Ddim yn bell yn ôl, roedd taflen ateb canol blwyddyn ar gyfer datblygiad ar y cyd Hengqin 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 ffibr cyfan "optegol yn ôl copr" i sicrhau datblygiad economaidd o ansawdd uchel a gwasanaethau cyfathrebu gwell i drigolion.
Gyda datblygiad cyflym technoleg y Rhyngrwyd, mae galw defnyddwyr am draffig y Rhyngrwyd yn cynyddu o ddydd i ddydd, ac mae sut i wella capasiti cyfathrebu ffibr optegol wedi dod yn broblem frys i'w datrys.
Ers ymddangosiad technoleg cyfathrebu ffibr optegol, mae wedi dod â 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 cyfredol, ac mae hefyd yn un o dechnolegau craidd yr oes wybodaeth.
Gyda dyfodiad parhaus amrywiol dechnolegau sy'n dod i'r amlwg fel Rhyngrwyd Pethau, data mawr, realiti rhithwir, deallusrwydd artiffisial (AI), cyfathrebu symudol pumed genhedlaeth (5G) a thechnolegau eraill, rhoddir 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 gyfansawdd o 26%. Yn wyneb y duedd twf traffig uchel, mae cyfathrebu ffibr optegol, fel rhan asgwrn cefn y rhwydwaith cyfathrebu, dan bwysau aruthrol i uwchraddio. Systemau a rhwydweithiau cyfathrebu ffibr optegol cyflymder uchel, capasiti mawr fydd cyfeiriad datblygu prif ffrwd technoleg cyfathrebu ffibr optegol.
Hanes Datblygu a Statws Ymchwil Technoleg Cyfathrebu Ffibr Optegol
Datblygwyd y laser rwbi cyntaf ym 1960, yn dilyn darganfod sut mae laserau'n gweithio gan Arthur Showlow a Charles Townes ym 1958. Yna, ym 1970, datblygwyd y laser lled-ddargludyddion AlGaAs cyntaf a oedd yn gallu gweithredu'n barhaus ar dymheredd ystafell yn llwyddiannus, ac ym 1977, sylweddolwyd bod y laser lled-ddargludyddion yn gallu gweithio'n barhaus am ddegau o filoedd o oriau mewn amgylchedd ymarferol.
Hyd yn hyn, mae gan laserau'r rhagofynion ar gyfer cyfathrebu ffibr optegol masnachol. O ddechrau dyfeisio'r laser, cydnabu'r dyfeiswyr ei botensial cymhwysiad pwysig ym maes cyfathrebu. Fodd bynnag, mae dau ddiffyg amlwg mewn technoleg cyfathrebu laser: un yw y bydd llawer iawn o ynni'n cael ei golli oherwydd dargyfeiriad y trawst laser; y llall yw ei fod yn cael ei effeithio'n fawr gan yr amgylchedd cymhwysiad, fel y bydd y cymhwysiad yn yr amgylchedd atmosfferig yn destun newidiadau sylweddol mewn amodau tywydd. Felly, ar gyfer cyfathrebu laser, mae tonfedd 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 diwallu anghenion technoleg cyfathrebu laser ar gyfer tywyswyr tonnau. Cynigiodd y gall colled gwasgariad Rayleigh ffibr optegol gwydr fod yn isel iawn (llai na 20 dB/km), a bod y golled pŵer mewn ffibr optegol yn deillio'n bennaf o amhureddau mewn deunyddiau gwydr sy'n amsugno golau, felly puro deunyddiau yw'r allwedd i leihau colled ffibr optegol. Allweddol, a nododd hefyd fod trosglwyddo un modd yn bwysig i gynnal perfformiad cyfathrebu da.
Ym 1970, datblygodd Cwmni Gwydr Corning ffibr optegol amlfodd wedi'i seilio ar gwarts gyda cholled o tua 20dB/km yn ôl awgrym puro Dr. Kao, gan wneud ffibr optegol yn realiti ar gyfer cyfryngau trosglwyddo cyfathrebu. Ar ôl ymchwil a datblygu parhaus, roedd colli ffibrau optegol wedi'u seilio ar gwarts 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 yr holl ddull derbyn o ganfod 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 ddau 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 capasiti cario gwybodaeth y cyflwr polareiddio ar gyfer trosglwyddo, sef yr ail genhedlaeth o system gyfathrebu optegol gydlynol.
