Yaqinda Chjuxay va Makao o'rtasidagi Hengqinni birgalikda rivojlantirish uchun o'rta yil javoblar varag'i asta-sekin paydo bo'ldi. Transchegaraviy optik tolalardan biri e'tiborni tortdi. U Chjuxay va Makaodan o'tib, Makaodan Hengqingacha hisoblash quvvatini o'zaro bog'lash va resurslarni almashishni amalga oshirish va axborot kanalini qurish uchun o'tdi. Shanxay, shuningdek, yuqori sifatli iqtisodiy rivojlanish va aholi uchun yaxshi aloqa xizmatlarini ta'minlash uchun "optik orqa misga" to'liq tolali aloqa tarmog'ini yangilash va o'zgartirish loyihasini ilgari surmoqda.
Internet texnologiyasining jadal rivojlanishi bilan foydalanuvchilarning Internet-trafikga bo'lgan talabi kundan-kunga ortib bormoqda, optik tolali aloqa imkoniyatlarini qanday yaxshilash hal qilinishi kerak bo'lgan dolzarb muammoga aylandi.
Optik tolali aloqa texnologiyasi paydo bo'lganidan beri u fan va texnologiya va jamiyat sohalarida katta o'zgarishlarga olib keldi. Lazer texnologiyasining muhim qo'llanilishi sifatida optik tolali aloqa texnologiyasi bilan ifodalangan lazer axborot texnologiyasi zamonaviy aloqa tarmog'ining asosini yaratdi va axborot uzatishning muhim qismiga aylandi. Optik tolali aloqa texnologiyasi hozirgi Internet olamining muhim ko'taruvchi kuchi bo'lib, ayni paytda axborot asrining asosiy texnologiyalaridan biridir.
Narsalar interneti, katta maʼlumotlar, virtual reallik, sunʼiy intellekt (AI), beshinchi avlod mobil aloqasi (5G) va boshqa texnologiyalar kabi turli rivojlanayotgan texnologiyalarning uzluksiz paydo boʻlishi bilan axborot almashish va uzatishga yuqori talablar qoʻyilmoqda. 2019 yilda Cisco tomonidan e'lon qilingan tadqiqot ma'lumotlariga ko'ra, global yillik IP-trafik 2017 yildagi 1,5ZB (1ZB=1021B) dan 2022 yilda 4,8ZB gacha oshadi va yillik o'sish sur'ati 26% ni tashkil qiladi. Yuqori trafikning o'sish tendentsiyasiga duch kelgan holda, optik tolali aloqa aloqa tarmog'ining eng asosiy qismi sifatida yangilanish uchun katta bosim ostida. Yuqori tezlikdagi, katta hajmli optik tolali aloqa tizimlari va tarmoqlari optik tolali aloqa texnologiyasining asosiy rivojlanish yo'nalishi bo'ladi.
Optik tolali aloqa texnologiyasining rivojlanish tarixi va tadqiqot holati
Birinchi yoqut lazer 1958 yilda Artur Shoulou va Charlz Taunes tomonidan lazerlar qanday ishlashini kashf etgandan so'ng 1960 yilda ishlab chiqilgan. Keyin, 1970 yilda xona haroratida uzluksiz ishlashga qodir bo'lgan birinchi AlGaAs yarimo'tkazgichli lazer muvaffaqiyatli ishlab chiqildi va 1977 yilda, yarimo'tkazgichli lazer amaliy muhitda o'n minglab soatlar davomida uzluksiz ishlashi uchun amalga oshirildi.
Hozirgacha lazerlar tijorat optik tolali aloqa uchun zarur shartlarga ega. Lazer ixtiro qilinishining boshidan boshlab ixtirochilar uning aloqa sohasida muhim potentsial qo'llanilishini tan oldilar. Biroq, lazerli aloqa texnologiyasida ikkita aniq kamchilik mavjud: biri lazer nurlarining bir-biridan ajralishi tufayli katta miqdorda energiya yo'qoladi; ikkinchisi, atmosfera muhitida qo'llanilishi ob-havo sharoitida sezilarli o'zgarishlarga duchor bo'lishi kabi dastur muhitidan katta ta'sir ko'rsatadi. Shuning uchun lazer aloqasi uchun mos optik to'lqin o'tkazgich juda muhimdir.
