س: في الوقت الحالي ، هل لا تزال الألياف الضوئية أحادية الوضع هي التطبيق السائد لنقل الألياف الضوئية؟
ج: نعم ، تعد الألياف الضوئية متعددة النواة محاولة متطورة نسبيًا ، وهناك بعض التطبيقات ذات الصلة في الوقت الحالي ، والتي لم يتم تعميمها بعد ، ولكنها ستصبح ممكنة في الجيل القادم.
ما ورد أعلاه هو بداية موجزة لاتصالات OFweek البصرية والسيد Xiao Limin من كلية علوم وهندسة المعلومات بجامعة Fudan حول موضوع اتجاهات تطبيقات الألياف الضوئية.
في الآونة الأخيرة ، حققت المجموعة البحثية Xiao Limin من كلية علوم وهندسة المعلومات بجامعة فودان تقدمًا مهمًا في البحث عن تقنية ربط انصهار الألياف الضوئية متعددة النواة - أعدت محول تباعد لب الألياف الضوئية متعدد النواة بأداء ممتاز ، و أدركت الألياف الضوئية متعددة النواة غير المتجانسة لأول مرة في العالم. الربط مع خسارة منخفضة وتداخل منخفض. أرسلت شركة Veken Optical Communications رسالة تهنئة.
اتجاه التطور الحتمي لنقل اتصالات الألياف الضوئية
في الوقت الحالي ، مع التطور القوي للحوسبة السحابية والفيديو عالي الدقة وإنترنت الأشياء وأنظمة اتصالات 5G ، زادت حركة مرور الشبكة العالمية بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن نقل الألياف الضوئية أحادي المركز العادي أحادي النواة محدود بحد شانون. في السنوات القليلة المقبلة ، سيصبح التناقض بين النمو البطيء للشبكات الضوئية والطلب على النطاق الترددي العالي في السوق حادًا بشكل متزايد ، وسيصبح مشكلة مهمة تحتاج إلى حل عاجل في صناعة الاتصالات البصرية.
من أجل حل مشكلة توسيع الاتصالات الضوئية في المستقبل ، فإن الحل التقني المعترف به في الصناعة لزيادة سعة الألياف المفردة هو استخدام تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الفضاء. تعد الألياف الضوئية متعددة النواة أو الألياف الضوئية متعددة الأوضاع أو الألياف الضوئية متعددة الأنماط متعددة النوى هي اتجاه التطوير الحتمي لنقل اتصالات الألياف الضوئية.
اختراق في تقنية الألياف الضوئية متعددة الإرسال بتقسيم الفضاء: التوصيل البيني البصري السلس بين أنواع مختلفة من الألياف الضوئية متعددة النواة
الشكل 1. اتجاه تطوير قدرة نظام نقل الألياف الأحادي
يمكن للألياف الضوئية متعددة النواة أن تزيد بكفاءة من الكثافة المكانية للألياف الضوئية ، وقد تم تطبيقها بشكل استباقي من قبل عمالقة الإنترنت في الخارج.
من أجل الاستيلاء على سوق الاتصالات وتوسيع نطاق تردد الإرسال للألياف الضوئية ، في وقت مبكر من عام 2018 ، راهن Facebook و Google على طرق لزيادة عدد الألياف الضوئية في الكابلات.
على سبيل المثال ، يحتوي كابل Dunant الذي استخدمته Google في يناير على 12 زوجًا من الألياف الضوئية بسعة إجمالية تبلغ 250 تيرا بايت / ثانية. تستخدم الشبكتان قيد الإنشاء في المحيط الأطلسي 16 زوجًا من الألياف الضوئية ، ومن المتوقع أن تحقق سعة كاملة من 350 إلى 370 تيرا بايت / ثانية.
