Laipẹ sẹhin, iwe idahun aarin ọdun fun idagbasoke apapọ ti Hengqin laarin Zhuhai ati Macao ti n ṣii laiyara. Ọkan ninu awọn okun opiti aala-aala ṣe ifamọra akiyesi. O kọja nipasẹ Zhuhai ati Macao lati mọ isọdọkan agbara iširo ati pinpin awọn orisun lati Macao si Hengqin, ati kọ ikanni alaye kan. Shanghai tun n ṣe igbega igbega ati iṣẹ-ṣiṣe iyipada ti “opitika sinu Ejò pada” gbogbo nẹtiwọọki ibaraẹnisọrọ fiber lati rii daju idagbasoke eto-ọrọ eto-ọrọ to gaju ati awọn iṣẹ ibaraẹnisọrọ to dara julọ fun awọn olugbe.
Pẹlu idagbasoke iyara ti imọ-ẹrọ Intanẹẹti, ibeere awọn olumulo fun ijabọ Intanẹẹti n pọ si lojoojumọ, bii o ṣe le ni ilọsiwaju agbara ti ibaraẹnisọrọ okun opiti ti di iṣoro iyara lati yanju.
Niwon ifarahan ti imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ okun opiti, o ti mu awọn iyipada nla wa ni awọn aaye ti imọ-ẹrọ ati imọ-ẹrọ ati awujọ. Gẹgẹbi ohun elo pataki ti imọ-ẹrọ laser, imọ-ẹrọ alaye laser ti o jẹ aṣoju nipasẹ imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ fiber opiti ti kọ ilana ti nẹtiwọọki ibaraẹnisọrọ igbalode ati di apakan pataki ti gbigbe alaye. Imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ fiber opitika jẹ agbara gbigbe pataki ti agbaye Intanẹẹti lọwọlọwọ, ati pe o tun jẹ ọkan ninu awọn imọ-ẹrọ pataki ti ọjọ-ori alaye.
Pẹlu ifarahan lemọlemọfún ti ọpọlọpọ awọn imọ-ẹrọ ti n yọ jade gẹgẹbi Intanẹẹti ti Awọn nkan, data nla, otito foju, oye atọwọda (AI), awọn ibaraẹnisọrọ alagbeka iran karun (5G) ati awọn imọ-ẹrọ miiran, awọn ibeere ti o ga julọ ni a gbe sori paṣipaarọ alaye ati gbigbe. Gẹgẹbi data iwadii ti Sisiko tu silẹ ni ọdun 2019, ijabọ IP lododun agbaye yoo pọ si lati 1.5ZB (1ZB=1021B) ni ọdun 2017 si 4.8ZB ni ọdun 2022, pẹlu iwọn idagba lododun apapọ ti 26%. Ti nkọju si aṣa idagbasoke ti ijabọ giga, ibaraẹnisọrọ okun opiti, bi apakan ẹhin julọ ti nẹtiwọọki ibaraẹnisọrọ, wa labẹ titẹ nla lati igbesoke. Iyara ti o ga julọ, awọn ọna ẹrọ ibaraẹnisọrọ fiber opiti ti o tobi ati awọn nẹtiwọọki yoo jẹ itọsọna idagbasoke akọkọ ti imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ okun opiti.
Itan Idagbasoke ati Ipo Iwadi ti Imọ-ẹrọ Ibaraẹnisọrọ Fiber Optical
Lesa Ruby akọkọ ti ni idagbasoke ni ọdun 1960, ni atẹle wiwa ti bii awọn laser ṣe n ṣiṣẹ nipasẹ Arthur Showlow ati Charles Townes ni ọdun 1958. Lẹhinna, ni ọdun 1970, laser semikondokito AlGaAs akọkọ ti o lagbara lati ṣiṣẹ lemọlemọfún ni iwọn otutu yara ni aṣeyọri ni idagbasoke, ati ni ọdun 1977. lesa semikondokito ni a rii lati ṣiṣẹ nigbagbogbo fun ẹgbẹẹgbẹrun awọn wakati ni agbegbe ti o wulo.