Fizika bo'yicha Nobel mukofoti sovrindori doktor Kao Kung tomonidan taklif qilingan aloqa uchun ishlatiladigan optik tola lazer aloqa texnologiyasining to'lqin o'tkazgichlari uchun ehtiyojlarini qondiradi. U shisha optik tolaning Rayleigh tarqalishining yo'qolishi juda past (20 dB / km dan kam) bo'lishi mumkinligini taklif qildi va optik toladagi quvvat yo'qolishi asosan shisha materiallardagi aralashmalar tomonidan yorug'likning yutilishidan kelib chiqadi, shuning uchun materialni tozalash asosiy hisoblanadi. optik tola yo'qotilishini kamaytirish uchun kalit, shuningdek, yaxshi aloqa ishlashini ta'minlash uchun bir rejimli uzatish muhimligini ta'kidladi.
1970 yilda Corning Glass kompaniyasi doktor Kaoning tozalash taklifiga ko'ra taxminan 20dB/km yo'qotish bilan kvarts asosidagi multimodli optik tolani ishlab chiqdi, bu optik tolani aloqa uzatish vositalari uchun haqiqatga aylantirdi. Uzluksiz tadqiqot va ishlanmalardan so'ng, kvarts asosidagi optik tolalarni yo'qotish nazariy chegaraga yaqinlashdi. Hozirgacha optik tolali aloqa shartlari to'liq qondirildi.
Dastlabki optik tolali aloqa tizimlari to'g'ridan-to'g'ri aniqlashning qabul qilish usulini qabul qildi. Bu nisbatan oddiy optik tolali aloqa usuli. PD kvadrat qonun detektori bo'lib, faqat optik signalning intensivligini aniqlash mumkin. Ushbu to'g'ridan-to'g'ri aniqlashni qabul qilish usuli 1970-yillardagi optik tolali aloqa texnologiyasining birinchi avlodidan 1990-yillarning boshlarigacha davom etdi.
O'tkazish qobiliyati doirasida spektrdan foydalanishni oshirish uchun biz ikki jihatdan boshlashimiz kerak: biri texnologiyani Shannon chegarasiga yaqinlashish uchun ishlatishdir, lekin spektr samaradorligining oshishi telekommunikatsiya-shovqin nisbati uchun talablarni oshirdi va shu bilan shovqinni kamaytiradi. uzatish masofasi; ikkinchisi - fazadan to'liq foydalanish, Polarizatsiya holatining axborotni tashish qobiliyati uzatish uchun ishlatiladi, bu ikkinchi avlod kogerent optik aloqa tizimidir.
Ikkinchi avlod kogerent optik aloqa tizimi intradinni aniqlash uchun optik mikserdan foydalanadi va polarizatsiya xilma-xilligini qabul qiladi, ya'ni qabul qilish uchida signal nuri va mahalliy osilator nuri qutblanish holatlari ortogonal bo'lgan ikkita yorug'lik nuriga ajraladi. bir-biriga. Shu tarzda, polarizatsiyaga sezgir bo'lmagan qabul qilishga erishish mumkin. Bundan tashqari, shuni ta'kidlash kerakki, hozirgi vaqtda chastotani kuzatish, tashuvchining fazasini tiklash, tenglashtirish, sinxronizatsiya, qutblanishni kuzatish va qabul qiluvchi uchida demultiplekslashning barchasi raqamli signalni qayta ishlash (DSP) texnologiyasi bilan yakunlanishi mumkin, bu apparatni sezilarli darajada soddalashtiradi. qabul qiluvchining dizayni va yaxshilangan signalni tiklash qobiliyati.
Optik tolali aloqa texnologiyasini rivojlantirish oldida turgan ba'zi muammolar va mulohazalar
Turli texnologiyalarni qo'llash orqali akademik doiralar va sanoat asosan optik tolali aloqa tizimining spektral samaradorligi chegarasiga yetdi. Etkazish qobiliyatini oshirishni davom ettirish uchun faqat tizimning tarmoqli kengligi B ni oshirish (chiziqli ravishda ortib borayotgan quvvat) yoki signal-shovqin nisbatini oshirish orqali erishish mumkin. Maxsus muhokama quyidagicha.
1. Etkazish quvvatini oshirish uchun yechim
Yuqori quvvatli uzatish natijasida yuzaga keladigan chiziqli bo'lmagan ta'sir tolalar kesimining samarali maydonini to'g'ri oshirish orqali kamayishi mumkinligi sababli, uzatish uchun bir rejimli tola o'rniga bir necha rejimli toladan foydalanish quvvatini oshirish uchun yechimdir. Bundan tashqari, nochiziqli effektlarning hozirgi eng keng tarqalgan yechimi raqamli orqaga tarqalish (DBP) algoritmidan foydalanishdir, ammo algoritm ishlashining yaxshilanishi hisoblash murakkabligining oshishiga olib keladi. So'nggi paytlarda chiziqli bo'lmagan kompensatsiyada mashinani o'rganish texnologiyasini tadqiq qilish yaxshi dastur istiqbolini ko'rsatdi, bu algoritmning murakkabligini sezilarli darajada kamaytiradi, shuning uchun DBP tizimini loyihalash kelajakda mashinani o'rganish orqali yordam berishi mumkin.
