Nie lank gelede nie het die middeljaar-antwoordblad vir die gesamentlike ontwikkeling van Hengqin tussen Zhuhai en Macao stadig ontvou. Een van die oorgrens optiese vesels het aandag getrek. Dit het deur Zhuhai en Macao gegaan om rekenaarkrag-interkonneksie en hulpbrondeling van Macao na Hengqin te realiseer, en 'n inligtingskanaal te bou. Sjanghai bevorder ook die opgradering en transformasieprojek van die "optiese na koperrug" alle-vesel kommunikasienetwerk om hoë gehalte ekonomiese ontwikkeling en beter kommunikasiedienste vir inwoners te verseker.
Met die vinnige ontwikkeling van internettegnologie neem gebruikers se vraag na internetverkeer elke dag toe, hoe om die kapasiteit van optiese veselkommunikasie te verbeter, het 'n dringende probleem geword wat opgelos moet word.
Sedert die verskyning van optieseveselkommunikasietegnologie het dit groot veranderinge op die gebied van wetenskap en tegnologie en die samelewing meegebring. As 'n belangrike toepassing van lasertegnologie, het laserinligtingstegnologie verteenwoordig deur optiese veselkommunikasietegnologie die raamwerk van moderne kommunikasienetwerk gebou en 'n belangrike deel van inligtingoordrag geword. Optiese veselkommunikasietegnologie is 'n belangrike drakrag van die huidige internetwêreld, en dit is ook een van die kerntegnologieë van die inligtingsera.
Met die voortdurende opkoms van verskeie opkomende tegnologieë soos die Internet van Dinge, groot data, virtuele realiteit, kunsmatige intelligensie (KI), vyfdegenerasie mobiele kommunikasie (5G) en ander tegnologieë, word hoër eise aan inligting-uitruiling en -oordrag gestel. Volgens navorsingsdata wat deur Cisco in 2019 vrygestel is, sal wêreldwye jaarlikse IP-verkeer van 1.5ZB (1ZB=1021B) in 2017 tot 4.8ZB in 2022 toeneem, met 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers van 26%. Gekonfronteer met die groeineiging van hoë verkeer, is optiese veselkommunikasie, as die mees ruggraatdeel van die kommunikasienetwerk, onder geweldige druk om op te gradeer. Hoëspoed, groot-kapasiteit optiese vesel kommunikasie stelsels en netwerke sal die hoofstroom ontwikkeling rigting van optiese vesel kommunikasie tegnologie wees.
Ontwikkelingsgeskiedenis en Navorsingstatus van optieseveselkommunikasietegnologie
Die eerste robynlaser is in 1960 ontwikkel, na aanleiding van die ontdekking van hoe lasers werk deur Arthur Showlow en Charles Townes in 1958. Toe, in 1970, is die eerste AlGaAs-halfgeleierlaser wat deurlopend by kamertemperatuur kan werk, suksesvol ontwikkel, en in 1977, die halfgeleierlaser is gerealiseer om vir tienduisende ure aaneenlopend in 'n praktiese omgewing te werk.
Tot dusver het lasers die voorvereistes vir kommersiële optiese veselkommunikasie. Vanaf die begin van die uitvinding van die laser het die uitvinders die belangrike potensiële toepassing daarvan in die veld van kommunikasie erken. Daar is egter twee ooglopende tekortkominge in laserkommunikasietegnologie: een is dat 'n groot hoeveelheid energie verlore gaan as gevolg van die divergensie van die laserstraal; die ander is dat dit grootliks deur die toedieningsomgewing beïnvloed word, soos die toediening in die atmosferiese omgewing aansienlik onderhewig sal wees aan veranderinge in weerstoestande. Daarom, vir laserkommunikasie, is 'n geskikte optiese golfleier baie belangrik.
