Sa pa gen lontan, fèy repons mitan ane a pou devlopman konjwen Hengqin ant Zhuhai ak Macao te kòmanse dewoule dousman. Youn nan fib optik transfwontyè yo te atire atansyon. Li te pase nan Zhuhai ak Macao pou reyalize entèkoneksyon pouvwa enfòmatik ak pataj resous soti Macao pou rive Hengqin, epi konstwi yon kanal enfòmasyon. Shanghai ap ankouraje tou pwojè amelyorasyon ak transfòmasyon rezo kominikasyon tout fib "optik an kwiv" pou asire yon devlopman ekonomik kalite siperyè ak pi bon sèvis kominikasyon pou rezidan yo.
Avèk devlopman rapid teknoloji Entènèt la, demann itilizatè yo pou trafik Entènèt ap ogmante chak jou, kijan pou amelyore kapasite kominikasyon fib optik la vin tounen yon pwoblèm ijan pou rezoud.
Depi aparisyon teknoloji kominikasyon fib optik la, li te pote gwo chanjman nan domèn syans, teknoloji ak sosyete a. Kòm yon aplikasyon enpòtan nan teknoloji lazè, teknoloji enfòmasyon lazè, reprezante pa teknoloji kominikasyon fib optik, te bati fondasyon rezo kominikasyon modèn nan epi li te vin tounen yon pati enpòtan nan transmisyon enfòmasyon. Teknoloji kominikasyon fib optik la se yon fòs transpò enpòtan nan mond Entènèt aktyèl la, epi li se tou youn nan teknoloji debaz epòk enfòmasyon an.
Avèk aparisyon kontinyèl divès teknoloji émergentes tankou Entènèt Objè yo, gwo done (big data), reyalite vityèl, entèlijans atifisyèl (IA), kominikasyon mobil senkyèm jenerasyon (5G) ak lòt teknoloji, gen plis demand pou echanj ak transmisyon enfòmasyon. Selon done rechèch Cisco te pibliye an 2019, trafik IP mondyal anyèl la ap ogmante soti nan 1.5ZB (1ZB = 1021B) an 2017 pou rive nan 4.8ZB an 2022, ak yon to kwasans konpoze anyèl de 26%. Fas a tandans kwasans trafik ki wo a, kominikasyon fib optik, kòm pati ki pi enpòtan nan rezo kominikasyon an, anba gwo presyon pou amelyore. Sistèm ak rezo kominikasyon fib optik ki gen gwo vitès ak gwo kapasite pral direksyon devlopman prensipal teknoloji kominikasyon fib optik la.
Istwa Devlopman ak Estati Rechèch sou Teknoloji Kominikasyon Fib Optik
Yo te devlope premye lazè rubi a an 1960, apre Arthur Showlow ak Charles Townes te dekouvri kijan lazè yo fonksyone an 1958. Apre sa, an 1970, yo te devlope avèk siksè premye lazè semi-kondiktè AlGaAs ki kapab fonksyone kontinyèlman nan tanperati chanm, epi an 1977, yo te reyalize lazè semi-kondiktè a ka fonksyone kontinyèlman pandan plizyè dizèn milye èdtan nan yon anviwònman pratik.
Jiskaprezan, lazè yo gen tout kondisyon nesesè pou kominikasyon fib optik komèsyal. Depi nan kòmansman envansyon lazè a, envantè yo te rekonèt aplikasyon potansyèl enpòtan li nan domèn kominikasyon an. Sepandan, gen de enpèfeksyon evidan nan teknoloji kominikasyon lazè: youn se ke yon gwo kantite enèji pral pèdi akòz divèjans reyon lazè a; lòt la se ke li afekte anpil pa anviwònman aplikasyon an, tankou aplikasyon nan anviwònman atmosferik la pral siyifikativman sijè a chanjman nan kondisyon metewolojik yo. Se poutèt sa, pou kominikasyon lazè, yon gid vag optik ki apwopriye trè enpòtan.
