo atstumas;kita – visapusiškai išnaudoti fazę. Perdavimui naudojama poliarizacijos būsenos informacijos talpa, kuri yra antrosios kartos nuosekli optinio ryšio sistema.
Antrosios kartos koherentinio optinio ryšio sistema naudoja optinį maišytuvą intradininiam aptikimui ir priima poliarizacijos įvairovės priėmimą, ty priėmimo gale signalinė šviesa ir vietinio generatoriaus šviesa yra suskaidomi į du šviesos pluoštus, kurių poliarizacijos būsenos yra statmenos. vienas kitam.Tokiu būdu galima pasiekti poliarizacijai nejautrų priėmimą.Be to, reikia pažymėti, kad šiuo metu dažnio sekimas, nešlio fazės atkūrimas, išlyginimas, sinchronizavimas, poliarizacijos sekimas ir demultipleksavimas priėmimo gale gali būti užbaigti naudojant skaitmeninio signalo apdorojimo (DSP) technologiją, kuri labai supaprastina aparatinę įrangą. imtuvo dizainas ir patobulinta signalo atkūrimo galimybė.
Kai kurie iššūkiai ir svarstymai, su kuriais susiduriama kuriant optinio pluošto ryšio technologiją
Taikant įvairias technologijas, akademiniai sluoksniai ir pramonė iš esmės pasiekė optinio pluošto ryšio sistemos spektrinio efektyvumo ribą.Norėdami toliau didinti perdavimo pajėgumus, tai galima pasiekti tik padidinus sistemos pralaidumą B (tiesiškai didinant pajėgumą) arba padidinus signalo ir triukšmo santykį.Konkreti diskusija yra tokia.
1. Sprendimas padidinti perdavimo galią
Kadangi netiesinį didelės galios perdavimo sukeliamą efektą galima sumažinti tinkamai padidinus efektyvųjį pluošto skerspjūvio plotą, galios didinimo sprendimas yra perdavimui naudoti kelių modų skaidulą, o ne vienmodį skaidulą.Be to, šiuo metu labiausiai paplitęs netiesinių efektų sprendimas yra naudoti skaitmeninio atgalinio propagavimo (DBP) algoritmą, tačiau patobulinus algoritmo našumą, padidės skaičiavimo sudėtingumas.Pastaruoju metu mašininio mokymosi technologijos tyrimai netiesinio kompensavimo srityje parodė gerą taikymo perspektyvą, o tai labai sumažina algoritmo sudėtingumą, todėl ateityje DBP sistemos projektavimą gali padėti mašininis mokymasis.
2. Padidinkite optinio stiprintuvo pralaidumą
Padidinus pralaidumą, gali būti pažeistas EDFA dažnių diapazono apribojimas.Be C ir L juostos, į taikymo sritį taip pat gali būti įtraukta S juosta, o stiprinimui galima naudoti SOA arba Ramano stiprintuvą.Tačiau esamas optinis pluoštas turi didelius nuostolius kitose nei S juostos dažnių juostose, todėl norint sumažinti perdavimo nuostolius, būtina sukurti naujo tipo optinį skaidulą.Tačiau likusioms juostoms komerciškai prieinama optinio stiprinimo technologija taip pat yra iššūkis.
3. Mažų perdavimo nuostolių optinio pluošto tyrimai
Mažų perdavimo nuostolių skaidulų tyrimai yra vienas iš svarbiausių šios srities klausimų.Tuščiavidurės šerdies pluoštas (HCF) turi galimybę sumažinti perdavimo nuostolius, o tai sumažins pluošto perdavimo laiko delsą ir gali iš esmės pašalinti netiesinę pluošto problemą.
4. Erdvinio padalijimo tankinimo technologijų tyrimai
Erdvinio padalijimo tankinimo technologija yra efektyvus sprendimas norint padidinti vieno pluošto talpą.Konkrečiai, perdavimui naudojamas kelių branduolių optinis pluoštas, o vieno pluošto talpa padidinama dvigubai.Šiuo atžvilgiu pagrindinė problema yra ta, ar yra didesnio efektyvumo optinis stiprintuvas., kitu atveju jis gali būti lygiavertis tik kelioms viengyslėms optinėms skaiduloms;naudojant režimų padalijimo tankinimo technologiją, įskaitant tiesinės poliarizacijos režimą, OAM pluoštą, pagrįstą fazės išskirtinumu, ir cilindrinį vektorinį pluoštą, pagrįstą poliarizacijos singuliarumu, tokia technologija gali būti.Jis turi plačias taikymo perspektyvas optinio pluošto ryšio technologijose, tačiau susijusių optinių stiprintuvų tyrimai taip pat yra iššūkis.Be to, verta dėmesio, kaip subalansuoti sistemos sudėtingumą, kurį sukelia diferencinio režimo grupės vėlavimas ir kelių įėjimų kelių išėjimų skaitmeninio išlyginimo technologija.
