Ora suwe, lembar jawaban pertengahan taun kanggo pangembangan bebarengan Hengqin antarane Zhuhai lan Macao alon-alon mbukak. Salah sawijining serat optik lintas-wates narik kawigaten. Iku liwat Zhuhai lan Macao kanggo mujudake interkoneksi daya komputasi lan enggo bareng sumber daya saka Macao kanggo Hengqin, lan mbangun saluran informasi. Shanghai uga promosi proyek nganyarke lan transformasi jaringan komunikasi kabeh serat "optik dadi tembaga bali" kanggo njamin pangembangan ekonomi sing berkualitas lan layanan komunikasi sing luwih apik kanggo warga.
Kanthi perkembangan teknologi Internet kanthi cepet, panjaluk pangguna kanggo lalu lintas Internet saya tambah saben dina, carane nambah kapasitas komunikasi serat optik wis dadi masalah sing kudu ditanggulangi.
Wiwit munculé teknologi komunikasi serat optik, wis nggawa owah-owahan gedhe ing bidang ilmu pengetahuan lan teknologi lan masyarakat. Minangka aplikasi penting teknologi laser, teknologi informasi laser sing diwakili dening teknologi komunikasi serat optik wis mbangun kerangka jaringan komunikasi modern lan dadi bagian penting saka transmisi informasi. Teknologi komunikasi serat optik minangka kekuwatan penting ing jagad Internet saiki, lan uga minangka salah sawijining teknologi inti ing jaman informasi.
Kanthi terus-terusan muncule macem-macem teknologi sing berkembang kayata Internet of Things, data gedhe, kasunyatan virtual, intelijen buatan (AI), komunikasi seluler generasi kaping lima (5G) lan teknologi liyane, panjaluk sing luwih dhuwur ditindakake kanggo ijol-ijolan informasi lan transmisi. Miturut data riset sing dirilis dening Cisco ing 2019, lalu lintas IP taunan global bakal mundhak saka 1.5ZB (1ZB = 1021B) ing 2017 dadi 4.8ZB ing 2022, kanthi tingkat pertumbuhan taunan gabungan 26%. Ngadhepi tren wutah saka lalu lintas dhuwur, komunikasi serat optik, minangka bagéan paling backbone saka jaringan komunikasi, ing meksa sanget kanggo upgrade. Sistem lan jaringan komunikasi serat optik kanthi kacepetan dhuwur, kapasitas gedhe bakal dadi arah pangembangan utama teknologi komunikasi serat optik.
Riwayat Pangembangan lan Status Riset Teknologi Komunikasi Serat Optik
Laser ruby pisanan dikembangake ing taun 1960, sawise panemuan cara kerja laser dening Arthur Showlow lan Charles Townes ing taun 1958. Banjur, ing taun 1970, laser semikonduktor AlGaAs pisanan sing bisa operasi terus-terusan ing suhu kamar kasil dikembangake, lan ing taun 1977, laser semikonduktor iki temen maujud bisa terus-terusan kanggo puluhan ewu jam ing lingkungan praktis.
Nganti saiki, laser duwe prasyarat kanggo komunikasi serat optik komersial. Saka wiwitan panemuan laser, para penemu ngerteni aplikasi potensial penting ing bidang komunikasi. Nanging, ana rong kekurangan sing jelas ing teknologi komunikasi laser: siji yaiku jumlah energi sing akeh bakal ilang amarga divergensi sinar laser; liyane iku banget kena pengaruh lingkungan aplikasi, kayata aplikasi ing lingkungan atmosfer bakal Ngartekno tundhuk owah-owahan ing kahanan cuaca . Mulane, kanggo komunikasi laser, pandu gelombang optik sing cocok iku penting banget.
Serat optik sing digunakake kanggo komunikasi sing diusulake dening Dr. Kao Kung, pemenang Bebungah Nobel ing fisika, nyukupi kabutuhan teknologi komunikasi laser kanggo pandu gelombang. Dheweke ngajokake yen Rayleigh scattering mundhut saka serat optik kaca bisa banget kurang (kurang saka 20 dB / km), lan mundhut daya ing serat optik utamané asalé saka panyerepan cahya dening impurities ing bahan kaca, supaya materi dimurnèkaké tombol. kanggo ngurangi serat optik mundhut Key, lan uga nuding metu sing transmisi single-mode penting kanggo njaga kinerja komunikasi apik.
Ing taun 1970, Corning Glass Company ngembangake serat optik multimode berbasis kuarsa kanthi mundhut kira-kira 20dB/km miturut saran pemurnian Dr. Kao, nggawe serat optik dadi kasunyatan kanggo media transmisi komunikasi. Sawise riset lan pangembangan terus-terusan, mundhut serat optik basis kuarsa nyedhaki watesan teoritis. Nganti saiki, kondisi komunikasi serat optik wis rampung.