Die optiese vesel wat vir kommunikasie gebruik word, voorgestel deur Dr. Kao Kung, die Nobelpryswenner in fisika, voldoen aan die behoeftes van laserkommunikasietegnologie vir golfleiers. Hy het voorgestel dat die Rayleigh-verstrooiingsverlies van optiese vesel van glas baie laag kan wees (minder as 20 dB/km), en die kragverlies in optiese vesel kom hoofsaaklik van die absorpsie van lig deur onsuiwerhede in glasmateriaal, dus materiaalsuiwering is die sleutel om optiese vesel verlies Sleutel te verminder, en het ook daarop gewys dat enkelmodus-transmissie belangrik is om goeie kommunikasieprestasie te handhaaf.
In 1970 het Corning Glass Company 'n kwarts-gebaseerde multimodus optiese vesel ontwikkel met 'n verlies van ongeveer 20dB/km volgens Dr Kao se suiweringsvoorstel, wat optiese vesel 'n werklikheid maak vir kommunikasie-oordragmedia. Na deurlopende navorsing en ontwikkeling het die verlies van kwarts-gebaseerde optiese vesels die teoretiese limiet genader. Tot dusver is die voorwaardes van optiese vesel kommunikasie ten volle bevredig.
Vroeë optieseveselkommunikasiestelsels het almal die ontvangsmetode van direkte opsporing aangeneem. Dit is 'n relatief eenvoudige optiese vesel kommunikasie metode. PD is 'n vierkantwetdetektor, en slegs die intensiteit van die optiese sein kan opgespoor word. Hierdie direkte opsporing-ontvangsmetode het voortgeduur vanaf die eerste generasie optiese veselkommunikasietegnologie in die 1970's tot die vroeë 1990's.
Om die spektrumbenutting binne die bandwydte te verhoog, moet ons by twee aspekte begin: een is om tegnologie te gebruik om die Shannon-limiet te benader, maar die toename in spektrumdoeltreffendheid het die vereistes vir die telekommunikasie-tot-geraas-verhouding verhoog, en sodoende die transmissie afstand; die ander is om die fase ten volle te gebruik, Die inligtingdravermoë van die polarisasietoestand word gebruik vir transmissie, wat die tweede generasie koherente optiese kommunikasiestelsel is.
Die tweede generasie koherente optiese kommunikasiestelsel gebruik 'n optiese menger vir intradyne-opsporing, en neem polarisasie-diversiteit-ontvangs aan, dit wil sê, aan die ontvangkant, word die seinlig en die plaaslike ossillatorlig ontbind in twee ligstrale waarvan die polarisasietoestande ortogonaal is aan mekaar. Sodoende kan polarisasie-onsensitiewe ontvangs bewerkstellig word. Daarbenewens moet daarop gewys word dat op hierdie tydstip frekwensienasporing, draerfaseherwinning, gelykmaking, sinchronisasie, polarisasienasporing en demultipleksing aan die ontvangkant alles voltooi kan word deur digitale seinverwerking (DSP) tegnologie, wat die hardeware aansienlik vereenvoudig. ontwerp van die ontvanger, en verbeterde seinherwinningsvermoë.
Enkele uitdagings en oorwegings wat die ontwikkeling van optiese veselkommunikasietegnologie in die gesig staar
Deur die toepassing van verskeie tegnologieë het die akademiese kringe en die industrie basies die limiet van die spektrale doeltreffendheid van die optiese veselkommunikasiestelsel bereik. Om voort te gaan om die transmissiekapasiteit te verhoog, kan dit slegs bereik word deur die stelselbandwydte B te verhoog (lineêr verhoogde kapasiteit) of die sein-tot-geraas-verhouding te verhoog. Die spesifieke bespreking is soos volg.