Optinio pluošto ryšių technologijos plėtros perspektyvos
Šviesolaidžio ryšio technologija išsivystė nuo pradinio mažo greičio perdavimo iki dabartinės didelės spartos perdavimo ir tapo viena iš pagrindinių informacinę visuomenę palaikančių technologijų ir suformavo didžiulę discipliną ir socialinę sritį.Ateityje, didėjant visuomenės poreikiui perduoti informaciją, šviesolaidžio ryšio sistemos ir tinklo technologijos vystysis link itin didelių pajėgumų, intelekto ir integracijos.Gerindami perdavimo našumą, jie ir toliau mažins išlaidas, tarnaus žmonių pragyvenimui ir padės šaliai kaupti informaciją.visuomenė vaidina svarbų vaidmenį.CeiTa bendradarbiavo su daugybe stichinių nelaimių organizacijų, kurios gali numatyti regioninius saugumo įspėjimus, tokius kaip žemės drebėjimai, potvyniai ir cunamiai.Jį reikia prijungti tik prie CeiTa ONU.Įvykus stichinei nelaimei, žemės drebėjimo stotis paskelbs išankstinį įspėjimą.Terminalas pagal ONU įspėjimus bus sinchronizuojamas.
(1) Pažangus optinis tinklas
Palyginti su belaidžio ryšio sistema, išmaniojo optinio tinklo optinio ryšio sistema ir tinklas vis dar yra pradiniame tinklo konfigūravimo, tinklo priežiūros ir gedimų diagnostikos etape, o intelekto lygis yra nepakankamas.Dėl didžiulės vieno pluošto talpos bet koks pluošto gedimas turės didelę įtaką ekonomikai ir visuomenei.Todėl tinklo parametrų stebėjimas yra labai svarbus ateities intelektualių tinklų plėtrai.Šiuo aspektu ateityje reikėtų atkreipti dėmesį į tyrimų kryptis: sistemos parametrų stebėjimo sistema, pagrįsta supaprastinta koherentine technologija ir mašininiu mokymusi, fizikinių kiekių stebėjimo technologija, pagrįsta koherentine signalo analize ir fazei jautriu optiniu laiko srities atspindžiu.
(2) Integruota technologija ir sistema
Pagrindinis įrenginių integravimo tikslas yra sumažinti išlaidas.Optinio pluošto ryšio technologijoje greitas signalų perdavimas trumpais atstumais gali būti vykdomas nuolat regeneruojant signalą.Tačiau dėl fazės ir poliarizacijos būsenos atkūrimo problemų nuoseklių sistemų integravimas vis dar yra gana sunkus.Be to, jei bus galima realizuoti didelio masto integruotą optinę-elektrinę-optinę sistemą, sistemos pajėgumas taip pat bus žymiai pagerintas.Tačiau dėl tokių veiksnių, kaip mažas techninis efektyvumas, didelis sudėtingumas ir sudėtingas integravimas, neįmanoma plačiai reklamuoti visų optinių signalų, tokių kaip visi optiniai 2R (pakartotinis stiprinimas, performavimas), 3R (pakartotinis stiprinimas). , re-timing ir performing) optinių ryšių srityje.apdorojimo technologija.Todėl, kalbant apie integravimo technologijas ir sistemas, būsimos tyrimų kryptys yra tokios: Nors esami erdvės padalijimo tankinimo sistemų tyrimai yra gana gausūs, pagrindiniai erdvinio padalijimo tankinimo sistemų komponentai dar nepasiekė technologinių proveržių akademinėje ir pramonėje, ir reikia toliau stiprinti.Tyrimai, pavyzdžiui, integruoti lazeriai ir moduliatoriai, dvimačiai integruoti imtuvai, didelio energijos vartojimo efektyvumo integruoti optiniai stiprintuvai ir kt.;naujų tipų optinės skaidulos gali žymiai išplėsti sistemos pralaidumą, tačiau vis dar reikia atlikti tolesnius tyrimus, siekiant užtikrinti, kad jų visapusiškas veikimas ir gamybos procesai galėtų pasiekti esamą vieną.ištirti įvairius įrenginius, kuriuos galima naudoti su naujuoju ryšio ryšiu.
(3) Optinio ryšio įrenginiai
Optinio ryšio įrenginiuose silicio fotoninių prietaisų tyrimai ir plėtra pasiekė pirminių rezultatų.Tačiau šiuo metu vidaus tyrimai daugiausia grindžiami pasyviais įrenginiais, o aktyvių įrenginių tyrimai yra gana silpni.Kalbant apie optinio ryšio įrenginius, būsimos tyrimų kryptys apima: aktyviųjų įrenginių ir silicio optinių prietaisų integravimo tyrimus;ne silicio optinių prietaisų integravimo technologijos tyrimai, pvz., III-V medžiagų ir substratų integravimo technologijos tyrimai;tolesnė naujų prietaisų tyrimų ir plėtros plėtra.Tolesni veiksmai, pvz., integruotas ličio niobato optinis bangolaidis, pasižymintis dideliu greičiu ir mažu energijos suvartojimu.
Paskelbimo laikas: 2023-03-03
