Тун удалгүй Жухай, Макао хоёрын Хэнчин хотыг хамтран хөгжүүлэх тухай жилийн дунд үеийн хариултын хуудас аажмаар дэлгэгдэж байв. Хил дамнасан оптик утаснуудын нэг нь анхаарлыг татав. Энэ нь Жухай, Макаогийн нутгаар дамжсан бөгөөд Макаогаас Хэнчин хүртэл тооцоолох эрчим хүчний харилцан холболт, нөөцийг хуваалцах, мэдээллийн суваг байгуулах. Шанхай хот мөн эдийн засгийн өндөр чанартай хөгжил, оршин суугчдын харилцаа холбооны үйлчилгээг сайжруулахын тулд "оптикийг зэс болгон" бүх шилэн холбооны сүлжээг шинэчлэх, өөрчлөх төслийг ахиулж байна.
Интернэт технологи хурдацтай хөгжихийн хэрээр хэрэглэгчдийн интернэт траффик эрэлт хэрэгцээ өдрөөс өдөрт нэмэгдэж, шилэн кабелийн холбооны чадавхийг хэрхэн сайжруулах нь нэн тулгамдсан шийдвэрлэх асуудал болоод байна.
Оптик шилэн холбооны технологи гарч ирснээс хойш шинжлэх ухаан, технологи, нийгмийн салбарт томоохон өөрчлөлтүүдийг авчирсан. Лазер технологийн чухал хэрэглээ болохын хувьд шилэн кабелийн холбооны технологиор илэрхийлэгдсэн лазер мэдээллийн технологи нь орчин үеийн холбооны сүлжээний хүрээг бүрдүүлж, мэдээлэл дамжуулах чухал хэсэг болсон. Оптик шилэн холбооны технологи нь өнөөгийн интернетийн ертөнцийн чухал зөөвөрлөгч хүч бөгөөд мэдээллийн эрин үеийн гол технологийн нэг юм.
Эд зүйлсийн интернет, том өгөгдөл, виртуаль бодит байдал, хиймэл оюун ухаан (AI), тав дахь үеийн хөдөлгөөнт холбоо (5G) болон бусад технологи зэрэг хөгжиж буй төрөл бүрийн технологиуд тасралтгүй гарч ирснээр мэдээлэл солилцох, дамжуулахад илүү өндөр шаардлага тавигдаж байна. Cisco компаниас 2019 онд гаргасан судалгааны мэдээллээс үзэхэд дэлхийн жилийн IP траффик 2017 онд 1.5ZB (1ZB=1021B) байсан бол 2022 онд 4.8ZB болж, жилийн нийлмэл өсөлт 26% байх болно. Траффик ихтэй өсөх хандлагатай байгаа тул холбооны сүлжээний хамгийн тулгуур хэсэг болох шилэн кабелийн холбоог шинэчлэхэд асар их дарамт ирж байна. Өндөр хурдны, том хүчин чадалтай шилэн кабелийн холбооны систем, сүлжээ нь шилэн кабелийн холбооны технологийн хөгжлийн гол чиглэл байх болно.
Оптик шилэн холбооны технологийн хөгжлийн түүх, судалгааны байдал
Анхны бадмаараг лазерыг 1958 онд Артур Шоулоу, Чарльз Таунс нар лазер хэрхэн ажилладагийг нээсний дараа 1960 онд бүтээсэн. Дараа нь 1970 онд өрөөний температурт тасралтгүй ажиллах чадвартай анхны AlGaAs хагас дамжуулагч лазерыг амжилттай бүтээж, 1977 онд Хагас дамжуулагч лазер нь практик орчинд хэдэн арван мянган цагийн турш тасралтгүй ажиллах боломжтой болсон.