Titi di isisiyi, awọn laser ni awọn ohun pataki fun ibaraẹnisọrọ okun opiti iṣowo. Lati ibẹrẹ ti kiikan ti lesa, awọn olupilẹṣẹ mọ ohun elo agbara pataki rẹ ni aaye ibaraẹnisọrọ. Sibẹsibẹ, awọn ailagbara meji ti o han gbangba wa ni imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ laser: ọkan ni pe iye nla ti agbara yoo padanu nitori iyatọ ti ina ina lesa; ekeji ni pe o ni ipa pupọ nipasẹ agbegbe ohun elo, gẹgẹbi ohun elo ni agbegbe oju-aye yoo jẹ koko-ọrọ pataki si awọn iyipada ninu awọn ipo oju ojo. Nitorinaa, fun ibaraẹnisọrọ laser, itọsọna igbi opiti ti o yẹ jẹ pataki pupọ.
Okun opiti ti a lo fun ibaraẹnisọrọ ti a dabaa nipasẹ Dokita Kao Kung, olubori Ebun Nobel ni fisiksi, pade awọn iwulo ti imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ laser fun awọn itọsọna igbi. O dabaa pe pipadanu pipinka Rayleigh ti okun opiti gilasi le jẹ kekere pupọ (kere ju 20 dB / km), ati pipadanu agbara ni okun opiti ni akọkọ wa lati gbigba ti ina nipasẹ awọn aimọ ni awọn ohun elo gilasi, nitorinaa iwẹwẹ ohun elo jẹ bọtini. lati dinku Bọtini pipadanu okun opiti, ati tun tọka si pe gbigbe ipo-ọkan jẹ pataki lati ṣetọju iṣẹ ibaraẹnisọrọ to dara.
Ni 1970, Corning Glass Company ni idagbasoke a quartz-orisun multimode okun opitika pẹlu isonu ti nipa 20dB/km ni ibamu si Dr. Kao ká ìwẹnumọ aba, ṣiṣe awọn opitika okun otito fun ibaraẹnisọrọ media gbigbe. Lẹhin iwadii ilọsiwaju ati idagbasoke, isonu ti awọn okun opiti ti o da lori quartz sunmọ opin imọ-jinlẹ. Nitorinaa, awọn ipo ti ibaraẹnisọrọ okun opiti ti ni itẹlọrun ni kikun.
Awọn ọna ibaraẹnisọrọ okun opiti ni kutukutu gbogbo gba ọna gbigba ti iṣawari taara. Eleyi jẹ a jo o rọrun opitika ibaraẹnisọrọ ọna. PD ni a square ofin aṣawari, ati ki o nikan kikankikan ti awọn opitika ifihan agbara le ṣee wa-ri. Ọna wiwa taara taara yii ti tẹsiwaju lati iran akọkọ ti imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ fiber opitika ni awọn ọdun 1970 si ibẹrẹ awọn ọdun 1990.
Lati mu iṣamulo spekitiriumu laarin bandiwidi, a nilo lati bẹrẹ lati awọn aaye meji: ọkan ni lati lo imọ-ẹrọ lati sunmọ opin Shannon, ṣugbọn ilosoke ninu iṣẹ ṣiṣe spekitiriumu ti pọ si awọn ibeere fun ipin ibaraẹnisọrọ-si-ariwo, nitorinaa dinku ijinna gbigbe; ekeji ni lati lo ni kikun ti alakoso, Alaye gbigbe agbara ti ipinle polarization ni a lo fun gbigbe, eyiti o jẹ eto ibaraẹnisọrọ opiti ibaramu iran keji.