Sistem komunikasi serat optik awal kabeh nggunakake metode panrima deteksi langsung. Iki minangka cara komunikasi serat optik sing relatif prasaja. PD minangka detektor hukum persegi, lan mung intensitas sinyal optik sing bisa dideteksi. Cara panrima deteksi langsung iki diterusake saka generasi pertama teknologi komunikasi serat optik ing taun 1970-an nganti awal 1990-an.
Kanggo nambah panggunaan spektrum ing bandwidth, kita kudu miwiti saka rong aspek: siji yaiku nggunakake teknologi kanggo nyedhaki watesan Shannon, nanging paningkatan efisiensi spektrum wis nambah syarat kanggo rasio telekomunikasi-kanggo-noise, saéngga nyuda jarak transmisi; liyane iku kanggo nggawe nggunakake lengkap saka phase, Informasi mbeta kapasitas negara polarisasi digunakake kanggo transmisi, kang generasi kapindho sistem komunikasi optik koheren.
Sistem komunikasi optik koheren generasi kapindho nggunakake mixer optik kanggo deteksi intradyne, lan nggunakake resepsi keragaman polarisasi, yaiku, ing mburi panampa, lampu sinyal lan cahya osilator lokal diurai dadi rong sinar cahya sing negara polarisasi ortogonal. marang sapadha-padha. Kanthi cara iki, resepsi sing ora sensitif polarisasi bisa digayuh. Kajaba iku, kudu dicathet yen ing wektu iki, pelacakan frekuensi, pemulihan fase operator, pemerataan, sinkronisasi, pelacakan polarisasi lan demultiplexing ing mburi panampa bisa rampung kanthi teknologi pangolahan sinyal digital (DSP), sing nyederhanakake hardware. desain panrima, lan kemampuan Recovery sinyal apik.
Sawetara Tantangan lan Pertimbangan Ngadhepi Pangembangan Teknologi Komunikasi Serat Optik
Liwat aplikasi saka macem-macem teknologi, bunderan akademisi lan industri Sejatine wis tekan watesan saka efficiency spektral saka sistem komunikasi serat optik. Kanggo terus nambah kapasitas transmisi, iku mung bisa digayuh kanthi nambah bandwidth sistem B (linearly nambah kapasitas) utawa nambah rasio sinyal-kanggo-noise. Dhiskusi tartamtu kaya ing ngisor iki.
1. Solusi kanggo nambah daya ngirim
Amarga efek nonlinear sing disebabake dening transmisi daya dhuwur bisa dikurangi kanthi nambah area efektif saka salib-bagean serat, iku solusi kanggo nambah daya kanggo nggunakake serat sawetara mode tinimbang serat mode siji kanggo transmisi. Kajaba iku, solusi sing paling umum saiki kanggo efek nonlinear yaiku nggunakake algoritma backpropagation digital (DBP), nanging perbaikan kinerja algoritma bakal nambah kerumitan komputasi. Bubar, riset teknologi machine learning ing kompensasi nonlinear wis nuduhake prospek aplikasi apik, kang nemen nyuda kerumitan algoritma, supaya desain sistem DBP bisa dibantu dening machine learning ing mangsa.
2. Tambah bandwidth saka amplifier optik
Nambah bandwidth bisa nembus watesan saka sawetara frekuensi EDFA. Saliyane C-band lan L-band, S-band uga bisa kalebu ing sawetara aplikasi, lan SOA utawa Raman amplifier bisa digunakake kanggo amplifikasi. Nanging, serat optik ana wis mundhut gedhe ing band frekuensi liyane saka S-band, lan iku perlu kanggo desain jinis anyar saka serat optik kanggo ngurangi mundhut transmisi. Nanging kanggo band liyane, teknologi amplifikasi optik sing kasedhiya kanthi komersial uga dadi tantangan.
3. Riset ing serat optik mundhut transmisi kurang
Riset babagan serat mundhut transmisi kurang minangka salah sawijining masalah sing paling kritis ing lapangan iki. Serat inti berongga (HCF) nduweni kemungkinan mundhut transmisi sing luwih murah, sing bakal nyuda wektu tundha transmisi serat lan bisa ngilangi masalah serat nonlinear kanthi akeh.
4. Riset babagan teknologi sing gegandhengan karo multiplexing divisi spasi
Teknologi multiplexing divisi spasi minangka solusi efektif kanggo nambah kapasitas serat tunggal. Khusus, serat optik multi-inti digunakake kanggo transmisi, lan kapasitas serat siji tikel kaping pindho. Masalah inti ing babagan iki yaiku apa ana amplifier optik sing luwih dhuwur. , Yen ora, mung bisa padha karo sawetara serat optik siji-inti; nggunakake teknologi multiplexing mode-divisi kalebu mode polarisasi linear, balok OAM adhedhasar singularity phase lan balok vektor silinder adhedhasar singularity polarisasi, teknologi kuwi bisa Beam multiplexing menehi jurusan anyar saka kamardikan lan nambah kapasitas sistem komunikasi optik. Nduwe prospek aplikasi sing wiyar ing teknologi komunikasi serat optik, nanging riset babagan amplifier optik sing gegandhengan uga dadi tantangan. Kajaba iku, carane ngimbangi kerumitan sistem sing disebabake dening wektu tundha klompok mode diferensial lan teknologi ekualisasi digital kaping pirang-pirang-input uga kudu digatekake.