Одоогийн байдлаар лазерууд нь арилжааны оптик шилэн холболтын урьдчилсан нөхцөлтэй байна. Лазерыг зохион бүтээж эхэлснээс хойш зохион бүтээгчид үүнийг харилцаа холбооны салбарт ашиглах чухал боломжуудыг хүлээн зөвшөөрсөн. Гэсэн хэдий ч лазер харилцаа холбооны технологид хоёр илэрхий дутагдал байдаг: нэг нь лазерын цацрагийн ялгаанаас болж их хэмжээний энерги алдагдах болно; нөгөө нь агаар мандлын орчинд хэрэглэх нь цаг агаарын нөхцөл байдлын өөрчлөлтөд ихээхэн нөлөөлнө гэх мэт хэрэглээний орчин ихээхэн нөлөөлдөг. Тиймээс лазер холболтын хувьд тохиромжтой оптик долгионы хөтөч нь маш чухал юм.
Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагналт доктор Као Кунгийн санал болгосон харилцаа холбоонд ашигладаг оптик шилэн утас нь долгионы дамжуулагчийн лазер холбооны технологийн хэрэгцээг хангадаг. Шилэн шилэн кабелийн Рэйлигийн тархалтын алдагдал нь маш бага (20 дБ/км-ээс бага) байж болох ба шилэн материал дахь хольцын гэрлийн шингээлтээс болж оптик шилэнд эрчим хүчний алдагдал үүсдэг тул материалыг цэвэршүүлэх нь гол зүйл юм. Шилэн кабелийн алдагдлыг бууруулахын тулд нэг горимд дамжуулах нь харилцааны сайн гүйцэтгэлийг хадгалахад чухал ач холбогдолтой гэдгийг онцлон тэмдэглэв.
1970 онд Corning Glass компани нь доктор Каогийн цэвэршүүлэх зөвлөмжийн дагуу 20дБ/км орчим алдагдалтай кварц дээр суурилсан олон горимт оптик шилэн утас бүтээж, оптик шилэн кабелийг харилцаа холбооны дамжуулагчийн бодит ажил болгосон. Тасралтгүй судалгаа, боловсруулалтын дараа кварц дээр суурилсан оптик утаснуудын алдагдал онолын хязгаарт ойртсон. Одоогоор шилэн кабелийн холбооны нөхцөл бүрэн хангагдсан байна.
Эрт үеийн шилэн кабелийн холбооны системүүд бүгд шууд илрүүлэх хүлээн авах аргыг нэвтрүүлсэн. Энэ бол харьцангуй энгийн оптик шилэн холбооны арга юм. PD нь квадрат хуулийн детектор бөгөөд зөвхөн оптик дохионы эрчмийг илрүүлэх боломжтой. Энэхүү шууд илрүүлэх хүлээн авах арга нь 1970-аад оны эхний үеийн оптик шилэн холбооны технологиос 1990-ээд оны эхэн үе хүртэл үргэлжилсээр ирсэн.
Дамжуулах зурвасын өргөн хүрээний спектрийн ашиглалтыг нэмэгдүүлэхийн тулд бид хоёр талаас нь эхлэх хэрэгтэй: нэг нь Шенноны хязгаарт ойртохын тулд технологийг ашиглах явдал юм, гэхдээ спектрийн үр ашгийн өсөлт нь харилцаа холбоо-дуу чимээний харьцаанд тавигдах шаардлагыг нэмэгдүүлж, улмаар цахилгаан эрчим хүчийг бууруулж байна. дамжуулах зай; нөгөө нь үе шатыг бүрэн ашиглах, Туйлшралын төлөвийн мэдээлэл дамжуулах чадварыг дамжуулахад ашигладаг бөгөөд энэ нь хоёр дахь үеийн уялдаа холбоо бүхий оптик холбооны систем юм.
