Net viru laanger Zäit ass d'Mëtt-Joer Äntwertblat fir d'gemeinsame Entwécklung vun Hengqin tëscht Zhuhai a Macao lues entfalen. Ee vun de grenziwwerschreidend opteschen Faseren huet d'Opmierksamkeet ugezunn. Et ass duerch Zhuhai a Macao gaangen fir Rechenkraaftverbindung a Ressourcedeele vu Macao op Hengqin ze realiséieren, an en Informatiounskanal ze bauen. Shanghai fördert och den Upgrade- an Transformatiounsprojet vum "opteschen a Kupfer zréck" All-Fiber Kommunikatiounsnetz fir eng qualitativ héichwäerteg wirtschaftlech Entwécklung a besser Kommunikatiounsservicer fir Awunner ze garantéieren.
Mat der rapider Entwécklung vun der Internettechnologie ass d'Nofro vun de Benotzer fir den Internetverkéier Dag fir Dag erop, wéi d'Kapazitéit vun der optescher Glasfaserkommunikatioun ze verbesseren ass en dréngende Problem ginn fir ze léisen.
Zënter der Erscheinung vun der optescher Faserkommunikatiounstechnologie huet et grouss Ännerungen an de Beräicher vun der Wëssenschaft an der Technologie an der Gesellschaft bruecht. Als wichteg Applikatioun vun Laser Technologie, Laser Informatiounen Technologie representéiert vun opteschen Léngen Kommunikatioun Technologie huet de Kader vun modern Kommunikatioun Reseau gebaut an e wichtege Bestanddeel vun Informatiounen Transmissioun ginn. Optesch Faserkommunikatiounstechnologie ass eng wichteg Droenkraaft vun der aktueller Internetwelt, an et ass och eng vun de Kärtechnologien vum Informatiounszäitalter.
Mat der kontinuéierlecher Entstoe vu verschiddenen opkomende Technologien wéi Internet of Things, Big Data, Virtual Reality, Kënschtlech Intelligenz (AI), Fënneften Generatioun mobil Kommunikatiounen (5G) an aner Technologien, ginn méi héich Ufuerderungen un Informatiounsaustausch an Iwwerdroung gestallt. Laut Fuerschungsdaten, déi vum Cisco am Joer 2019 verëffentlecht goufen, wäert de globale jährlechen IP-Traffic vun 1.5ZB (1ZB=1021B) am Joer 2017 op 4.8ZB am Joer 2022 eropgoen, mat engem zesummegesate jährleche Wuesstumsquote vun 26%. Konfrontéiert mat dem Wuesstumstrend vum héije Verkéier, ass optesch Glasfaserkommunikatioun, als de gréissten Deel vum Kommunikatiounsnetzwierk, ënner enormen Drock fir Upgrade. Héich-Vitesse, grouss-Kapazitéit opteschen Léngen Kommunikatioun Systemer an Netzwierker wäert de Mainstream Entwécklung Richtung vun opteschen Léngen Kommunikatioun Technologie ginn.
Entwécklung Geschicht a Fuerschung Status vun Optical Fiber Kommunikatioun Technology
Déi éischt Rubin Laser war entwéckelt an 1960, no der Entdeckung vun wéi Laser Aarbecht vun Arthur Showlow a Charles Townes an 1958. Dann, an 1970, war déi éischt AlGaAs semiconductor Laser kapabel vun kontinuéierlech Operatioun bei Raumtemperatur erfollegräich entwéckelt, an 1977, der semiconductor Laser war realiséiert kontinuéierlech fir zéngdausende vu Stonnen an engem praktesch Ëmwelt ze schaffen.
Bis elo hunn Laser d'Viraussetzunge fir kommerziell optesch Glasfaserkommunikatioun. Vum Ufank vun der Erfindung vum Laser unerkannt d'Erfinder seng wichteg potenziell Uwendung am Beräich vun der Kommunikatioun. Wéi och ëmmer, et ginn zwee offensichtlech Defiziter an der Laserkommunikatiounstechnologie: Ee ass datt eng grouss Quantitéit un Energie duerch d'Divergenz vum Laserstrahl verluer geet; déi aner ass datt et staark vun der Applikatiounsëmfeld beaflosst ass, sou wéi d'Applikatioun am atmosphäreschen Ëmfeld bedeitend Ännerunge vun de Wiederkonditiounen ënnerleien. Dofir, fir Laser Kommunikatioun, ass eng gëeegent opteschen waveguide ganz wichteg.
