وضعیت توسعه و چشم انداز فناوری ارتباطات فیبر نوری یادداشت سردبیر

از طریق کاربرد فناوری های مختلف، محافل دانشگاهی و صنعت اساساً به مرز بازده طیفی سیستم ارتباطی فیبر نوری رسیده اند. برای ادامه افزایش ظرفیت انتقال، تنها با افزایش پهنای باند سیستم B (افزایش خطی ظرفیت) یا افزایش نسبت سیگنال به نویز می توان به آن دست یافت. بحث اختصاصی به شرح زیر است.

1. راه حل برای افزایش قدرت انتقال
از آنجایی که اثر غیرخطی ناشی از انتقال توان بالا را می توان با افزایش مناسب سطح موثر سطح مقطع فیبر کاهش داد، استفاده از فیبر چند حالته به جای فیبر تک حالته برای انتقال، راه حلی برای افزایش توان است. علاوه بر این، رایج ترین راه حل فعلی برای اثرات غیرخطی استفاده از الگوریتم پس انتشار دیجیتال (DBP) است، اما بهبود عملکرد الگوریتم منجر به افزایش پیچیدگی محاسباتی خواهد شد. اخیراً، تحقیقات فناوری یادگیری ماشین در جبران غیرخطی یک چشم انداز کاربردی خوب را نشان داده است که پیچیدگی الگوریتم را تا حد زیادی کاهش می دهد، بنابراین طراحی سیستم DBP می تواند با یادگیری ماشین در آینده کمک کند.

2. پهنای باند تقویت کننده نوری را افزایش دهید
افزایش پهنای باند می تواند از محدودیت محدوده فرکانس EDFA عبور کند. علاوه بر باند C و باند L، باند S را نیز می توان در محدوده کاربرد قرار داد و از تقویت کننده SOA یا Raman می توان برای تقویت استفاده کرد. اما فیبر نوری موجود در باندهای فرکانسی غیر از باند S تلفات زیادی دارد و برای کاهش تلفات انتقال باید نوع جدیدی از فیبر نوری طراحی شود. اما برای بقیه باندها، فناوری تقویت اپتیکال موجود در بازار نیز یک چالش است.

3. تحقیق در مورد فیبر نوری با افت انتقال کم
تحقیق در مورد فیبر با تلفات کم انتقال یکی از حیاتی ترین مسائل در این زمینه است. فیبر توخالی (HCF) امکان تلفات انتقال کمتری دارد که باعث کاهش تاخیر زمانی انتقال فیبر می شود و می تواند مشکل غیرخطی فیبر را تا حد زیادی برطرف کند.

4. تحقیق در مورد فن آوری های مرتبط با تقسیم فضا
فناوری مالتی پلکس تقسیم فضایی یک راه حل موثر برای افزایش ظرفیت یک فیبر واحد است. به طور خاص، فیبر نوری چند هسته ای برای انتقال استفاده می شود و ظرفیت یک فیبر واحد دو برابر می شود. مسئله اصلی در این زمینه این است که آیا تقویت کننده نوری با راندمان بالاتری وجود دارد یا خیر. ، در غیر این صورت فقط می تواند معادل چندین فیبر نوری تک هسته ای باشد. با استفاده از فناوری مالتی پلکسینگ حالت تقسیم از جمله حالت پلاریزاسیون خطی، پرتو OAM بر اساس تکینگی فاز و پرتو بردار استوانه ای بر اساس تکینگی قطبش، چنین فناوری می تواند مالتی پلکس پرتو درجه جدیدی از آزادی را فراهم کند و ظرفیت سیستم های ارتباط نوری را بهبود بخشد. چشم انداز کاربرد گسترده ای در فناوری ارتباطات فیبر نوری دارد، اما تحقیق در مورد تقویت کننده های نوری مرتبط نیز یک چالش است. علاوه بر این، نحوه متعادل کردن پیچیدگی سیستم ناشی از تاخیر گروه حالت دیفرانسیل و فناوری یکسان سازی دیجیتال چند خروجی چند ورودی نیز شایسته توجه است.

چشم انداز توسعه فناوری ارتباطات فیبر نوری
فناوری ارتباطات فیبر نوری از انتقال اولیه با سرعت پایین تا انتقال سریع کنونی توسعه یافته است و به یکی از فناوری های پشتیبان حمایت از جامعه اطلاعاتی تبدیل شده است و رشته و حوزه اجتماعی عظیمی را تشکیل داده است. در آینده، با افزایش تقاضای جامعه برای انتقال اطلاعات، سیستم‌های ارتباطی فیبر نوری و فناوری‌های شبکه به سمت ظرفیت فوق‌العاده، هوشمندی و یکپارچگی تکامل خواهند یافت. آنها ضمن بهبود عملکرد انتقال، به کاهش هزینه ها و خدمت به معیشت مردم و کمک به کشور در ساخت اطلاعات ادامه خواهند داد. جامعه نقش مهمی ایفا می کند. CeiTa با تعدادی از سازمان های بلایای طبیعی همکاری کرده است که می توانند هشدارهای ایمنی منطقه ای مانند زلزله، سیل و سونامی را پیش بینی کنند. فقط باید به ONU CeiTa متصل شود. هنگامی که یک بلای طبیعی رخ می دهد، ایستگاه زلزله یک هشدار اولیه صادر می کند. ترمینال تحت ONU Alerts همگام خواهد شد.