Prospek Pengembangan Teknologi Komunikasi Serat Optik
teknologi komunikasi serat optik wis dikembangaké saka transmisi kurang-kacepetan dhisikan kanggo transmisi kacepetan dhuwur saiki, lan wis dadi salah siji saka teknologi backbone ndhukung masyarakat informasi, lan wis kawangun disiplin ageng lan lapangan sosial. Ing mangsa ngarep, amarga panjaluk masyarakat kanggo transmisi informasi terus saya tambah, sistem komunikasi serat optik lan teknologi jaringan bakal berkembang dadi kapasitas, intelijen, lan integrasi sing gedhe banget. Nalika ningkatake kinerja transmisi, dheweke bakal terus nyuda biaya lan ngladeni mata pencaharian rakyat lan mbantu negara mbangun informasi. masyarakat nduweni peran wigati. CeiTa wis kerja sama karo sawetara organisasi bencana alam, sing bisa prédhiksi bebaya safety regional kayata lindhu, banjir, lan tsunami. Iku mung kudu disambungake menyang ONU saka CeiTa. Nalika ana bencana alam, stasiun lindhu bakal menehi peringatan dini. Terminal ing sangisore ONU Alerts bakal disinkronake.
(1) Jaringan optik cerdas
Dibandhingake karo sistem komunikasi nirkabel, sistem komunikasi optik lan jaringan jaringan optik cerdas isih ana ing tahap awal babagan konfigurasi jaringan, pangopènan jaringan lan diagnosis kesalahan, lan tingkat intelijen ora cukup. Amarga kapasitas serat siji sing gedhe banget, kedadeyan kegagalan serat bakal duwe pengaruh gedhe marang ekonomi lan masyarakat. Mulane, ngawasi paramèter jaringan penting banget kanggo pangembangan jaringan cerdas ing mangsa ngarep. Pandhuan riset sing kudu digatekake ing aspek iki ing mangsa ngarep kalebu: sistem ngawasi parameter sistem adhedhasar teknologi koheren sing disederhanakake lan pembelajaran mesin, teknologi pemantauan kuantitas fisik adhedhasar analisis sinyal sing koheren lan refleksi domain wektu optik sing sensitif fase.
(2) Teknologi lan sistem terpadu
Tujuan utama integrasi piranti yaiku nyuda biaya. Ing teknologi komunikasi serat optik, transmisi kacepetan dhuwur jarak cendhak bisa diwujudake liwat regenerasi sinyal sing terus-terusan. Nanging, amarga masalah pemulihan negara fase lan polarisasi, integrasi sistem sing koheren isih angel. Kajaba iku, yen sistem optik-listrik-optik terpadu skala gedhe bisa diwujudake, kapasitas sistem uga bakal saya tambah akeh. Nanging, amarga faktor kayata efisiensi teknis sing kurang, kerumitan dhuwur, lan angel integrasi, ora mungkin promosi sinyal kabeh optik kayata 2R optik (re-amplifikasi, re-shaping), 3R (re-amplifikasi). , re-timing, lan re-shaping) ing bidang komunikasi optik. teknologi pangolahan. Mulane, ing babagan teknologi lan sistem integrasi, arah riset ing mangsa ngarep kaya ing ngisor iki: Sanajan riset sing ana babagan sistem multiplexing divisi spasi relatif sugih, komponen utama sistem multiplexing divisi ruang durung entuk terobosan teknologi ing akademisi lan industri, lan dikuatake luwih dibutuhake. Riset, kayata laser terintegrasi lan modulator, panrima terintegrasi rong dimensi, amplifier optik terintegrasi kanthi efisiensi energi dhuwur, lsp; jinis anyar saka serat optik bisa Ngartekno nggedhekake bandwidth sistem, nanging riset luwih isih perlu kanggo mesthekake yen kinerja lengkap lan pangolahan Manufaktur bisa tekan ana single tingkat serat mode; sinau macem-macem piranti sing bisa digunakake karo serat anyar ing link komunikasi.
(3) Piranti komunikasi optik
Ing piranti komunikasi optik, riset lan pangembangan piranti fotonik silikon wis entuk asil awal. Nanging, saiki, riset sing gegandhengan karo domestik utamane adhedhasar piranti pasif, lan riset babagan piranti aktif relatif lemah. Ing babagan piranti komunikasi optik, arah riset ing mangsa ngarep kalebu: riset integrasi piranti aktif lan piranti optik silikon; riset babagan teknologi integrasi piranti optik non-silikon, kayata riset teknologi integrasi bahan lan substrat III-V; pangembangan luwih saka riset lan pangembangan piranti anyar. Tindakake, kayata pandu gelombang optik lithium niobate terpadu kanthi kaluwihan kacepetan dhuwur lan konsumsi daya sing sithik.
Wektu kirim: Aug-03-2023
