Ddim yn bell yn ôl, roedd y daflen ateb canol blwyddyn ar gyfer datblygu Hengqin ar y cyd rhwng Zhuhai a Macao yn datblygu'n araf. Denodd un o'r ffibrau optegol trawsffiniol sylw. Aeth trwy Zhuhai a Macao i wireddu rhyng-gysylltiad pŵer cyfrifiadurol a rhannu adnoddau o Macao i Hengqin, ac adeiladu sianel wybodaeth. Mae Shanghai hefyd yn hyrwyddo prosiect uwchraddio a thrawsnewid y rhwydwaith cyfathrebu holl-ffibr "optegol i mewn i gopr" i sicrhau datblygiad economaidd o ansawdd uchel a gwasanaethau cyfathrebu gwell i drigolion.
Gyda datblygiad cyflym technoleg Rhyngrwyd, mae galw defnyddwyr am draffig Rhyngrwyd yn cynyddu o ddydd i ddydd, mae sut i wella gallu cyfathrebu ffibr optegol wedi dod yn broblem frys i'w datrys.
Ers ymddangosiad technoleg cyfathrebu ffibr optegol, mae wedi arwain at newidiadau mawr ym meysydd gwyddoniaeth a thechnoleg a chymdeithas. Fel cymhwysiad pwysig o dechnoleg laser, mae technoleg gwybodaeth laser a gynrychiolir gan dechnoleg cyfathrebu ffibr optegol wedi adeiladu fframwaith rhwydwaith cyfathrebu modern ac wedi dod yn rhan bwysig o drosglwyddo gwybodaeth. Mae technoleg cyfathrebu ffibr optegol yn rym cario pwysig yn y byd Rhyngrwyd presennol, ac mae hefyd yn un o dechnolegau craidd yr oes wybodaeth.
Gydag ymddangosiad parhaus amrywiol dechnolegau sy'n dod i'r amlwg megis Rhyngrwyd Pethau, data mawr, rhith-realiti, deallusrwydd artiffisial (AI), cyfathrebu symudol pumed cenhedlaeth (5G) a thechnolegau eraill, gosodir gofynion uwch ar gyfnewid a throsglwyddo gwybodaeth. Yn ôl data ymchwil a ryddhawyd gan Cisco yn 2019, bydd traffig IP blynyddol byd-eang yn cynyddu o 1.5ZB (1ZB = 1021B) yn 2017 i 4.8ZB yn 2022, gyda chyfradd twf blynyddol cyfansawdd o 26%. Yn wyneb tuedd twf traffig uchel, mae cyfathrebu ffibr optegol, fel rhan fwyaf asgwrn cefn y rhwydwaith cyfathrebu, o dan bwysau aruthrol i uwchraddio. Systemau a rhwydweithiau cyfathrebu ffibr optegol cyflym, gallu mawr fydd cyfeiriad datblygu prif ffrwd technoleg cyfathrebu ffibr optegol.
Hanes Datblygiad a Statws Ymchwil Technoleg Cyfathrebu Ffibr Optegol
Datblygwyd y laser rhuddem cyntaf ym 1960, ar ôl darganfod sut mae laserau'n gweithio gan Arthur Showlow a Charles Townes ym 1958. Yna, ym 1970, datblygwyd y laser lled-ddargludyddion AlGaAs cyntaf sy'n gallu gweithredu'n barhaus ar dymheredd ystafell yn llwyddiannus, ac ym 1977, sylweddolwyd y laser lled-ddargludyddion i weithio'n barhaus am ddegau o filoedd o oriau mewn amgylchedd ymarferol.
Hyd yn hyn, mae gan laserau y rhagofynion ar gyfer cyfathrebu ffibr optegol masnachol. O ddechrau dyfeisio'r laser, roedd y dyfeiswyr yn cydnabod ei gymhwysiad posibl pwysig ym maes cyfathrebu. Fodd bynnag, mae dau ddiffyg amlwg mewn technoleg cyfathrebu laser: un yw y bydd llawer iawn o ynni yn cael ei golli oherwydd gwahaniaeth y trawst laser; y llall yw ei fod yn cael ei effeithio'n fawr gan amgylchedd y cais, fel y cais yn yr amgylchedd atmosfferig yn amodol ar newidiadau yn y tywydd yn sylweddol. Felly, ar gyfer cyfathrebu laser, mae waveguide optegol addas yn bwysig iawn.