1. Oplossing om stuurkrag te verhoog
Aangesien die nie-lineêre effek wat deur hoëkragtransmissie veroorsaak word, verminder kan word deur die effektiewe area van die vesel-dwarssnit behoorlik te vergroot, is dit 'n oplossing om krag te verhoog om minmodusvesel in plaas van enkelmodusvesel vir transmissie te gebruik. Daarbenewens is die huidige mees algemene oplossing vir nie-lineêre effekte om die digitale terugpropagasie (DBP) algoritme te gebruik, maar die verbetering van algoritmeprestasie sal lei tot 'n toename in berekeningskompleksiteit. Onlangs het die navorsing van masjienleertegnologie in nie-lineêre vergoeding 'n goeie toepassingsvooruitsig getoon, wat die kompleksiteit van die algoritme aansienlik verminder, sodat die ontwerp van DBP-stelsel in die toekoms deur masjienleer bygestaan kan word.
2. Verhoog die bandwydte van die optiese versterker
Die verhoging van die bandwydte kan deur die beperking van die frekwensiereeks van EDFA breek. Benewens die C-band en L-band, kan die S-band ook in die toepassingsreeks ingesluit word, en die SOA- of Raman-versterker kan vir versterking gebruik word. Die bestaande optiese vesel het egter 'n groot verlies in frekwensiebande anders as die S-band, en dit is nodig om 'n nuwe tipe optiese vesel te ontwerp om die transmissieverlies te verminder. Maar vir die res van die bande is kommersieel beskikbare optiese versterkingstegnologie ook 'n uitdaging.
3. Navorsing oor lae transmissieverlies optiese vesel
Navorsing oor lae transmissieverliesvesel is een van die mees kritieke kwessies in hierdie veld. Holkernvesel (HCF) het die moontlikheid van laer transmissieverlies, wat die tydsvertraging van veseltransmissie sal verminder en die nie-lineêre probleem van vesel tot 'n groot mate kan uitskakel.
4. Navorsing oor ruimteverdeling-multipleksingverwante tegnologieë
Ruimteverdeling-multiplekstegnologie is 'n effektiewe oplossing om die kapasiteit van 'n enkele vesel te verhoog. Spesifiek, meerkern optiese vesel word vir transmissie gebruik, en die kapasiteit van 'n enkele vesel word verdubbel. Die kernkwessie in hierdie verband is of daar 'n hoër-doeltreffendheid optiese versterker is. , anders kan dit net gelykstaande wees aan veelvuldige enkelkern optiese vesels; met behulp van modus-verdeling multiplexing tegnologie insluitend lineêre polarisasie modus, OAM bundel gebaseer op fase singulariteit en silindriese vektor bundel gebaseer op polarisasie singulariteit, so tegnologie kan wees Beam multiplexing bied 'n nuwe mate van vryheid en verbeter die kapasiteit van optiese kommunikasie stelsels. Dit het breë toepassingsvooruitsigte in optieseveselkommunikasietegnologie, maar die navorsing oor verwante optiese versterkers is ook 'n uitdaging. Daarbenewens, hoe om die stelselkompleksiteit wat veroorsaak word deur differensiële modus groepvertraging en meervoudige insette meervoudige uitset digitale gelykmakingstegnologie te balanseer, is ook aandag waardig.
Vooruitsigte vir die ontwikkeling van optiese veselkommunikasietegnologie
Optiese vesel kommunikasie tegnologie het ontwikkel vanaf die aanvanklike laespoed transmissie tot die huidige hoëspoed transmissie, en het een van die ruggraattegnologieë geword wat die inligtingsgemeenskap ondersteun, en het 'n groot dissipline en sosiale veld gevorm. In die toekoms, namate die samelewing se vraag na inligtingsoordrag aanhou toeneem, sal optiese veselkommunikasiestelsels en netwerktegnologie ontwikkel na ultragroot kapasiteit, intelligensie en integrasie. Terwyl hulle transmissieprestasie verbeter, sal hulle voortgaan om koste te verminder en die mense se bestaan te dien en die land te help om inligting te bou. samelewing speel 'n belangrike rol. CeiTa het saamgewerk met 'n aantal natuurramporganisasies, wat plaaslike veiligheidswaarskuwings soos aardbewings, vloede en tsoenami's kan voorspel. Dit hoef net aan die ONU van CeiTa gekoppel te wees. Wanneer 'n natuurramp plaasvind, sal die aardbewingstasie 'n vroeë waarskuwing uitreik. Die terminaal onder die ONU Alerts sal gesinchroniseer word.