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 drawst o olau y mae eu cyflyrau polareiddio yn orthogonal i'w gilydd. Yn y modd hwn, gellir cyflawni derbyniad ansensitif i bolareiddio. Yn ogystal, dylid nodi ar hyn o bryd, y gellir cwblhau olrhain amledd, adfer cyfnod cludwr, cyfartalu, cydamseru, olrhain polareiddio a dad-amlblecsio ar y pen derbyn gan dechnoleg prosesu signal digidol (DSP), sy'n symleiddio dyluniad caledwedd y derbynnydd yn fawr, ac yn gwella'r gallu i adfer signal.
Rhai Heriau ac Ystyriaethau sy'n Wynebu Datblygu Technoleg Cyfathrebu Ffibr Optegol
Drwy gymhwyso amrywiol dechnolegau, mae'r cylchoedd academaidd a'r diwydiant wedi cyrraedd terfyn effeithlonrwydd sbectrol y system gyfathrebu ffibr optegol yn y bôn. Er mwyn parhau i gynyddu'r capasiti trosglwyddo, dim ond trwy gynyddu lled band B y system (cynyddu'r capasiti'n llinol) neu gynyddu'r gymhareb signal-i-sŵn y gellir ei gyflawni. Mae'r drafodaeth benodol fel a ganlyn.
1. Datrysiad i gynyddu pŵer trosglwyddo
Gan y gellir lleihau'r effaith anlinellol a achosir gan drosglwyddo pŵer uchel trwy gynyddu arwynebedd effeithiol trawsdoriad y ffibr yn iawn, mae'n ateb i gynyddu pŵer defnyddio ffibr ychydig-fodd yn lle ffibr un-modd ar gyfer trosglwyddo. Yn ogystal, yr ateb mwyaf cyffredin ar hyn o bryd i effeithiau anlinellol yw defnyddio'r algorithm ôl-leoli digidol (DBP), ond bydd gwella perfformiad yr algorithm yn arwain at gynnydd mewn cymhlethdod cyfrifiadurol. Yn ddiweddar, mae ymchwil i dechnoleg dysgu peirianyddol mewn iawndal anlinellol wedi dangos rhagolygon cymhwysiad da, sy'n lleihau cymhlethdod yr algorithm yn fawr, felly gellir cynorthwyo dylunio system DBP gan ddysgu peirianyddol yn y dyfodol.
2. Cynyddu lled band yr amplifier 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 yn yr ystod gymwysiadau hefyd, a gellir defnyddio'r mwyhadur SOA neu Raman ar gyfer mwyhadur. 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 ar gyfer gweddill y bandiau, mae technoleg mwyhadur optegol sydd ar gael yn fasnachol hefyd yn her.
3. Ymchwil ar ffibr optegol colled trosglwyddo isel
Mae ymchwil ar ffibr â cholled trosglwyddo isel yn un o'r materion pwysicaf yn y maes hwn. Mae gan ffibr craidd gwag (HCF) y posibilrwydd o golled trosglwyddo is, a fydd yn lleihau'r oedi amser wrth drosglwyddo ffibr a gall ddileu problem anlinellol ffibr i raddau helaeth.
4. Ymchwil ar dechnolegau sy'n gysylltiedig ag amlblecsio rhannu gofod
Mae technoleg amlblecsio rhannu gofod yn ateb effeithiol i gynyddu capasiti un ffibr. Yn benodol, defnyddir ffibr optegol aml-graidd ar gyfer trosglwyddo, ac mae capasiti un ffibr yn cael ei ddyblu. Y prif fater yn hyn o beth yw a oes mwyhadur optegol effeithlonrwydd uwch. , fel arall dim ond nifer o ffibrau optegol un-graidd y gall fod yn gyfwerth â nhw; gan ddefnyddio technoleg amlblecsio rhannu modd gan gynnwys modd polareiddio llinol, trawst OAM yn seiliedig ar unigolrwydd cyfnod a thrawst fector silindrog yn seiliedig ar unigolrwydd polareiddio, gall technoleg o'r fath fod yn... Mae amlblecsio trawst yn darparu gradd newydd o ryddid ac yn gwella capasiti 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-fewnbwn ac allbwn lluosog 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 cyflymder uchel presennol, ac mae wedi dod yn un o'r technolegau asgwrn cefn sy'n cefnogi'r gymdeithas wybodaeth, ac 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 gapasiti, deallusrwydd ac integreiddio uwch-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 fel daeargrynfeydd, llifogydd a tsunamis. Dim ond angen ei gysylltu ag ONU CeiTa. Pan fydd trychineb naturiol yn digwydd, bydd yr orsaf ddaeargryn yn cyhoeddi rhybudd cynnar. Bydd y derfynfa o dan y Rhybuddion ONU yn cael ei chydamseru.