Fib optik Dr. Kao Kung, ganyan Pri Nobèl nan fizik, te pwopoze pou kominikasyon an, satisfè bezwen teknoloji kominikasyon lazè pou gid ond yo. Li te pwopoze ke pèt dispèsyon Rayleigh fib optik an vè a ka trè ba (mwens pase 20 dB/km), epi pèt puisans nan fib optik la soti sitou nan absòpsyon limyè pa enpurte nan materyèl an vè yo, kidonk pirifikasyon materyèl la se kle pou diminye pèt fib optik la, epi li te mete aksan tou ke transmisyon monomòd enpòtan pou kenbe bon pèfòmans kominikasyon.
An 1970, konpayi Corning Glass te devlope yon fib optik multimod ki baze sou kwatz ak yon pèt anviwon 20dB/km dapre sijesyon pirifikasyon Dr. Kao a, sa ki te fè fib optik yon reyalite pou medya transmisyon kominikasyon. Apre rechèch ak devlopman kontinyèl, pèt fib optik ki baze sou kwatz te pwoche limit teyorik la. Jiskaprezan, kondisyon kominikasyon fib optik yo te konplètman satisfè.
Premye sistèm kominikasyon fib optik yo tout te adopte metòd resepsyon deteksyon dirèk la. Sa a se yon metòd kominikasyon fib optik relativman senp. PD se yon detektè lalwa kare, epi se sèlman entansite siyal optik la ki ka detekte. Metòd resepsyon deteksyon dirèk sa a te kontinye depi premye jenerasyon teknoloji kominikasyon fib optik nan ane 1970 yo rive nan kòmansman ane 1990 yo.
Pou ogmante itilizasyon spectre a nan bandwidth la, nou bezwen kòmanse ak de aspè: youn se sèvi ak teknoloji pou pwoche bò limit Shannon an, men ogmantasyon nan efikasite spectre a ogmante egzijans pou rapò telekominikasyon-bri a, kidonk diminye distans transmisyon an; lòt la se sèvi ak faz la nèt ale, Kapasite transpò enfòmasyon eta polarizasyon an itilize pou transmisyon, ki se dezyèm jenerasyon sistèm kominikasyon optik koeran an.
Sistèm kominikasyon optik koeran dezyèm jenerasyon an itilize yon melanjè optik pou deteksyon intradin, epi li adopte resepsyon divèsite polarizasyon, sa vle di, nan bout reseptè a, limyè siyal la ak limyè osilatè lokal la dekonpoze an de reyon limyè ki gen eta polarizasyon ortogonal youn ak lòt. Nan fason sa a, yo ka reyalize yon resepsyon ki pa sansib a polarizasyon. Anplis de sa, li enpòtan pou note ke kounye a, swivi frekans, rekiperasyon faz transpòtè, egalizasyon, senkronizasyon, swivi polarizasyon ak demultiplexaj nan bout reseptè a ka konplete pa teknoloji pwosesis siyal dijital (DSP), ki senplifye anpil konsepsyon pyès ki nan konpitè reseptè a, epi amelyore kapasite rekiperasyon siyal.
Kèk defi ak konsiderasyon ki fè fas ak devlopman teknoloji kominikasyon fib optik la
Atravè aplikasyon plizyè teknoloji, sèk akademik yo ak endistri a rive nan limit efikasite espektral sistèm kominikasyon fib optik la. Pou kontinye ogmante kapasite transmisyon an, se sèlman lè yo ogmante Pleasant sistèm B a (ogmante kapasite lineyèman) oswa lè yo ogmante rapò siyal-bri a. Diskisyon espesifik la se jan sa a.
1. Solisyon pou ogmante puisans transmisyon an
Piske efè non lineyè ki koze pa transmisyon gwo puisans lan ka redwi lè yo ogmante sifas efektif seksyon fib la byen, li se yon solisyon pou ogmante puisans pou itilize fib kèk mòd olye de fib yon sèl mòd pou transmisyon. Anplis de sa, solisyon ki pi komen kounye a pou efè non lineyè yo se itilize algorithm retwopagasyon dijital (DBP) la, men amelyorasyon pèfòmans algorithm nan ap mennen nan yon ogmantasyon nan konpleksite enfòmatik. Dènyèman, rechèch sou teknoloji aprantisaj machin nan konpansasyon non lineyè te montre yon bon pèspektiv aplikasyon, ki diminye anpil konpleksite algorithm nan, kidonk konsepsyon sistèm DBP a ka ede pa aprantisaj machin nan lavni.