Mae'r ffibr optegol a ddefnyddir ar gyfer cyfathrebu a gynigiwyd gan Dr. Kao Kung, enillydd Gwobr Nobel mewn ffiseg, yn bodloni anghenion technoleg cyfathrebu laser ar gyfer tonnau. Cynigiodd y gall colled gwasgariad Rayleigh o ffibr optegol gwydr fod yn isel iawn (llai nag 20 dB/km), ac mae'r golled pŵer mewn ffibr optegol yn bennaf yn deillio o amsugno golau gan amhureddau mewn deunyddiau gwydr, felly puro deunyddiau yw'r allwedd. i leihau colled ffibr optegol Allweddol, a hefyd sylw at y ffaith bod trosglwyddo un modd yn bwysig i gynnal perfformiad cyfathrebu da.
Ym 1970, datblygodd Corning Glass Company ffibr optegol amlfodd cwarts gyda cholled o tua 20dB/km yn ôl awgrym puro Dr. Kao, gan wneud ffibr optegol yn realiti ar gyfer cyfryngau trawsyrru cyfathrebu. Ar ôl ymchwil a datblygiad parhaus, roedd colli ffibrau optegol cwarts yn agosáu at y terfyn damcaniaethol. Hyd yn hyn, mae amodau cyfathrebu ffibr optegol wedi'u bodloni'n llawn.
Mabwysiadodd systemau cyfathrebu ffibr optegol cynnar y dull derbyn o ganfod yn uniongyrchol. Mae hwn yn ddull cyfathrebu ffibr optegol cymharol syml. Mae PD yn synhwyrydd cyfraith sgwâr, a dim ond dwyster y signal optegol y gellir ei ganfod. Mae'r dull derbyn canfod uniongyrchol hwn wedi parhau o'r genhedlaeth gyntaf o dechnoleg cyfathrebu ffibr optegol yn y 1970au i ddechrau'r 1990au.
Er mwyn cynyddu'r defnydd o sbectrwm o fewn y lled band, mae angen i ni ddechrau o ddwy agwedd: un yw defnyddio technoleg i agosáu at derfyn Shannon, ond mae'r cynnydd mewn effeithlonrwydd sbectrwm wedi cynyddu'r gofynion ar gyfer y gymhareb telathrebu-i-sŵn, a thrwy hynny leihau'r pellter trosglwyddo; y llall yw gwneud defnydd llawn o'r cyfnod, Defnyddir cynhwysedd cludo gwybodaeth y wladwriaeth polareiddio i'w drosglwyddo, sef y system gyfathrebu optegol gydlynol ail genhedlaeth.
Mae'r system gyfathrebu optegol gydlynol ail genhedlaeth yn defnyddio cymysgydd optegol ar gyfer canfod intradyne, ac yn mabwysiadu derbyniad amrywiaeth polareiddio, hynny yw, ar y pen derbyn, mae'r golau signal a'r golau osgiliadur lleol yn cael eu dadelfennu'n ddau belydryn golau y mae eu cyflyrau polareiddio yn orthogonol. i'w gilydd. Yn y modd hwn, gellir cyflawni derbyniad ansensitif polareiddio. Yn ogystal, dylid nodi, ar yr adeg hon, y gellir cwblhau olrhain amledd, adfer cyfnod cludwr, cydraddoli, cydamseru, olrhain polareiddio a dad-amlblecsio ar y pen derbyn trwy dechnoleg prosesu signal digidol (DSP), sy'n symleiddio'r caledwedd yn fawr. dyluniad y derbynnydd, a gwell gallu adfer signal.
Rhai Heriau ac Ystyriaethau sy'n Wynebu Datblygiad Technoleg Cyfathrebu Ffibr Optegol
Trwy gymhwyso technolegau amrywiol, mae'r cylchoedd academaidd a'r diwydiant yn y bôn wedi cyrraedd terfyn effeithlonrwydd sbectrol y system gyfathrebu ffibr optegol. Er mwyn parhau i gynyddu'r gallu trawsyrru, dim ond trwy gynyddu lled band y system B (cynyddu'r capasiti yn llinol) neu gynyddu'r gymhareb signal-i-sŵn y gellir ei gyflawni. Mae'r drafodaeth benodol fel a ganlyn.