(1) Rhwydwaith optegol deallus
O'i gymharu â'r system gyfathrebu diwifr, mae system gyfathrebu optegol a rhwydwaith y rhwydwaith optegol deallus yn dal i fod yn y cyfnod cychwynnol o ran ffurfweddu rhwydwaith, cynnal a chadw rhwydwaith a diagnosio namau, ac mae'r graddau o ddeallusrwydd yn annigonol. Oherwydd capasiti enfawr un ffibr, bydd unrhyw fethiant ffibr yn cael effaith fawr ar yr economi a'r gymdeithas. Felly, mae monitro paramedrau rhwydwaith yn bwysig iawn ar gyfer datblygu rhwydweithiau deallus yn y dyfodol. Mae'r cyfeiriadau ymchwil y mae angen rhoi sylw iddynt yn yr agwedd hon yn y dyfodol yn cynnwys: system monitro paramedrau system yn seiliedig ar dechnoleg gydlynol symlach a dysgu peirianyddol, technoleg monitro meintiau ffisegol yn seiliedig ar ddadansoddi signal cydlynol ac adlewyrchiad parth amser optegol sy'n sensitif i gam.
(2) Technoleg a system integredig
Prif bwrpas integreiddio dyfeisiau yw lleihau costau. Mewn technoleg cyfathrebu ffibr optegol, gellir gwireddu trosglwyddo signalau cyflymder uchel pellter byr trwy adfywio signalau parhaus. Fodd bynnag, oherwydd problemau adfer cyflwr cyfnod a pholareiddio, mae integreiddio systemau cydlynol yn dal yn gymharol anodd. Yn ogystal, os gellir gwireddu system optegol-drydanol-optegol integredig ar raddfa fawr, bydd capasiti'r system hefyd yn gwella'n sylweddol. Fodd bynnag, oherwydd ffactorau fel effeithlonrwydd technegol isel, cymhlethdod uchel, ac anhawster integreiddio, mae'n amhosibl hyrwyddo signalau holl-optegol fel 2R holl-optegol (ail-helaethu, ail-lunio), 3R (ail-helaethu, ail-amseru, ac ail-lunio) ym maes technoleg prosesu cyfathrebu optegol. Felly, o ran technoleg a systemau integreiddio, y cyfeiriadau ymchwil yn y dyfodol yw 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 a modiwleidyddion integredig, derbynyddion integredig dau ddimensiwn, mwyhaduron optegol integredig effeithlonrwydd ynni uchel, ac ati; gall mathau newydd o ffibrau optegol ehangu lled band y system yn sylweddol, ond mae angen ymchwil pellach o hyd i sicrhau y gall eu perfformiad cynhwysfawr a'u prosesau gweithgynhyrchu gyrraedd y lefel ffibr modd sengl bresennol; astudio gwahanol ddyfeisiau y gellir eu defnyddio gyda'r ffibr newydd yn y cyswllt cyfathrebu.
(3) Dyfeisiau cyfathrebu optegol
Mewn dyfeisiau cyfathrebu optegol, mae ymchwil a datblygu dyfeisiau ffotonig silicon wedi cyflawni canlyniadau cychwynnol. Fodd bynnag, ar hyn o bryd, mae ymchwil sy'n gysylltiedig â domestig yn seiliedig yn bennaf ar ddyfeisiau goddefol, ac mae ymchwil ar ddyfeisiau gweithredol yn gymharol wan. O ran dyfeisiau cyfathrebu optegol, mae cyfeiriadau ymchwil y dyfodol yn cynnwys: ymchwil integreiddio dyfeisiau gweithredol a dyfeisiau optegol silicon; ymchwil ar dechnoleg integreiddio dyfeisiau optegol nad ydynt yn silicon, megis ymchwil ar dechnoleg integreiddio deunyddiau a swbstradau III-V; datblygu ymhellach ymchwil a datblygu dyfeisiau newydd. Dilyniant, megis tonfedd optegol niobate lithiwm integredig gyda manteision cyflymder uchel a defnydd pŵer isel.
Amser postio: Awst-03-2023