ومؤخراً ، في أكتوبر ، كلف Facebook شركة NEC ببناء أكبر كبل بحري سعة في العالم - الكبل الجديد عبر المحيط الأطلسي ، والذي يستخدم 24 زوجًا من الألياف الضوئية. بعد اكتماله ، سيكون على طريق البيانات السريع الأكثر ازدحامًا في العالم - حقق إجمالي سعة نقل قياسية تبلغ 500 تيرابايت في الثانية (حوالي 4 ، 000 بيانات قرص Blu-ray) بين أمريكا الشمالية وأوروبا.
في نفس الوقت تقريبًا ، بواسطة Benjamin J. أفاد فريق بحث بقيادة Puttnam أن فريقه استخدم {0} لب الألياف الضوئية بقطر خارجي يبلغ 0.125 ملم لنقل البيانات. من خلال الجمع بين تقنيات مكبر الصوت المختلفة ، قاموا ببناء نظام نقل استفاد من تقنية WDM وأنشأوا تسجيل بيانات نقل الألياف الضوئية القطر: السماح لكل قناة بتحقيق معدل نقل بيانات يبلغ 319 تيرابايت / ثانية ضمن مسافة تصل إلى 3001 كيلومتر .
يتم أيضًا الإبلاغ عن المزيد من التطبيقات.
يفتح محول الملعب متعدد الألياف الأساسي إمكانات التطبيق الجديدة
مقارنةً بالألياف الضوئية التقليدية أحادية النواة ، تشترك النوى المتعددة في الألياف متعددة النواة (MCF) في نفس الكسوة. يتميز هذا الهيكل متعدد القنوات عالي الكثافة بمزايا تكلفة الإنتاج المنخفضة وتوفير المساحة وقدرة النقل العالية. ، لذلك ، فإن الألياف الضوئية متعددة النواة لها قيمة تطبيقية مهمة للغاية في نظام الاتصال البصري المتعدد بتقسيم الفضاء ، واتصال مركز البيانات ، والاتصال من رقاقة إلى شريحة ، ومكبرات الألياف الضوئية من الجيل التالي ، والاستشعار البصري ، وتكنولوجيا الكم ، إلخ.
يعد البحث عن تقنية الألياف الضوئية الجديدة متعددة النواة أحد الأبحاث التي تركز على حل مشكلة توسيع الاتصالات في المستقبل.
ومع ذلك ، حتى الآن ، لا يوجد حتى الآن معيار موحد لتصميم الألياف الضوئية متعددة النواة في العالم. عند تصنيع الألياف الضوئية متعددة النواة ، بذلت العديد من شركات التكنولوجيا الفائقة جهودًا كبيرة من حيث عدد النوى والترتيب الأساسي وحجم النواة والتباعد بين اللب وتوزيع معامل الانكسار. كل منها مختلف ، مما يزيد من صعوبة الانصهار التضفير بين أنواع مختلفة من الألياف متعددة النواة.
على سبيل المثال ، تحتاج شركة FiberHome Fujikura Optic Technology Co. Ltd وغيرها من الشركات إلى لصق ألياف ضوئية متعددة النواة متباينة لبناء نظام نقل ألياف بصرية متعدد النواة لمسافات طويلة. ومع ذلك ، قد لا تتطابق أجهزة المروحة والمروحة ذات الألياف متعددة النواة المحدودة مع الألياف متعددة النواة المستخدمة في نظام النقل.
"تقنية اندماج الألياف الضوئية منخفضة الخسارة هي أساس أجهزة وأنظمة الألياف الضوئية. في البحث الأكاديمي ، تم الإبلاغ فقط عن تقدم نفس النوع من اندماج الألياف الضوئية متعدد النواة ، ولكن الاختناق التقني لأنواع مختلفة من متعدد النواة لا يزال اندماج الألياف الضوئية دون حل ، وهناك أبحاث في الخارج ، حتى أن الباحثين يعتقدون أن الربط الانصهار لأنواع مختلفة من الألياف متعددة النواة يكاد يكون مستحيلًا ، مما يعيق بشكل خطير التطبيق الواسع في هذا المجال ". قال شياو ليمين.