1. Ateb i gynyddu pŵer trawsyrru
Gan y gellir lleihau'r effaith aflinol a achosir gan drosglwyddiad pŵer uchel trwy gynyddu arwynebedd effeithiol y trawstoriad ffibr yn iawn, mae'n ateb i gynyddu pŵer i ddefnyddio ffibr ychydig modd yn lle ffibr un modd i'w drosglwyddo. Yn ogystal, yr ateb mwyaf cyffredin ar hyn o bryd i effeithiau aflinol yw defnyddio'r algorithm backpropagation digidol (DBP), ond bydd gwella perfformiad algorithm yn arwain at gynnydd mewn cymhlethdod cyfrifiannol. Yn ddiweddar, mae ymchwil technoleg dysgu peiriannau mewn iawndal aflinol wedi dangos gobaith cymhwysiad da, sy'n lleihau cymhlethdod yr algorithm yn fawr, felly gall dysgu peiriant gynorthwyo dyluniad system DBP yn y dyfodol.
2. Cynyddu lled band y mwyhadur optegol
Gall cynyddu'r lled band dorri trwy gyfyngiad ystod amledd EDFA. Yn ogystal â'r band C a'r band L, gellir cynnwys y band S hefyd yn yr ystod ymgeisio, a gellir defnyddio'r mwyhadur SOA neu Raman ar gyfer ymhelaethu. Fodd bynnag, mae gan y ffibr optegol presennol golled fawr mewn bandiau amledd heblaw'r band S, ac mae angen dylunio math newydd o ffibr optegol i leihau'r golled trosglwyddo. Ond i weddill y bandiau, mae technoleg ymhelaethu optegol sydd ar gael yn fasnachol hefyd yn her.
3. Ymchwil ar ffibr optegol colled trawsyrru isel
Ymchwil ar ffibr colled trawsyrru isel yw un o'r materion mwyaf hanfodol yn y maes hwn. Mae gan ffibr craidd gwag (HCF) y posibilrwydd o golled trawsyrru is, a fydd yn lleihau'r oedi amser o drosglwyddo ffibr a gall ddileu problem aflinol ffibr i raddau helaeth.
4. Ymchwil ar dechnolegau cysylltiedig ag amlblecsio rhannu gofod
Mae technoleg amlblecsio rhannu gofod yn ddatrysiad effeithiol i gynyddu gallu un ffibr. Yn benodol, defnyddir ffibr optegol aml-graidd i'w drosglwyddo, ac mae cynhwysedd ffibr sengl yn cael ei ddyblu. Y mater craidd yn hyn o beth yw a oes mwyhadur optegol uwch-effeithlonrwydd. , fel arall gall fod yn gyfwerth â lluosog ffibrau optegol un craidd yn unig; gan ddefnyddio technoleg amlblecsio modd-rhannu gan gynnwys modd polareiddio llinol, trawst OAM yn seiliedig ar singularity cam a thrawst fector silindrog yn seiliedig ar singularity polareiddio, gall technoleg o'r fath fod yn amlblecsio Beam yn darparu gradd newydd o ryddid ac yn gwella gallu systemau cyfathrebu optegol. Mae ganddo ragolygon cymhwysiad eang mewn technoleg cyfathrebu ffibr optegol, ond mae'r ymchwil ar fwyhaduron optegol cysylltiedig hefyd yn her. Yn ogystal, mae sut i gydbwyso cymhlethdod y system a achosir gan oedi grŵp modd gwahaniaethol a thechnoleg cydraddoli digidol aml-mewnbwn aml-allbwn hefyd yn haeddu sylw.
Rhagolygon ar gyfer Datblygu Technoleg Cyfathrebu Ffibr Optegol
Mae technoleg cyfathrebu ffibr optegol wedi datblygu o'r trosglwyddiad cyflymder isel cychwynnol i'r trosglwyddiad cyflym presennol, ac mae wedi dod yn un o'r technolegau asgwrn cefn sy'n cefnogi'r gymdeithas wybodaeth, ac mae wedi ffurfio disgyblaeth a maes cymdeithasol enfawr. Yn y dyfodol, wrth i alw cymdeithas am drosglwyddo gwybodaeth barhau i gynyddu, bydd systemau cyfathrebu ffibr optegol a thechnolegau rhwydwaith yn esblygu tuag at allu, deallusrwydd ac integreiddio hynod fawr. Wrth wella perfformiad trosglwyddo, byddant yn parhau i leihau costau a gwasanaethu bywoliaeth y bobl a helpu'r wlad i adeiladu gwybodaeth. mae cymdeithas yn chwarae rhan bwysig. Mae CeiTa wedi cydweithio â nifer o sefydliadau trychineb naturiol, a all ragweld rhybuddion diogelwch rhanbarthol megis daeargrynfeydd, llifogydd a tswnamis. Nid oes ond angen ei gysylltu ag ONU CeiTa. Pan fydd trychineb naturiol yn digwydd, bydd yr orsaf ddaeargryn yn rhoi rhybudd cynnar. Bydd y derfynell o dan y Rhybuddion ONU yn cael ei chydamseru.