Eto ibaraẹnisọrọ opiti ti o ni ibamu pẹlu iran keji nlo alapọpọ opiti fun wiwa intradyne, ati gba gbigba oniruuru polarization, iyẹn ni, ni opin gbigba, ina ifihan ati ina oscillator agbegbe ti bajẹ si awọn ina meji ti ina ti awọn ipinlẹ polarization jẹ orthogonal. si kọọkan miiran. Ni ọna yii, gbigba aibikita polarization le ṣee ṣe. Ni afikun, o yẹ ki o tọka si pe ni akoko yii, ipasẹ igbohunsafẹfẹ, imularada alakoso ti ngbe, dọgbadọgba, mimuuṣiṣẹpọ, ipasẹ polarization ati demultiplexing ni ipari gbigba gbogbo le ṣee pari nipasẹ imọ-ẹrọ sisẹ ifihan agbara oni-nọmba (DSP), eyiti o jẹ ki ohun elo rọrun pupọ. apẹrẹ ti olugba, ati ilọsiwaju agbara imularada ifihan agbara.
Diẹ ninu awọn italaya ati awọn ero ti o dojukọ Idagbasoke Imọ-ẹrọ Ibaraẹnisọrọ Fiber Optical
Nipasẹ ohun elo ti awọn imọ-ẹrọ lọpọlọpọ, awọn iyika eto-ẹkọ ati ile-iṣẹ naa ti de opin opin iṣẹ ṣiṣe ti eto ibaraẹnisọrọ okun opiti. Lati tẹsiwaju lati mu agbara gbigbe pọ si, o le ṣee ṣe nikan nipasẹ jijẹ bandiwidi eto B (agbara npọ si laini) tabi jijẹ ipin ifihan-si-ariwo. Awọn kan pato fanfa jẹ bi wọnyi.
1. Solusan lati mu agbara gbigbe pọ si
Niwọn igba ti ipa ti kii ṣe lainidi ti o fa nipasẹ gbigbe agbara giga le dinku nipasẹ jijẹ agbegbe ti o munadoko ti apakan agbelebu okun, o jẹ ojutu kan lati mu agbara pọ si lati lo okun-ipo diẹ dipo ti okun ipo-ọkan fun gbigbe. Ni afikun, ojutu ti o wọpọ julọ lọwọlọwọ si awọn ipa ti kii ṣe laini ni lati lo algorithm backpropagation oni-nọmba (DBP), ṣugbọn ilọsiwaju ti iṣẹ ṣiṣe alugoridimu yoo yorisi ilosoke ninu iṣiro iṣiro. Laipe, iwadi ti imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ ẹrọ ni isanpada ti kii ṣe laini ti fihan ifojusọna ohun elo ti o dara, eyiti o dinku pupọ ti eka algorithm, nitorinaa apẹrẹ ti eto DBP le ṣe iranlọwọ nipasẹ ikẹkọ ẹrọ ni ọjọ iwaju.
2. Mu awọn bandiwidi ti awọn opitika ampilifaya
Alekun bandiwidi le fọ nipasẹ aropin ti iwọn igbohunsafẹfẹ ti EDFA. Ni afikun si C-band ati L-band, S-band tun le wa ninu ibiti ohun elo, ati SOA tabi Raman ampilifaya le ṣee lo fun imudara. Sibẹsibẹ, okun opiti ti o wa tẹlẹ ni pipadanu nla ni awọn ẹgbẹ igbohunsafẹfẹ yatọ si S-band, ati pe o jẹ dandan lati ṣe apẹrẹ iru okun opiti tuntun lati dinku pipadanu gbigbe. Ṣugbọn fun awọn ẹgbẹ iyokù, imọ-ẹrọ imudara opiti ti o wa ni iṣowo tun jẹ ipenija.
3. Iwadi lori kekere gbigbe pipadanu okun opitika
Iwadi lori okun pipadanu gbigbe kekere jẹ ọkan ninu awọn ọran pataki julọ ni aaye yii. Hollow core fiber (HCF) ni o ṣeeṣe ti pipadanu gbigbe kekere, eyi ti yoo dinku idaduro akoko ti gbigbe okun ati pe o le yọkuro iṣoro ti kii ṣe ailopin ti okun si iye nla.