Хоёр дахь үеийн уялдаа холбоо бүхий оптик холбооны систем нь интрадин илрүүлэхэд оптик холигч ашигладаг бөгөөд туйлшралын олон янз байдлыг хүлээн авдаг, өөрөөр хэлбэл хүлээн авах төгсгөлд дохионы гэрэл ба орон нутгийн осцилляторын гэрлийг туйлшралын төлөв нь ортогональ гэрлийн хоёр цацрагт задалдаг. бие биедээ. Ийм байдлаар туйлшралын мэдрэмжгүй хүлээн авалтад хүрч болно. Нэмж дурдахад, энэ үед давтамжийг хянах, дамжуулагчийн үе шатыг сэргээх, тэнцүүлэх, синхрончлох, туйлшралыг хянах, хүлээн авах төгсгөлийн демултиплексийг бүгдийг нь дижитал дохио боловсруулах (DSP) технологиор хийж гүйцэтгэх боломжтой бөгөөд энэ нь техник хангамжийг ихээхэн хялбаршуулдаг. хүлээн авагчийн дизайн, дохио сэргээх чадварыг сайжруулсан.
Оптик шилэн холбооны технологийн хөгжилд тулгарч буй зарим сорилт, анхаарах зүйлс
Төрөл бүрийн технологиудыг ашигласнаар эрдэм шинжилгээний хүрээлэл, салбар үндсэндээ шилэн кабелийн холбооны системийн спектрийн үр ашгийн хязгаарт хүрсэн. Дамжуулах хүчин чадлыг үргэлжлүүлэн нэмэгдүүлэхийн тулд зөвхөн системийн B зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэх (шугаман өсөлтийн хүчин чадал) эсвэл дохио-дуу чимээний харьцааг нэмэгдүүлэх замаар л хүрч болно. Тодорхой хэлэлцүүлэг дараах байдалтай байна.
1. Дамжуулах хүчийг нэмэгдүүлэх шийдэл
Шилэн хөндлөн огтлолын үр ашигтай талбайг зохих ёсоор нэмэгдүүлэх замаар өндөр хүчдэлийн дамжуулалтаас үүсэх шугаман бус нөлөөллийг бууруулж болох тул дамжуулахад нэг горимт шилэн биш харин цөөн горимт утас ашиглах нь хүчийг нэмэгдүүлэх шийдэл юм. Нэмж дурдахад, шугаман бус нөлөөллийн өнөөгийн хамгийн түгээмэл шийдэл бол дижитал буцаах (DBP) алгоритмыг ашиглах явдал боловч алгоритмын гүйцэтгэл сайжирснаар тооцооллын төвөгтэй байдал нэмэгдэх болно. Саяхан шугаман бус нөхөн олговорт машин сургалтын технологийн судалгаа нь сайн хэрэглээний хэтийн төлөвийг харуулсан бөгөөд энэ нь алгоритмын нарийн төвөгтэй байдлыг ихээхэн бууруулдаг тул DBP системийн дизайныг ирээдүйд машин сургалтын тусламжтайгаар тусалж чадна.
2. Оптик өсгөгчийн зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэх
Дамжуулах зурвасын өргөнийг нэмэгдүүлэх нь EDFA-ийн давтамжийн хязгаарыг даван туулах боломжтой. C-хамтлаг ба L-хамтлагаас гадна S-хамтлагыг мөн хэрэглээний мужид багтааж болох ба SOA эсвэл Raman өсгөгчийг өсгөгч болгон ашиглаж болно. Гэсэн хэдий ч одоо байгаа оптик шилэн утас нь S-хамтлагаас бусад давтамжийн зурваст их хэмжээний алдагдалтай байдаг бөгөөд дамжуулалтын алдагдлыг багасгахын тулд шинэ төрлийн оптик утас зохион бүтээх шаардлагатай байна. Гэхдээ бусад хамтлагуудын хувьд арилжааны боломжтой оптик өсгөлтийн технологи нь бас бэрхшээлтэй байдаг.
3. Дамжуулах алдагдал багатай оптик фибрийн судалгаа
Дамжуулах алдагдал багатай утаснуудын судалгаа нь энэ салбарын хамгийн чухал асуудлын нэг юм. Хөндий судалтай утас (HCF) нь дамжуулалтын алдагдал багатай байдаг бөгөөд энэ нь утас дамжуулах хугацааг багасгаж, утаснуудын шугаман бус асуудлыг ихээхэн хэмжээгээр арилгах боломжтой юм.