(1) شبکه نوری هوشمند
در مقایسه با سیستم ارتباط بی سیم، سیستم ارتباط نوری و شبکه شبکه نوری هوشمند هنوز از نظر پیکربندی شبکه، نگهداری شبکه و تشخیص خطا در مرحله اولیه است و درجه هوشمندی کافی نیست. با توجه به ظرفیت عظیم یک فیبر، بروز هرگونه خرابی فیبر تاثیر زیادی بر اقتصاد و جامعه خواهد داشت. بنابراین، نظارت بر پارامترهای شبکه برای توسعه شبکه های هوشمند آینده بسیار مهم است. جهت‌های تحقیقاتی که در آینده باید در این زمینه مورد توجه قرار گیرند عبارتند از: سیستم نظارت بر پارامترهای سیستم مبتنی بر فناوری منسجم ساده و یادگیری ماشین، فناوری نظارت بر کمیت فیزیکی مبتنی بر تجزیه و تحلیل سیگنال منسجم و بازتاب نوری دامنه زمان حساس به فاز.

(2) فن آوری و سیستم یکپارچه
هدف اصلی ادغام دستگاه کاهش هزینه ها است. در فناوری ارتباطات فیبر نوری، انتقال سیگنال‌ها با سرعت بالا در مسافت‌های کوتاه می‌تواند از طریق بازسازی مداوم سیگنال محقق شود. با این حال، به دلیل مشکلات بازیابی فاز و حالت پلاریزاسیون، ادغام سیستم های منسجم هنوز نسبتاً دشوار است. علاوه بر این، اگر بتوان یک سیستم نوری-الکتریک-اپتیکی یکپارچه در مقیاس بزرگ را تحقق بخشید، ظرفیت سیستم نیز به طور قابل توجهی بهبود می یابد. با این حال، به دلیل عواملی مانند راندمان فنی پایین، پیچیدگی بالا و دشواری در یکپارچگی، ترویج گسترده سیگنال های تمام نوری مانند 2R تمام نوری (تقویت مجدد، شکل دهی مجدد)، 3R (تقویت مجدد) غیرممکن است. ، زمان بندی مجدد و شکل دهی مجدد) در زمینه ارتباطات نوری. تکنولوژی پردازش بنابراین، از نظر فناوری و سیستم‌های یکپارچه‌سازی، جهت‌گیری‌های تحقیقاتی آتی به شرح زیر است: اگرچه تحقیقات موجود در مورد سیستم‌های مالتی پلکس تقسیم فضایی نسبتاً غنی است، اما اجزای کلیدی سیستم‌های مالتی پلکس تقسیم فضایی هنوز به پیشرفت‌های فناوری در دانشگاه و صنعت دست نیافته‌اند. و تقویت بیشتر مورد نیاز است. تحقیقاتی مانند لیزرها و مدولاتورهای یکپارچه، گیرنده های یکپارچه دو بعدی، تقویت کننده های نوری یکپارچه با راندمان بالا و غیره؛ انواع جدیدی از فیبرهای نوری ممکن است به طور قابل توجهی پهنای باند سیستم را گسترش دهند، اما هنوز تحقیقات بیشتری لازم است تا اطمینان حاصل شود که عملکرد جامع و فرآیندهای تولید آنها می تواند به سطح فیبر حالت موجود برسد. دستگاه های مختلف قابل استفاده با فیبر جدید را در لینک ارتباطی مطالعه کنید.

(3) دستگاه های ارتباطی نوری
در دستگاه های ارتباط نوری، تحقیق و توسعه دستگاه های فوتونیک سیلیکونی به نتایج اولیه دست یافته است. با این حال، در حال حاضر، تحقیقات مرتبط داخلی عمدتاً مبتنی بر دستگاه‌های غیرفعال است و تحقیقات در مورد دستگاه‌های فعال نسبتاً ضعیف است. از نظر دستگاه های ارتباط نوری، جهت های تحقیقاتی آینده عبارتند از: تحقیقات یکپارچه سازی دستگاه های فعال و دستگاه های نوری سیلیکونی. تحقیق در مورد فناوری یکپارچه سازی دستگاه های نوری غیرسیلیکونی، مانند تحقیق در مورد فناوری یکپارچه سازی مواد و بسترهای III-V؛ توسعه بیشتر تحقیق و توسعه دستگاه های جدید. پیگیری، مانند موجبر نوری لیتیوم نیوبات یکپارچه با مزایای سرعت بالا و مصرف انرژی کم.