2. Ogmante Pleasant anplifikatè optik la
Ogmante Pleasant la ka kraze limitasyon ranje frekans EDFA a. Anplis C-band ak L-band, yo kapab enkli S-band tou nan ranje aplikasyon an, epi yo ka itilize anplifikatè SOA oswa Raman pou anplifikasyon. Sepandan, fib optik ki egziste deja a gen yon gwo pèt nan lòt bann frekans apa de S-band, epi li nesesè pou konsepsyon yon nouvo kalite fib optik pou diminye pèt transmisyon an. Men, pou rès bann yo, teknoloji anplifikasyon optik ki disponib nan komès la se yon defi tou.
3. Rechèch sou fib optik ki gen pèt transmisyon ki ba
Rechèch sou fib ki gen pèt transmisyon ki ba se youn nan pwoblèm ki pi enpòtan nan domèn sa a. Fib nwayo kre (HCF) gen posiblite pou gen mwens pèt transmisyon, sa ki pral diminye reta tan transmisyon fib la epi ki ka elimine pwoblèm non lineyè fib la nan yon gwo mezi.
4. Rechèch sou teknoloji ki gen rapò ak miltipleksaj divizyon espasyal
Teknoloji miltiplèksaj divizyon espasyal la se yon solisyon efikas pou ogmante kapasite yon sèl fib. Espesyalman, yo itilize fib optik milti-nwayo pou transmisyon, epi kapasite yon sèl fib double. Pwoblèm prensipal la nan sans sa a se si gen yon anplifikatè optik ki gen pi gwo efikasite, sinon li ka sèlman ekivalan a plizyè fib optik yon sèl nwayo; lè l sèvi avèk teknoloji miltiplèksaj divizyon mòd ki gen ladan mòd polarizasyon lineyè, gwo bout bwa OAM ki baze sou singularite faz ak gwo bout bwa vektè silendrik ki baze sou singularite polarizasyon, teknoloji sa a ka bay yon nouvo degre libète epi amelyore kapasite sistèm kominikasyon optik yo. Li gen gwo kandida aplikasyon nan teknoloji kominikasyon fib optik, men rechèch sou anplifikatè optik ki gen rapò ak sa yo se yon defi tou. Anplis de sa, kijan pou balanse konpleksite sistèm ki koze pa reta gwoup mòd diferansyèl ak teknoloji egalizasyon dijital miltip-antre miltip-sorti merite atansyon tou.
Pèspektiv pou Devlopman Teknoloji Kominikasyon Fib Optik
Teknoloji kominikasyon fib optik la devlope soti nan transmisyon ba-vitès inisyal la rive nan transmisyon gwo-vitès aktyèl la, e li vin tounen youn nan teknoloji prensipal ki sipòte sosyete enfòmasyon an, e li fòme yon gwo disiplin ak yon gwo domèn sosyal. Nan lavni, pandan demann sosyete a pou transmisyon enfòmasyon ap kontinye ogmante, sistèm kominikasyon fib optik ak teknoloji rezo yo pral evolye nan direksyon kapasite ultra-gwo, entèlijans ak entegrasyon. Pandan y ap amelyore pèfòmans transmisyon an, y ap kontinye diminye depans yo epi sèvi mwayen sibzistans pèp la epi ede peyi a bati enfòmasyon. Sosyete a jwe yon wòl enpòtan. CeiTa te kolabore ak yon kantite òganizasyon dezas natirèl, ki ka predi avètisman sekirite rejyonal tankou tranblemanntè, inondasyon ak tsunami. Li sèlman bezwen konekte ak ONU CeiTa a. Lè yon dezas natirèl rive, estasyon tranblemanntè a pral bay yon avètisman bonè. Tèminal ki anba Alèt ONU yo pral senkronize.