2. Optik kuchaytirgichning tarmoqli kengligini oshiring
O'tkazish qobiliyatini oshirish EDFA chastota diapazoni chegarasini buzishi mumkin. C-diapazoni va L-bandiga qo'shimcha ravishda, S-bandi ham dastur oralig'iga kiritilishi mumkin va kuchaytirish uchun SOA yoki Raman kuchaytirgichidan foydalanish mumkin. Biroq, mavjud optik tolalar S-bandidan tashqari chastota diapazonlarida katta yo'qotishlarga ega va uzatish yo'qotilishini kamaytirish uchun yangi turdagi optik tolalarni loyihalash zarur. Ammo qolgan bantlar uchun tijoratda mavjud bo'lgan optik kuchaytirish texnologiyasi ham qiyinchilik tug'diradi.
3. Past o'tkazuvchanlikni yo'qotadigan optik tolalar bo'yicha tadqiqotlar
Kam uzatish yo'qotilgan tolalar bo'yicha tadqiqotlar ushbu sohadagi eng muhim masalalardan biridir. Bo'shliq yadroli tola (HCF) kamroq uzatish yo'qotilishiga ega, bu tolani uzatish vaqtini kechiktirishni kamaytiradi va tolaning chiziqli bo'lmagan muammosini katta darajada bartaraf etishi mumkin.
4. Kosmik bo'linishlarni multiplekslash bilan bog'liq texnologiyalar bo'yicha tadqiqotlar
Space-division multiplexing texnologiyasi bitta tolaning sig'imini oshirish uchun samarali echimdir. Xususan, uzatish uchun ko'p yadroli optik tola ishlatiladi va bitta tolaning sig'imi ikki barobar ortadi. Bu boradagi asosiy masala yuqori samarali optik kuchaytirgich mavjudligidir. , aks holda u faqat bir nechta bitta yadroli optik tolalarga teng bo'lishi mumkin; Chiziqli polarizatsiya rejimini o'z ichiga olgan rejimga bo'linadigan multiplekslash texnologiyasidan foydalangan holda, fazaning yagonaligiga asoslangan OAM nurlari va qutblanish singulyarligiga asoslangan silindrsimon vektor nurlari, bunday texnologiya bo'lishi mumkin Beam multiplexing yangi erkinlik darajasini ta'minlaydi va optik aloqa tizimlarining imkoniyatlarini yaxshilaydi. U optik tolali aloqa texnologiyasida keng qo'llash istiqbollariga ega, ammo tegishli optik kuchaytirgichlar bo'yicha tadqiqotlar ham qiyin. Bundan tashqari, differentsial rejim guruhining kechikishi va ko'p kirishli ko'p chiqishli raqamli tenglashtirish texnologiyasidan kelib chiqqan tizim murakkabligini qanday muvozanatlash ham e'tiborga loyiqdir.
Optik tolali aloqa texnologiyasini rivojlantirish istiqbollari
Optik tolali aloqa texnologiyasi dastlabki past tezlikda uzatishdan hozirgi yuqori tezlikda uzatishgacha rivojlandi va axborot jamiyatini qo'llab-quvvatlovchi magistral texnologiyalardan biriga aylandi va ulkan intizom va ijtimoiy maydonni shakllantirdi. Kelajakda jamiyatning axborot uzatishga bo‘lgan talabi ortib borishi bilan optik tolali aloqa tizimlari va tarmoq texnologiyalari o‘ta katta sig‘im, razvedka va integratsiyaga qarab rivojlanadi. Uzatish samaradorligini oshirish bilan birga, ular xarajatlarni qisqartirishda va xalqning turmush tarziga xizmat qilishda va mamlakatga ma'lumot yaratishda yordam berishda davom etadilar. jamiyat muhim rol o'ynaydi. CeiTa zilzilalar, toshqinlar va tsunami kabi mintaqaviy xavfsizlik ogohlantirishlarini bashorat qila oladigan bir qator tabiiy ofat tashkilotlari bilan hamkorlik qildi. U faqat CeiTa ONU ga ulanishi kerak. Tabiiy ofat sodir bo'lganda, zilzila stantsiyasi erta ogohlantirish beradi. ONU ogohlantirishlari ostidagi terminal sinxronlashtiriladi.