Déi optesch Faser, déi fir Kommunikatioun benotzt gëtt, proposéiert vum Dr Kao Kung, dem Nobelpräisgewënner an der Physik, entsprécht d'Bedierfnesser vun der Laserkommunikatiounstechnologie fir Welleleit. Hien huet virgeschloen datt de Rayleigh-Streuverloscht vu Glasfaser ganz niddereg ka sinn (manner wéi 20 dB / km), an de Kraaftverloscht an der optescher Faser kënnt haaptsächlech aus der Absorptioun vu Liicht duerch Gëftstoffer a Glasmaterialien, sou datt d'Materialreinung de Schlëssel ass. opteschen Léngen Verloscht Key ze reduzéieren, an och drop higewisen, datt Single-Modus Transmissioun wichteg ass gutt Kommunikatioun Leeschtung ze erhalen.
Am Joer 1970 huet d'Corning Glass Company eng Quarz-baséiert Multimode optesch Faser entwéckelt mat engem Verloscht vu ronn 20dB / km no dem Dr Kao senger Reinigungsvirschlag, fir optesch Faser eng Realitéit fir Kommunikatiounstransmissionsmedien ze maachen. No kontinuéierlecher Fuerschung an Entwécklung huet de Verloscht vu Quarz-baséiert opteschen Faseren d'theoretesch Limit. Bis elo sinn d'Konditioune vun der optescher Faserkommunikatioun voll zefridden.
Fréi optesch Faser Kommunikatiounssystemer hunn all d'Empfangsmethod vun der direkter Detektioun ugeholl. Dëst ass eng relativ einfach optesch Faserkommunikatiounsmethod. PD ass e Quadratgesetzdetektor, an nëmmen d'Intensitéit vum opteschen Signal kann festgestallt ginn. Dës Direkter Detektioun Empfangsmethod ass vun der éischter Generatioun vun der optescher Faserkommunikatiounstechnologie an den 1970er bis an de fréien 1990er weidergaang.
Fir d'Spektrumnutzung bannent der Bandbreedung ze erhéijen, musse mir vun zwee Aspekter ufänken: een ass d'Technologie ze benotzen fir d'Shannon Limit z'erreechen, awer d'Erhéijung vun der Spektrumeffizienz huet d'Ufuerderunge fir d'Telekommunikatioun-to-Geräusch Verhältnis erhéicht, doduerch d'Reduktioun vum Transmissioun Distanz; déi aner ass d'Phase voll ze notzen, D'Informatiounstragkapazitéit vum Polariséierungsstaat gëtt fir d'Transmissioun benotzt, dat ass déi zweet Generatioun kohärent optesch Kommunikatiounssystem.
Déi zweet Generatioun kohärent optesch Kommunikatioun System benotzt en opteschen Mixer fir intradyne Detektioun, an adoptéiert Polariséierung Diversitéit Empfang, dat ass, um Empfang, d'Signal Liicht an d'lokal Oszilléierer Luucht sinn an zwee Strahlen vun Liichtjoer ofgebaut deenen hir Polarisatioun Staaten orthogonal sinn. mateneen. Op dës Manéier kann polariséierungsonsensibel Empfang erreecht ginn. Zousätzlech sollt et drop higewisen ginn datt zu dëser Zäit d'Frequenzverfolgung, d'Trägerphase Erhuelung, d'Ausgläichung, d'Synchroniséierung, d'Polariséierungsverfolgung an d'Demultiplexéierung am Empfangsend all duerch digital Signalveraarbechtung (DSP) Technologie ofgeschloss kënne ginn, wat d'Hardware staark vereinfacht. Design vum Empfänger, a verbessert Signal Erhuelungskapazitéit.
E puer Erausfuerderungen a Considératiounen géint d'Entwécklung vun der Optescher Fiber Kommunikatiounstechnologie
Duerch d'Applikatioun vu verschiddenen Technologien hunn d'akademesch Kreesser an d'Industrie grondsätzlech d'Limite vun der Spektraleffizienz vum opteschen Glasfaser-Kommunikatiounssystem erreecht. Fir weider d'Transmissiounskapazitéit ze erhéijen, kann et nëmmen erreecht ginn andeems d'Systembandbreedung B eropgeet (linear erhéicht Kapazitéit) oder d'Signal-to-Geräusch Verhältnis erhéijen. Déi spezifesch Diskussioun ass wéi follegt.