يعد إنشاء نظام تعدد إرسال متعدد القنوات ضخم متعدد النواة للألياف الضوئية وتوصيل الألياف غير المتشابهة ، خاصة الألياف الضوئية متعددة النواة ذات المباعدة الأساسية المختلفة ، مشكلة فنية لا يمكن تجنبها في الوقت الحاضر.
للتغلب على هذه المشكلة التقنية الناتجة عن تطوير تقنية الألياف الضوئية متعددة النواة ، حققت مجموعة شياو ليمين البحثية من كلية علوم وهندسة المعلومات بجامعة فودان أخيرًا إنجازًا دوليًا جديدًا في انصهار الألياف الضوئية متعدد النواة التكنولوجيا من خلال مجموعة متنوعة من الأبحاث المضنية. إن محول تباعد نواة الألياف الضوئية متعدد النواة ذو الأداء الممتاز يحقق خسارة منخفضة ومنخفضة التداخل بين الألياف الضوئية متعددة النواة غير المتشابهة.
اقترحت مجموعة الأبحاث Xiao Limin تقنية استدقاق الألياف الضوئية متعددة النواة (الشكل 2) ، بما في ذلك تقنيتان للاستدقاق الأمامي والاستدقاق العكسي ، وكلاهما يمكن استخدامه لضبط المسافة بين نوى الألياف الضوئية متعددة النواة وفي نفس الوقت تنظيم خصائص وضع الألياف متعددة النواة.
الشكل 2 رسم تخطيطي لنوعين من محولات تباعد نواة الألياف الضوئية متعددة النواة
استنادًا إلى تقنية الاستدقاق العكسي للألياف الضوئية متعددة النواة ، من خلال مطابقة التباعد الأساسي وقطر حقل الوضع للألياف الضوئية متعددة النواة غير المتجانسة ، يمكن لمجموعة أبحاث Xiao Limin أن تعد بدقة نوى منخفضة التداخل ومنخفضة الفقد لنوعين من - الألياف الضوئية الأساسية التي لا يتطابق التباعد الأساسي معها. محول الملعب.
بالنسبة إلى نوعين من الألياف متعددة النواة لهما هياكل مختلفة وفرق تباعد أساسي يبلغ 26 ميكرومتر (الشكل 3 (أ ، ب)) ، يمكن لمحول تباعد النواة الذي أعدته مجموعة أبحاث Xiao Limin تحقيق خسارة منخفضة تصل إلى 0 .18 ديسيبل وتداخلات منخفضة تصل إلى -68 ديسيبل.
بالنسبة للألياف متعددة النواة التي لها نفس الوصلة وتباعد نواة مختلف قليلاً (الشكل 3 (ب ، ج)) ، يكون فقد محول تباعد النواة منخفضًا مثل 0. 17 ديسيبل والتداخل المتبادل منخفض مثل -66 ديسيبل.
اختراق في تقنية الألياف الضوئية متعددة الإرسال بتقسيم الفضاء: التوصيل البيني البصري السلس بين أنواع مختلفة من الألياف الضوئية متعددة النواة
الشكل 3 صور مجهرية للوجوه النهائية الأساسية لثلاثة أنواع من الألياف الضوئية متعددة النواة
تعمل تقنية التحضير لمحول الخطوة الأساسية للألياف الضوئية متعددة النواة التي اقترحها فريق البحث Xiao Limin على حل المشكلات التقنية المتمثلة في اندماج الألياف الضوئية متعدد النواة المتباين في شبكات الاتصالات الضوئية ، ويوفر منظورًا فريدًا لإعداد أجهزة الألياف الضوئية متعددة النواة ، وستطلق الألياف الضوئية متعددة النواة في التطبيقات العملية. المزيد من الإمكانات في التطبيقات.