4. Iwadi lori pipin aaye multiplexing jẹmọ imo
Imọ-ẹrọ multiplexing pipin aaye jẹ ojutu ti o munadoko lati mu agbara okun kan pọ si. Ni pato, olona-mojuto okun opitika ti lo fun gbigbe, ati awọn agbara ti a nikan okun ti wa ni ti ilọpo. Ọrọ pataki ni ọran yii jẹ boya ampilifaya opiti ṣiṣe ti o ga julọ wa. , bibẹkọ ti o le nikan jẹ deede si ọpọ nikan-mojuto opitika awọn okun; lilo imọ-ẹrọ multiplexing pipin-ipin pẹlu ipo polarization laini, OAM beam ti o da lori isọdi alakoso ati tan ina cylindrical vector ti o da lori polarization singularity, iru imọ-ẹrọ le jẹ Beam multiplexing pese iwọn tuntun ti ominira ati ilọsiwaju agbara awọn eto ibaraẹnisọrọ opiti. O ni awọn ifojusọna ohun elo gbooro ni imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ okun opiti, ṣugbọn iwadii lori awọn ampilifaya opiti ti o ni ibatan tun jẹ ipenija. Ni afikun, bii o ṣe le dọgbadọgba idiju eto ti o ṣẹlẹ nipasẹ idaduro ẹgbẹ ipo iyatọ ati imọ-ẹrọ imudọgba oni-nọmba pupọ-pupọ jẹ tun yẹ akiyesi.
Awọn asesewa fun Idagbasoke Imọ-ẹrọ Ibaraẹnisọrọ Fiber Optical
Imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ fiber opiti ti ni idagbasoke lati ibẹrẹ iyara kekere akọkọ si gbigbe iyara to gaju lọwọlọwọ, ati pe o ti di ọkan ninu awọn imọ-ẹrọ ẹhin ti o ṣe atilẹyin awujọ alaye, ati pe o ti ṣẹda ibawi nla ati aaye awujọ. Ni ọjọ iwaju, bi ibeere ti awujọ fun gbigbe alaye n tẹsiwaju lati pọ si, awọn eto ibaraẹnisọrọ fiber opiti ati awọn imọ-ẹrọ nẹtiwọọki yoo dagbasoke si agbara nla-pupa, oye, ati isọpọ. Lakoko imudara iṣẹ gbigbe, wọn yoo tẹsiwaju lati dinku awọn idiyele ati sin igbesi aye eniyan ati ṣe iranlọwọ fun orilẹ-ede lati kọ alaye. awujo yoo kan pataki ipa. CeiTa ti ṣe ifowosowopo pẹlu nọmba awọn ajọ ajalu ajalu, eyiti o le ṣe asọtẹlẹ awọn ikilọ aabo agbegbe gẹgẹbi awọn iwariri-ilẹ, awọn iṣan omi, ati awọn tsunami. O nilo nikan ni asopọ si ONU ti CeiTa. Nigbati ajalu ajalu kan ba waye, ibudo ìṣẹlẹ naa yoo funni ni ikilọ kutukutu. Iduro ti o wa labẹ Awọn titaniji ONU yoo jẹ mimuuṣiṣẹpọ.
(1) Nẹtiwọọki opitika ti oye
Ti a ṣe afiwe pẹlu eto ibaraẹnisọrọ alailowaya, eto ibaraẹnisọrọ opiti ati nẹtiwọọki ti nẹtiwọọki opiti oye tun wa ni ipele ibẹrẹ ni awọn ofin ti iṣeto nẹtiwọọki, itọju nẹtiwọọki ati iwadii aṣiṣe, ati iwọn oye oye ko to. Nitori agbara nla ti okun kan, iṣẹlẹ ti eyikeyi ikuna okun yoo ni ipa nla lori aje ati awujọ. Nitorinaa, ibojuwo awọn paramita nẹtiwọọki jẹ pataki pupọ fun idagbasoke awọn nẹtiwọọki oye iwaju. Awọn itọnisọna iwadii ti o nilo lati san ifojusi si ni abala yii ni ọjọ iwaju pẹlu: eto ibojuwo paramita eto ti o da lori imọ-ẹrọ isomọ ti o rọrun ati ẹkọ ẹrọ, imọ-ẹrọ ibojuwo ti ara ti o da lori itupalẹ ifihan agbara isokan ati ifarabalẹ akoko opiti akoko-ašẹ.