1. Léisung fir Iwwerdroungskraaft ze erhéijen
Zënter den net-linearen Effekt, deen duerch Héichkraaftübertragung verursaacht gëtt, ka reduzéiert ginn andeems d'effektive Fläch vum Faser Querschnitt richteg erhéicht gëtt, ass et eng Léisung fir d'Kraaft ze erhéijen fir wéineg Modusfaser ze benotzen anstatt Single-Modusfaser fir d'Transmissioun. Zousätzlech ass déi aktuell meescht üblech Léisung fir net-linear Effekter den Digital Backpropagation (DBP) Algorithmus ze benotzen, awer d'Verbesserung vun der Algorithmusleistung wäert zu enger Erhéijung vun der computationaler Komplexitéit féieren. Viru kuerzem huet d'Fuerschung vun der Maschinnléiertechnologie an der netlinearer Kompensatioun e gudde Applikatiounsperspektiv gewisen, wat d'Komplexitéit vum Algorithmus staark reduzéiert, sou datt den Design vum DBP-System an der Zukunft duerch Maschinnléiere gehollef ka ginn.
2. Erhéijung der bandwidth vun der opteschen amplifier
D'Erhéijung vun der Bandbreedung kann duerch d'Begrenzung vum Frequenzbereich vun EDFA duerchbriechen. Zousätzlech zu der C-Band an der L-Band, kann d'S-Band och an der Uwendungsberäich abegraff sinn, an de SOA oder Raman Verstärker kann fir Verstäerkung benotzt ginn. Wéi och ëmmer, déi existent optesch Faser huet e grousse Verloscht an de Frequenzbanden anescht wéi d'S-Band, an et ass néideg fir eng nei Zort optesch Faser ze designen fir den Iwwerdroungsverloscht ze reduzéieren. Awer fir de Rescht vun de Bands ass kommerziell verfügbar optesch Verstärkungstechnologie och eng Erausfuerderung.
3. Fuerschung op niddereg Transmissioun Verloscht optesch Léngen
Fuerschung iwwer nidderegen Iwwerdroungsverloschtfaser ass ee vun de kriteschsten Themen an dësem Beräich. Huel Kärfaser (HCF) huet d'Méiglechkeet vu méi nidderegen Iwwerdroungsverloscht, wat d'Zäitverzögerung vun der Glasfasertransmissioun reduzéiert an den net-lineare Problem vun der Faser zu engem groussen Ausmooss eliminéiere kann.
4. Fuerschung iwwer Raum Divisioun multiplexing Zesummenhang Technologien
Space-Division Multiplexing Technologie ass eng effektiv Léisung fir d'Kapazitéit vun enger eenzeger Faser ze erhéijen. Speziell gëtt Multi-Core optesch Faser fir Iwwerdroung benotzt, an d'Kapazitéit vun enger eenzeger Faser gëtt verduebelt. De Kär Thema an dëser Hisiicht ass ob et e méi héijer Effizienz opteschen Verstärker gëtt. , soss kann et nëmme mat multiple Single-Core optesch Faseren gläichwäerteg sinn; benotzt Modus-Divisioun multiplexing Technologie dorënner linear Polarisatioun Modus, OAM Strahl baséiert op Phase Singularitéit an zylindresch Vecteure Strahl baséiert op Polariséierung Singularitéit, esou Technologie kann Beam Multiplexing gëtt en neie Grad vu Fräiheet a verbessert d'Kapazitéit vun opteschen Kommunikatioun Systemer. Et huet breet Uwendungsperspektiven an der optescher Faserkommunikatiounstechnologie, awer d'Fuerschung iwwer verwandte opteschen Verstärker ass och eng Erausfuerderung. Zousätzlech, wéi d'Systemkomplexitéit duerch Differentialmodus Gruppe Verzögerung a Multi-Input Multi-Output digital Ausgläichungstechnologie verursaacht gëtt ass och Opmierksamkeet wäert.
Perspektiven fir d'Entwécklung vun Optical Fiber Kommunikatioun Technologie
Optesch Glasfaserkommunikatiounstechnologie huet sech vun der initialer Low-Speed-Transmissioun bis zur aktueller High-Speed-Transmissioun entwéckelt, an ass ee vun de Piliertechnologien ginn, déi d'Informatiounsgesellschaft ënnerstëtzen, an huet eng grouss Disziplin a sozialt Feld geformt. An Zukunft, wéi d'Demande vun der Gesellschaft fir Informatiounsiwwerdroung weider eropgeet, wäerten optesch Faser Kommunikatiounssystemer an Netzwierktechnologien sech Richtung ultra-grouss Kapazitéit, Intelligenz an Integratioun entwéckelen. Wärend d'Transmissiounsleistung verbesseren, wäerte se weider d'Käschte reduzéieren an d'Liewensmëttel vun de Leit déngen an d'Land hëllefen d'Informatioun ze bauen. Societeit spillt eng wichteg Roll. CeiTa huet mat enger Rei vun Naturkatastrophenorganisatiounen kooperéiert, déi regional Sécherheetswarnunge wéi Äerdbiewen, Iwwerschwemmungen an Tsunamis viraussoen kënnen. Et muss nëmme mat der ONU vu CeiTa verbonne sinn. Wann eng Naturkatastroph geschitt, wäert d'Äerdbiewenstatioun eng fréi Warnung erausginn. Den Terminal ënner den ONU Alerts gëtt synchroniséiert.