(1) Intellektual optik tarmoq
Simsiz aloqa tizimi bilan taqqoslaganda, aqlli optik tarmoqning optik aloqa tizimi va tarmog'i hali ham tarmoq konfiguratsiyasi, tarmoqqa texnik xizmat ko'rsatish va xato diagnostikasi nuqtai nazaridan boshlang'ich bosqichda va razvedka darajasi etarli emas. Bitta tolaning katta sig'imi tufayli har qanday tolaning buzilishining paydo bo'lishi iqtisodiyot va jamiyatga katta ta'sir ko'rsatadi. Shu sababli, tarmoq parametrlarining monitoringi kelajakdagi intellektual tarmoqlarni rivojlantirish uchun juda muhimdir. Kelajakda ushbu jihatga e'tibor qaratilishi kerak bo'lgan tadqiqot yo'nalishlariga quyidagilar kiradi: soddalashtirilgan kogerent texnologiya va mashinani o'rganishga asoslangan tizim parametrlarini kuzatish tizimi, kogerent signal tahliliga asoslangan fizik miqdor monitoringi texnologiyasi va fazaga sezgir optik vaqt-domenni aks ettirish.
(2) Integratsiyalashgan texnologiya va tizim
Qurilma integratsiyasining asosiy maqsadi xarajatlarni kamaytirishdir. Optik tolali aloqa texnologiyasida signallarni qisqa masofaga yuqori tezlikda uzatish uzluksiz signalni qayta tiklash orqali amalga oshirilishi mumkin. Biroq, faza va polarizatsiya holatini tiklash muammolari tufayli kogerent tizimlarning integratsiyasi hali ham nisbatan qiyin. Bundan tashqari, keng ko'lamli integratsiyalashgan optik-elektr-optik tizimni amalga oshirish mumkin bo'lsa, tizim quvvati ham sezilarli darajada yaxshilanadi. Biroq, past texnik samaradorlik, yuqori murakkablik va integratsiyadagi qiyinchilik kabi omillar tufayli to'liq optik 2R (qayta kuchaytirish, qayta shakllantirish), 3R (qayta kuchaytirish) kabi to'liq optik signallarni keng targ'ib qilish mumkin emas. , qayta vaqt va qayta shakllantirish) optik aloqa sohasida. qayta ishlash texnologiyasi. Shu sababli, integratsiya texnologiyasi va tizimlari nuqtai nazaridan, kelajakdagi tadqiqot yo'nalishlari quyidagilardan iborat: Kosmik bo'linishli multiplekslash tizimlari bo'yicha mavjud tadqiqotlar nisbatan boy bo'lsa-da, kosmik bo'linishli multiplekslash tizimlarining asosiy komponentlari hali akademiya va sanoatda texnologik yutuqlarga erishmagan, va yanada kuchaytirish zarur. Integratsiyalashgan lazerlar va modulyatorlar, ikki o'lchovli integratsiyalangan qabul qiluvchilar, yuqori energiyali integratsiyalashgan optik kuchaytirgichlar va boshqalar kabi tadqiqotlar; yangi turdagi optik tolalar tizimning o'tkazish qobiliyatini sezilarli darajada kengaytirishi mumkin, ammo ularning keng qamrovli ishlashi va ishlab chiqarish jarayonlari mavjud yagona rejim tolasi darajasiga etib borishini ta'minlash uchun hali ham qo'shimcha tadqiqotlar talab etiladi; aloqa aloqasidagi yangi tola bilan ishlatilishi mumkin bo'lgan turli xil qurilmalarni o'rganish.
(3) Optik aloqa qurilmalari
Optik aloqa qurilmalarida silikon fotonik qurilmalarni tadqiq qilish va ishlab chiqish dastlabki natijalarga erishdi. Biroq, hozirgi vaqtda mahalliy tadqiqotlar asosan passiv qurilmalarga asoslangan va faol qurilmalar bo'yicha tadqiqotlar nisbatan zaif. Optik aloqa qurilmalari nuqtai nazaridan, kelajakdagi tadqiqot yo'nalishlari quyidagilardan iborat: faol qurilmalar va silikon optik qurilmalarni integratsiyalashgan tadqiqotlar; kremniy bo'lmagan optik qurilmalarning integratsiya texnologiyasi bo'yicha tadqiqotlar, masalan, III-V materiallar va substratlarning integratsiya texnologiyasi bo'yicha tadqiqotlar; yangi qurilmalarni tadqiq qilish va ishlab chiqishni yanada rivojlantirish. Yuqori tezlik va kam quvvat iste'moli afzalliklari bilan o'rnatilgan lityum niobat optik to'lqin qo'llanmasi kabi kuzatib boring.
Yuborilgan vaqti: 2023-yil 03-avgust