(1) Intelligente optiese netwerk
In vergelyking met die draadlose kommunikasiestelsel is die optiese kommunikasiestelsel en netwerk van die intelligente optiese netwerk nog in die beginstadium in terme van netwerkkonfigurasie, netwerkonderhoud en foutdiagnose, en die graad van intelligensie is onvoldoende. Weens die groot kapasiteit van 'n enkele vesel sal die voorkoms van enige veselonderbreking 'n groot impak op die ekonomie en samelewing hê. Daarom is die monitering van netwerkparameters baie belangrik vir die ontwikkeling van toekomstige intelligente netwerke. Die navorsingsrigtings waaraan in die toekoms in hierdie aspek aandag gegee moet word, sluit in: stelselparametermoniteringstelsel gebaseer op vereenvoudigde koherente tegnologie en masjienleer, fisiese hoeveelheidmoniteringstegnologie gebaseer op koherente seinanalise en fasesensitiewe optiese tyddomeinrefleksie.
(2) Geïntegreerde tegnologie en stelsel
Die kerndoel van toestelintegrasie is om koste te verminder. In optiese vesel kommunikasie tegnologie, kan kort-afstand hoë-spoed transmissie van seine gerealiseer word deur voortdurende sein herlewing. Weens die probleme van fase- en polarisasietoestandherstel is die integrasie van koherente stelsels egter steeds relatief moeilik. As 'n grootskaalse geïntegreerde optiese-elektries-optiese stelsel ook gerealiseer kan word, sal die stelselkapasiteit ook aansienlik verbeter word. As gevolg van faktore soos lae tegniese doeltreffendheid, hoë kompleksiteit en probleme met integrasie, is dit egter onmoontlik om alle optiese seine soos alle optiese 2R (herversterking, hervorming), 3R (herversterking) wyd te bevorder. , herberekening en hervorming) op die gebied van optiese kommunikasie. verwerkingstegnologie. Daarom, in terme van integrasietegnologie en -stelsels, is die toekomstige navorsingsrigtings soos volg: Alhoewel die bestaande navorsing oor ruimteverdeling-multipleksingstelsels relatief ryk is, het die sleutelkomponente van ruimteverdeling-multipleksingstelsels nog nie tegnologiese deurbrake in die akademie en nywerheid behaal nie. en verdere versterking is nodig. Navorsing, soos geïntegreerde lasers en modulators, tweedimensionele geïntegreerde ontvangers, hoë-energie-doeltreffendheid geïntegreerde optiese versterkers, ens.; nuwe tipe optiese vesels kan stelselbandwydte aansienlik uitbrei, maar verdere navorsing is steeds nodig om te verseker dat hul omvattende werkverrigting en vervaardigingsprosesse die bestaande enkel Die vlak van modusvesel kan bereik; bestudeer verskeie toestelle wat met die nuwe vesel in die kommunikasieskakel gebruik kan word.
(3) Optiese kommunikasietoestelle
In optiese kommunikasietoestelle het die navorsing en ontwikkeling van silikonfotoniese toestelle aanvanklike resultate behaal. Op die oomblik is huishoudelike verwante navorsing egter hoofsaaklik gebaseer op passiewe toestelle, en navorsing oor aktiewe toestelle is relatief swak. Wat optiese kommunikasietoestelle betref, sluit die toekomstige navorsingsrigtings in: integrasienavorsing van aktiewe toestelle en optiese silikontoestelle; navorsing oor integrasietegnologie van nie-silikon optiese toestelle, soos navorsing oor integrasietegnologie van III-V materiale en substrate; verdere ontwikkeling van nuwe toestelnavorsing en -ontwikkeling. Opvolg, soos geïntegreerde litiumniobaat optiese golfleier met die voordele van hoë spoed en lae kragverbruik.
Postyd: Aug-03-2023