(1) Rezo optik entelijan
Konpare ak sistèm kominikasyon san fil la, sistèm kominikasyon optik la ak rezo rezo optik entelijan an toujou nan premye etap li yo an tèm de konfigirasyon rezo, antretyen rezo ak dyagnostik fay, epi degre entèlijans lan pa sifi. Akòz gwo kapasite yon sèl fib, nenpòt echèk fib pral gen yon gwo enpak sou ekonomi an ak sosyete a. Se poutèt sa, siveyans paramèt rezo yo trè enpòtan pou devlopman rezo entelijan nan lavni. Direksyon rechèch ki bezwen peye atansyon nan aspè sa a nan lavni an gen ladan yo: sistèm siveyans paramèt sistèm ki baze sou teknoloji koeran senplifye ak aprantisaj machin, teknoloji siveyans kantite fizik ki baze sou analiz siyal koeran ak refleksyon domèn tan optik sansib a faz.
(2) Teknoloji ak sistèm entegre
Objektif prensipal entegrasyon aparèy se diminye depans yo. Nan teknoloji kominikasyon fib optik, transmisyon siyal kout distans ak gwo vitès ka reyalize atravè rejenerasyon siyal kontinyèl. Sepandan, akòz pwoblèm rekiperasyon eta faz ak polarizasyon, entegrasyon sistèm koeran yo toujou relativman difisil. Anplis de sa, si yo ka reyalize yon sistèm optik-elektrik-optik entegre sou gwo echèl, kapasite sistèm nan ap amelyore anpil tou. Sepandan, akòz faktè tankou efikasite teknik ki ba, gwo konpleksite, ak difikilte nan entegrasyon, li enposib pou ankouraje lajman siyal tout optik tankou tout optik 2R (re-anplifikasyon, re-fòmasyon), 3R (re-anplifikasyon, re-distribisyon, ak re-fòmasyon) nan domèn teknoloji pwosesis kominikasyon optik. Se poutèt sa, an tèm de teknoloji ak sistèm entegrasyon, direksyon rechèch nan lavni yo se jan sa a: Malgre ke rechèch ki egziste deja sou sistèm miltiplikasyon divizyon espasyal la relativman rich, eleman kle nan sistèm miltiplikasyon divizyon espasyal yo poko reyalize avansman teknolojik nan akademi ak endistri, epi plis ranfòsman nesesè. Rechèch, tankou lazè ak modilatè entegre, reseptè entegre bidimensyonèl, anplifikatè optik entegre ki gen gwo efikasite enèji, elatriye; nouvo kalite fib optik yo ka elaji anpil Pleasant sistèm nan, men plis rechèch toujou nesesè pou asire ke pèfòmans konplè yo ak pwosesis fabrikasyon yo ka rive nan nivo fib mòd inik ki deja egziste a; etidye divès aparèy ki ka itilize ak nouvo fib la nan lyen kominikasyon an.
(3) Aparèy kominikasyon optik
Nan aparèy kominikasyon optik, rechèch ak devlopman aparèy fotonik Silisyòm yo te bay premye rezilta yo. Sepandan, kounye a, rechèch domestik ki gen rapò ak sa a baze sitou sou aparèy pasif, epi rechèch sou aparèy aktif yo relativman fèb. An tèm de aparèy kominikasyon optik, direksyon rechèch nan lavni yo enkli: rechèch sou entegrasyon aparèy aktif ak aparèy optik Silisyòm; rechèch sou teknoloji entegrasyon aparèy optik ki pa Silisyòm, tankou rechèch sou teknoloji entegrasyon materyèl ak substrats III-V; plis devlopman nan rechèch ak devlopman nouvo aparèy. Swiv, tankou gid vag optik niobat ityòm entegre ak avantaj vitès segondè ak konsomasyon enèji ki ba.
Dat piblikasyon: 3 Out 2023