4. Сансар огторгуйг хуваах олон талт технологитой холбоотой судалгаа
Space-division multiplexing технологи нь нэг ширхэгийн багтаамжийг нэмэгдүүлэх үр дүнтэй шийдэл юм. Тодруулбал, олон цөмт шилэн кабелийг дамжуулахад ашигладаг бөгөөд нэг шилэн кабелийн багтаамж хоёр дахин нэмэгддэг. Үүнтэй холбоотой гол асуудал бол өндөр үр ашигтай оптик өсгөгч байгаа эсэх юм. , эс тэгвээс энэ нь зөвхөн олон нэг цөмт оптик утастай тэнцэх боломжтой; Шугаман туйлшралын горим, фазын онцгой байдал дээр суурилсан OAM туяа, туйлшралын ганцаардал дээр суурилсан цилиндр вектор туяа зэрэг горим хуваах мультиплексийн технологийг ашиглан ийм технологи байж болно. Энэ нь шилэн кабелийн холбооны технологид өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвтэй боловч холбогдох оптик өсгөгчийн судалгаа нь бас бэрхшээлтэй байдаг. Нэмж дурдахад дифференциал горимын бүлгийн саатал, олон оролттой олон гаралттай дижитал тэгшитгэх технологиос үүдэлтэй системийн нарийн төвөгтэй байдлыг хэрхэн тэнцвэржүүлэх вэ гэдэг нь бас анхаарал татахуйц асуудал юм.
Оптик шилэн холбооны технологийн хөгжлийн хэтийн төлөв
Оптик шилэн холбооны технологи нь анх удаагаа бага хурдтай дамжуулалтаас одоогийн өндөр хурдны дамжуулалт хүртэл хөгжиж, мэдээллийн нийгмийг дэмжигч тулгуур технологийн нэг болж, асар том сахилга бат, нийгмийн талбарыг бүрдүүлсэн. Ирээдүйд мэдээлэл дамжуулах нийгмийн эрэлт хэрэгцээ өсөхийн хэрээр шилэн кабелийн холбооны систем, сүлжээний технологи нь хэт том хүчин чадал, оюун ухаан, интеграцчлал руу шилжих болно. Тэд дамжуулалтын гүйцэтгэлийг сайжруулахын зэрэгцээ зардлыг бууруулж, ард түмний амьжиргааг залгуулж, улс орны мэдээллийг бий болгоход туслах болно. нийгэм чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. CeiTa нь газар хөдлөлт, үер, цунами зэрэг бүс нутгийн аюулгүй байдлын сэрэмжлүүлгийг урьдчилан таамаглах боломжтой байгалийн гамшгийн хэд хэдэн байгууллагатай хамтран ажилладаг. Энэ нь зөвхөн CeiTa-ийн ONU-д холбогдсон байх шаардлагатай. Байгалийн гамшиг тохиолдоход газар хөдлөлтийн станцаас сэрэмжлүүлэг өгнө. ONU дохиоллын доорх терминалыг синхрончлох болно.
(1) Ухаалаг оптик сүлжээ
Утасгүй холбооны системтэй харьцуулахад ухаалаг оптик сүлжээний оптик холбооны систем, сүлжээ нь сүлжээний тохиргоо, сүлжээний засвар үйлчилгээ, гэмтэл оношилгооны хувьд эхний шатандаа байгаа бөгөөд оюун ухааны түвшин хангалтгүй байна. Нэг ширхэг утас асар их багтаамжтай учраас ямар ч эслэгт гэмтэл гарах нь эдийн засаг, нийгэмд ихээхэн нөлөөлнө. Тиймээс сүлжээний параметрүүдийг хянах нь ирээдүйн ухаалаг сүлжээг хөгжүүлэхэд маш чухал юм. Цаашид энэ тал дээр анхаарах шаардлагатай судалгааны чиглэлүүдэд: хялбаршуулсан уялдаатай технологи, машин сургалтад суурилсан системийн параметрийн хяналтын систем, когерент дохионы шинжилгээнд суурилсан физик хэмжигдэхүүнийг хянах технологи, фазын мэдрэмтгий оптик цагийн домэйн тусгал зэрэг орно.