(1) Intelligent opteschen Netzwierk
Am Verglach mam drahtlose Kommunikatiounssystem sinn den opteschen Kommunikatiounssystem an den Netzwierk vum intelligenten opteschen Netzwierk nach ëmmer an der éischter Etapp wat d'Netzkonfiguratioun, d'Netzwierkerhaltung an d'Fehlerdiagnostik ugeet, an de Grad vun der Intelligenz ass net genuch. Wéinst der grousser Kapazitéit vun enger eenzeger Faser wäert d'Optriede vun all Faserfehler e groussen Impakt op d'Wirtschaft an d'Gesellschaft hunn. Dofir ass d'Iwwerwaachung vun Netzwierkparameter ganz wichteg fir d'Entwécklung vun zukünfteg intelligenten Netzwierker. D'Fuerschungsrichtungen, déi an dësem Aspekt an Zukunft opmierksam musse ginn, enthalen: Systemparameter Iwwerwaachungssystem baséiert op vereinfacht kohärent Technologie a Maschinnléieren, kierperlech Quantitéit Iwwerwaachungstechnologie baséiert op kohärent Signalanalyse a Phaseempfindlech optesch Zäitdomänreflexioun.
(2) Integréiert Technologie a System
Den Haaptziel vun der Apparatintegratioun ass d'Käschte ze reduzéieren. An der optescher Faserkommunikatiounstechnologie kann kuerz-Distanz High-Speed-Transmissioun vu Signaler duerch kontinuéierlech Signalregeneratioun realiséiert ginn. Wéi och ëmmer, wéinst de Probleemer vun der Phase- a Polariséierungsstaat Erhuelung, ass d'Integratioun vu kohärent Systemer nach ëmmer relativ schwéier. Zousätzlech, wann eng grouss-Skala integréiert opteschen-elektresch-optesch System realiséiert ginn, wäert d'System Kapazitéit och däitlech verbessert ginn. Wéi och ëmmer, wéinst Faktoren wéi niddereg technesch Effizienz, héich Komplexitéit a Schwieregkeeten an der Integratioun, ass et onméiglech all-optesch Signaler wéi all-optesch 2R (Re-Amplification, Re-shaping), 3R (Re-Amplification) wäit ze förderen , Re-Timing a Re-shaping) am Beräich vun der optescher Kommunikatioun. Veraarbechtung Technologie. Dofir, wat d'Integratiounstechnologie a Systemer ugeet, sinn déi zukünfteg Fuerschungsrichtungen wéi follegt: Och wann déi existent Fuerschung iwwer Space Divisioun Multiplexing Systemer relativ räich ass, hunn d'Schlësselkomponente vun Space Divisioun Multiplexing Systemer nach net technologesch Duerchbréch an der Akademie an der Industrie erreecht. a weider Stäerkung ass néideg. Fuerschung, wéi integréiert Laser an modulators, zwee-zweedimensional integréiert Receiver, héich-Energie-Effizienz integréiert opteschen amplifiers, etc .; nei Zorte vun opteschen Faseren kann System bandwidth wesentlech ausbaue, mä weider Fuerschung ass nach néideg ze garantéieren, datt hir ëmfaassend Leeschtung an Fabrikatioun Prozesser déi bestehend Single erreechen kann Den Niveau vun Modus Léngen; studéiert verschidden Apparater déi mat der neier Faser an der Kommunikatiounslink benotzt kënne ginn.
(3) Optesch Kommunikatioun Apparater
An opteschen Kommunikatiounsgeräter huet d'Fuerschung an d'Entwécklung vu Silicium photonesche Geräter initial Resultater erreecht. Wéi och ëmmer, am Moment ass Hausbezunnen Fuerschung haaptsächlech op passiven Apparater baséiert, a Fuerschung iwwer aktive Geräter ass relativ schwaach. Wat optesch Kommunikatiounsgeräter ugeet, sinn déi zukünfteg Fuerschungsrichtungen: Integratiounsfuerschung vun aktive Geräter a Siliziumoptesch Geräter; Fuerschung iwwer Integratiounstechnologie vun Net-Silicon opteschen Apparater, wéi Fuerschung iwwer Integratiounstechnologie vun III-V Materialien a Substrate; weider Entwécklung vun neien Apparat Fuerschung an Entwécklung. Suivi, wéi integréiert Lithium Niobate opteschen waveguide mat de Virdeeler vun héich Vitesse an niddereg Muecht Konsum.
Post Zäit: Aug-03-2023
