Î: În prezent, fibra optică monomod este încă aplicația principală a transmisiei cu fibre optice?
R: Da, fibra optică multi-core este o încercare relativ de ultimă oră, iar în prezent există câteva aplicații conexe, care nu sunt încă mainstream, dar vor deveni posibile în următoarea generație.
Cele de mai sus reprezintă scurtul început al comunicării optice OFweek și domnul Xiao Limin de la Școala de Științe și Inginerie Informațională a Universității Fudan pe tema tendințelor de aplicare a fibrei optice.
Recent, grupul de cercetare al lui Xiao Limin de la Școala de Științe și Inginerie Informațională a Universității Fudan a făcut o descoperire importantă în cercetarea tehnologiei de îmbinare a fibrei optice cu mai multe nuclee - a pregătit un convertor de spațiere a nucleelor de fibră optică cu mai multe nuclee cu performanțe excelente și a realizat fibra optică multi-core eterogenă pentru prima dată în lume. Îmbinare cu pierderi reduse și diafonie redusă. Veken Optical Communications a trimis un mesaj de felicitare.
Tendința inevitabil de dezvoltare a transmisiei de comunicații prin fibră optică
În prezent, odată cu dezvoltarea puternică a cloud computing-ului, a video-ului de înaltă definiție, a Internetului obiectelor și a sistemelor de comunicații 5G, traficul global în rețea a crescut dramatic. Cu toate acestea, transmisia obișnuită cu un singur nucleu cu un singur mod de fibră optică este limitată de limita Shannon. În următorii câțiva ani, contradicția dintre creșterea lentă a rețelelor optice și cererea de lățime de bandă mare de pe piață va deveni din ce în ce mai acută și va deveni o problemă importantă care trebuie rezolvată urgent în industria comunicațiilor optice.
Pentru a rezolva problema extinderii comunicațiilor optice în viitor, soluția tehnică recunoscută de industrie pentru creșterea capacității cu o singură fibră este utilizarea tehnologiei de multiplexare a diviziunii spațiale. Fibra optică multi-core, fibra optică multimodală sau fibra optică multi-core multi-mode este tendința de dezvoltare inevitabilă a transmisiei de comunicații prin fibră optică.
Revoluție în tehnologia fibrelor optice de multiplexare a diviziunii spațiale: interconectare optică fără sudură între diferite tipuri de fibre optice cu mai multe nuclee
figura 1. Tendința de dezvoltare a capacității sistemului de transport cu o singură fibră
Fibra optică multi-core poate crește eficient densitatea spațială a fibrei optice și a fost aplicată preventiv de giganții internetului de peste mări.
Pentru a se ocupa de piața comunicațiilor și a extinde banda de frecvență de transmisie a fibrelor optice, încă din 2018, Facebook și Google au pariat pe modalități de creștere a numărului de fibre optice în cabluri.
De exemplu, cablul Dunant pe care Google l-a dat în folosință în ianuarie are 12 perechi de fibre optice cu o capacitate totală de 250 Tbit/s. Cele două rețele aflate în construcție în Oceanul Atlantic folosesc chiar și 16 perechi de fibre optice și se așteaptă să atingă o capacitate completă de 350 până la 370 Tbit/s.
Și recent, în octombrie, Facebook a comandat NEC să construiască cel mai mare cablu submarin din lume - noul cablu transatlantic, care folosește 24 de perechi de fibre optice. După finalizare, va fi pe cea mai aglomerată autostradă de date din lume - A atins o capacitate totală de transfer record de 500 TB pe secundă (aproximativ 4,000 date Blu-ray Disc) între America de Nord și Europa.
Aproximativ în aceeași perioadă, de Benjamin J. O echipă de cercetare condusă de Puttnam a raportat că echipa sa a folosit o fibră optică {{{0}}nucleu cu un diametru exterior de 0,125 mm pentru a transmite date. Prin combinarea diferitelor tehnologii de amplificare, au construit un sistem de transmisie care a profitat de tehnologia WDM și a creat Înregistrarea datelor de transmisie cu diametrul fibrei optice: permiteți fiecărui canal să atingă o rată de transmisie de 319 Tbit/s pe o distanță de până la 3001 kilometri. .
De asemenea, sunt raportate mai multe aplicații.
Convertorul de pas de miez cu mai multe fibre deblochează un nou potențial de aplicație
În comparație cu fibra optică tradițională cu un singur nucleu, nucleele multiple din fibra Multicore (MCF) au aceeași placare. Această structură de înaltă densitate, cu mai multe canale are avantajele unui cost de producție scăzut, economie de spațiu și capacitate mare de transmisie. Prin urmare, fibra optică cu mai multe nuclee are o valoare de aplicație extrem de importantă în sistemul de comunicație optică de multiplexare a diviziunii spațiale, conexiunea centrului de date, comunicarea cip-la-cip, amplificatorul de fibră optică de ultimă generație, detectarea optică, tehnologia cuantică etc.