(2) Imọ-ẹrọ ti irẹpọ ati eto
Idi pataki ti iṣọpọ ẹrọ ni lati dinku awọn idiyele. Ni imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ fiber opiti, gbigbe iyara giga-giga ti awọn ifihan agbara le ṣee ṣe nipasẹ isọdọtun ifihan agbara ti nlọ lọwọ. Sibẹsibẹ, nitori awọn iṣoro ti alakoso ati imularada ipinle polarization, iṣọpọ ti awọn ọna ṣiṣe ti o ni ibamu si tun nira. Ni afikun, ti o ba jẹ pe o le ṣe imuse eto opitika-itanna-opitika ti iwọn nla, agbara eto yoo tun dara si ni pataki. Sibẹsibẹ, nitori awọn okunfa bii ṣiṣe imọ-ẹrọ kekere, eka giga, ati iṣoro ninu isọpọ, ko ṣee ṣe lati ṣe agbega pupọ ni gbogbo awọn ifihan agbara opiti gẹgẹbi 2R opitika gbogbo (tun-imudara, atunṣapẹrẹ), 3R (tun-imudara). , tun-akoko, ati atunṣe) ni aaye ti awọn ibaraẹnisọrọ opiti. ọna ẹrọ processing. Nitorinaa, ni awọn ofin ti imọ-ẹrọ iṣọpọ ati awọn ọna ṣiṣe, awọn itọsọna iwadii ọjọ iwaju jẹ atẹle yii: Botilẹjẹpe iwadii ti o wa lori awọn ọna ṣiṣe pipin aaye aaye pupọ jẹ ọlọrọ, awọn paati pataki ti awọn ọna ṣiṣe pipin aaye pupọ ko tii ṣe aṣeyọri awọn aṣeyọri imọ-ẹrọ ni ile-ẹkọ giga ati ile-iṣẹ, ati pe a nilo imuduro siwaju sii. Iwadi, gẹgẹbi awọn lasers ti a ṣepọ ati awọn modulators, awọn olugba ti o ni iwọn-meji, agbara-agbara-ṣiṣe ti o ni agbara ti o pọju ti o pọju, ati bẹbẹ lọ; awọn oriṣi tuntun ti awọn okun opiti le ṣe pataki bandiwidi eto, ṣugbọn a tun nilo iwadii siwaju lati rii daju pe iṣẹ ṣiṣe okeerẹ wọn ati awọn ilana iṣelọpọ le de ẹyọkan ti o wa tẹlẹ Ipele ti okun ipo; ṣe iwadi awọn ẹrọ oriṣiriṣi ti o le ṣee lo pẹlu okun titun ni ọna asopọ ibaraẹnisọrọ.
(3) Awọn ẹrọ ibaraẹnisọrọ opitika
Ninu awọn ẹrọ ibaraẹnisọrọ opiti, iwadii ati idagbasoke ti awọn ẹrọ photonic silikoni ti ṣaṣeyọri awọn abajade ibẹrẹ. Bibẹẹkọ, ni lọwọlọwọ, iwadii ti o jọmọ inu ile jẹ ipilẹ akọkọ lori awọn ẹrọ palolo, ati pe iwadii lori awọn ẹrọ ti nṣiṣe lọwọ jẹ alailagbara. Ni awọn ofin ti awọn ẹrọ ibaraẹnisọrọ opiti, awọn itọnisọna iwadi iwaju ni: iwadi iṣọpọ ti awọn ẹrọ ti nṣiṣe lọwọ ati awọn ohun elo opiti silikoni; iwadi lori imọ-ẹrọ iṣọpọ ti awọn ohun elo opiti ti kii ṣe silikoni, gẹgẹbi iwadi lori imọ-ẹrọ iṣọpọ ti awọn ohun elo III-V ati awọn sobusitireti; siwaju idagbasoke ti titun ẹrọ iwadi ati idagbasoke. Tẹle, gẹgẹbi iṣọpọ litiumu niobate opitika waveguide pẹlu awọn anfani ti iyara giga ati agbara kekere.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹjọ-03-2023