(2) Нэгдсэн технологи, систем
Төхөөрөмжийг нэгтгэх гол зорилго нь зардлыг бууруулах явдал юм. Шилэн кабелийн холбооны технологид дохиог тасралтгүй нөхөн сэргээх замаар богино зайд өндөр хурдтай дохио дамжуулах боломжтой. Гэсэн хэдий ч фазын болон туйлшралын төлөвийг сэргээх асуудлуудын улмаас уялдаа холбоотой системийг нэгтгэх нь харьцангуй хэцүү хэвээр байна. Үүнээс гадна том хэмжээний нэгдсэн оптик-цахилгаан-оптик системийг хэрэгжүүлж чадвал системийн хүчин чадал ч мэдэгдэхүйц сайжирна. Гэсэн хэдий ч техникийн үр ашиг бага, нарийн төвөгтэй байдал, нэгтгэхэд хүндрэлтэй зэрэг хүчин зүйлүүдээс шалтгаалан бүх оптик 2R (дахин олшруулах, дахин хэлбэржүүлэх), 3R (дахин олшруулах) зэрэг бүх оптик дохиог өргөнөөр дэмжих боломжгүй юм. , дахин цаг, дахин хэлбэржүүлэх) оптик харилцаа холбооны салбарт. боловсруулах технологи. Иймд интеграцийн технологи, системийн хувьд цаашдын судалгааны чиглэлүүд нь: Сансрын хуваах мултиплексийн системийн судалгаа харьцангуй баялаг хэдий ч сансрын хуваах мультиплексийн системийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн салбарт технологийн дэвшилд хараахан хүрч чадаагүй байна. цаашид бэхжүүлэх шаардлагатай байна. Нэгдсэн лазер ба модулятор, хоёр хэмжээст нэгдсэн хүлээн авагч, эрчим хүчний өндөр үр ашигтай нэгдсэн оптик өсгөгч гэх мэт судалгаа; шинэ төрлийн оптик утаснууд нь системийн зурвасын өргөнийг мэдэгдэхүйц өргөжүүлэх боломжтой боловч тэдгээрийн иж бүрэн гүйцэтгэл, үйлдвэрлэлийн процессууд нь одоо байгаа дан горимын шилэн түвшинд хүрэх боломжтой эсэхийг баталгаажуулахын тулд цаашдын судалгаа шаардлагатай хэвээр байна; холбооны холбоосын шинэ утастай ашиглаж болох янз бүрийн төхөөрөмжийг судлах.
(3) Оптик холбооны төхөөрөмж
Оптик холбооны төхөөрөмжүүдийн хувьд цахиурын фотоник төхөөрөмжийн судалгаа, хөгжүүлэлт нь анхны үр дүнд хүрсэн. Гэвч одоогийн байдлаар дотоодын холбогдох судалгааг идэвхгүй төхөөрөмж дээр тулгуурлан хийж байгаа бөгөөд идэвхтэй төхөөрөмжийн судалгаа харьцангуй сул байна. Оптик холбооны төхөөрөмжүүдийн хувьд цаашдын судалгааны чиглэлүүд нь: идэвхтэй төхөөрөмжүүд болон цахиурын оптик төхөөрөмжүүдийн нэгдсэн судалгаа; III-V материал, субстратын интеграцийн технологийн судалгаа зэрэг цахиурын бус оптик төхөөрөмжүүдийн интеграцийн технологийн судалгаа; шинэ төхөөрөмжийн судалгаа, хөгжүүлэлтийн цаашдын хөгжил. Өндөр хурдтай, бага эрчим хүч зарцуулдаг давуу тал бүхий нэгдсэн литийн ниобат оптик долгион хөтлүүр гэх мэт дагаж мөрдөх.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 8-р сарын 03-ны хооронд