Cercetarea asupra noii tehnologii cu fibre optice multi-core este una dintre cercetările care se concentrează pentru a rezolva problema viitoarei extinderi a comunicațiilor.
Cu toate acestea, până în prezent, nu există încă un standard uniform pentru proiectarea fibrelor optice cu mai multe nuclee în lume. Atunci când produc fibre optice multi-core, diverse companii de înaltă tehnologie au făcut eforturi mari în ceea ce privește numărul de nuclee, aranjamentul nucleului, dimensiunea nucleului, distanța dintre nuclee și distribuția indicelui de refracție. Fiecare este diferit, ceea ce crește dificultatea îmbinării prin fuziune între diferite tipuri de fibre multi-core.
De exemplu, FiberHome Fujikura Optic Technology Co. Ltd și alte companii trebuie să îmbine fibre optice cu mai multe nuclee diferite pentru a construi un sistem de transmisie de fibre optice cu mai multe nuclee la distanță lungă. Cu toate acestea, este posibil ca dispozitivele limitate de fan-in și fan-out cu fibră multi-core să nu se potrivească cu fibra multi-core utilizată în sistemul de transmisie.
„Tehnologia de fuziune a fibrelor optice cu pierderi reduse este baza dispozitivelor și sistemelor de fibră optică. În cercetarea academică, se raportează doar progresul aceluiași tip de fuziune a fibrelor optice cu mai multe nuclee, dar blocajul tehnic al diferitelor tipuri de multi-core. fuziunea fibrelor optice este încă nerezolvată. Există cercetări în străinătate. Cercetătorii cred chiar că îmbinarea prin fuziune a diferitelor tipuri de fibre multi-core este aproape imposibilă, ceea ce împiedică serios aplicarea largă în acest domeniu." spuse Xiao Limin.
Stabilirea unui sistem uriaș de multiplexare multi-canal a fibrelor optice cu mai multe nuclee și îmbinarea fibrelor diferite, în special a fibrelor optice cu mai multe nuclee cu distanțe diferite dintre nuclee, este o problemă tehnică inevitabilă de blocaj în prezent.
Pentru a depăși această problemă tehnică cauzată de dezvoltarea tehnologiei cu fibre optice cu mai multe nuclee, grupul de cercetare al lui Xiao Limin de la Școala de Știința Informației și Inginerie a Universității Fudan a făcut în sfârșit o nouă descoperire internațională în fuziunea fibrelor optice cu mai multe nuclee. Tehnologie prin cercetare minuțioasă pregătită de diverse Convertorul de spațiere a nucleelor de fibre optice cu mai multe nuclee, cu performanțe excelente, realizează îmbinări de fuziune cu pierderi reduse și diafonie redusă între fibre optice cu mai multe nuclee diferite.
Grupul de cercetare al lui Xiao Limin a propus tehnologia de conicitate a fibrelor optice cu mai multe nuclee (Figura 2), incluzând două tehnologii de conicitate înainte și conicitate inversă, ambele putând fi utilizate pentru a regla distanța dintre nucleele fibrelor optice multinuclee și pentru a regla simultan caracteristicile de mod ale fibrelor multi-core.
Figura 2 Diagrama schematică a două tipuri de convertoare de spațiere a nucleelor de fibră optică multinucleu
Bazat pe tehnologia de conicitate inversă a fibrei optice cu mai multe nuclee, prin potrivirea distanței dintre nuclee și a diametrului câmpului de mod al fibrelor optice multinuclee eterogene, grupul de cercetare al lui Xiao Limin poate pregăti cu precizie miezuri cu pierderi reduse și diafonie redusă pentru două tipuri de multi-core. -fibre optice nuclee a căror distanță între nuclee nu se potrivește. convertor de pas.
Pentru două fibre cu mai multe nuclee cu structuri diferite și o diferență de distanță între nuclee de 26 μm (Figura 3 (a, b)), convertorul de spațiere dintre nuclee pregătit de grupul de cercetare al lui Xiao Limin poate obține o pierdere de până la 0 .18 dB și o diafonie de până la -68 dB .
Pentru fibrele cu mai multe nuclee cu aceeași joncțiune și cu o distanță ușor diferită între nuclee (Fig. 3(b, c)), pierderea convertorului de spațiere între nuclee este de până la 0,17 dB și diafonia este la fel de scăzută. -66 dB.
Revoluție în tehnologia fibrelor optice de multiplexare a diviziunii spațiale: interconectare optică fără sudură între diferite tipuri de fibre optice cu mai multe nuclee
Fig.3 Micrografii ale fețelor de capăt ale miezului a trei tipuri de fibre optice multinucleu
Tehnologia de pregătire a convertorului de pas cu miez de fibre optice cu mai multe nuclee propusă de grupul de cercetare al lui Xiao Limin rezolvă perfect problemele tehnice ale fuziunii diferite a fibrelor optice cu mai multe nuclee în rețelele de comunicații optice, oferă o perspectivă unică pentru pregătirea dispozitivelor cu fibră optică multi-core. și va elibera fibra optică multi-core în aplicații practice. Mai mult potențial în aplicații.