(1) Rhwydwaith optegol deallus
O'i gymharu â'r system gyfathrebu diwifr, mae'r system gyfathrebu optegol a rhwydwaith y rhwydwaith optegol deallus yn dal i fod yn y cam cychwynnol o ran cyfluniad rhwydwaith, cynnal a chadw rhwydwaith a diagnosis namau, ac nid yw lefel y wybodaeth yn ddigonol. Oherwydd gallu enfawr un ffibr, bydd unrhyw fethiant ffibr yn cael effaith fawr ar yr economi a chymdeithas. Felly, mae monitro paramedrau rhwydwaith yn bwysig iawn ar gyfer datblygu rhwydweithiau deallus yn y dyfodol. Mae'r cyfarwyddiadau ymchwil y mae angen rhoi sylw iddynt yn yr agwedd hon yn y dyfodol yn cynnwys: system monitro paramedr system yn seiliedig ar dechnoleg gydlynol symlach a dysgu peiriannau, technoleg monitro maint corfforol yn seiliedig ar ddadansoddiad signal cydlynol ac adlewyrchiad parth amser optegol sy'n sensitif i gam.
(2) Technoleg a system integredig
Pwrpas craidd integreiddio dyfeisiau yw lleihau costau. Mewn technoleg cyfathrebu ffibr optegol, gellir gwireddu trosglwyddiad cyflym cyflym o signalau trwy adfywiad signal parhaus. Fodd bynnag, oherwydd y problemau o adferiad cyflwr cyfnod a polareiddio, mae integreiddio systemau cydlynol yn dal yn gymharol anodd. Yn ogystal, os gellir gwireddu system optegol-trydanol-optegol integredig ar raddfa fawr, bydd gallu'r system hefyd yn cael ei wella'n sylweddol. Fodd bynnag, oherwydd ffactorau megis effeithlonrwydd technegol isel, cymhlethdod uchel, ac anhawster integreiddio, mae'n amhosibl hyrwyddo signalau holl-optegol yn eang fel 2R all-optegol (ail-ymhelaethu, ail-siapio), 3R (ail-ymhelaethu). , ail-amseru, ac ail-siapio) ym maes cyfathrebu optegol. technoleg prosesu. Felly, o ran technoleg integreiddio a systemau, mae'r cyfarwyddiadau ymchwil yn y dyfodol fel a ganlyn: Er bod yr ymchwil bresennol ar systemau amlblecsio rhannu gofod yn gymharol gyfoethog, nid yw cydrannau allweddol systemau amlblecsio rhannu gofod wedi cyflawni datblygiadau technolegol yn y byd academaidd a diwydiant eto, ac mae angen cryfhau ymhellach. Ymchwil, megis laserau integredig a modulators, derbynyddion integredig dau ddimensiwn, mwyhaduron optegol integredig ynni uchel, ac ati; efallai y bydd mathau newydd o ffibrau optegol yn ehangu lled band y system yn sylweddol, ond mae angen ymchwil bellach o hyd i sicrhau y gall eu perfformiad cynhwysfawr a'u prosesau gweithgynhyrchu gyrraedd y sengl bresennol Mae lefel y ffibr modd; astudio dyfeisiau amrywiol y gellir eu defnyddio gyda'r ffibr newydd yn y cyswllt cyfathrebu.
(3) Dyfeisiau cyfathrebu optegol
Mewn dyfeisiau cyfathrebu optegol, mae ymchwil a datblygiad dyfeisiau ffotonig silicon wedi cyflawni canlyniadau cychwynnol. Fodd bynnag, ar hyn o bryd, mae ymchwil domestig cysylltiedig yn bennaf yn seiliedig ar ddyfeisiadau goddefol, ac mae ymchwil ar ddyfeisiadau gweithredol yn gymharol wan. O ran dyfeisiau cyfathrebu optegol, mae'r cyfarwyddiadau ymchwil yn y dyfodol yn cynnwys: ymchwil integreiddio dyfeisiau gweithredol a dyfeisiau optegol silicon; ymchwil ar dechnoleg integreiddio dyfeisiau optegol di-silicon, megis ymchwil ar dechnoleg integreiddio deunyddiau a swbstradau III-V; datblygu ymchwil a datblygu dyfeisiau newydd ymhellach. Dilyniant, fel canllaw tonnau optegol lithiwm niobate integredig gyda manteision cyflymder uchel a defnydd pŵer isel.
Amser postio: Awst-03-2023
