وقد أعادت التكنولوجيا البصرية في البداية تشكيل الاتصالات العالمية، مما أدى إلى تحويل البيانات عبر القارات، والمحيطات القريبة، ومراكز البيانات الداخلية، حيث إن استخدام نبضات الضوء لنقل المعلومات عبر أشرطة الألياف المضبوطة، والآلات الضوئية التي تقدم في المستقبل، تتيح عرض النطاق الترددي والسرعة والموثوقية التي لا يمكن أن تضاهيها، وقد دفعت نظم البحوث والهندسة ذات النطاقات البصرية الناشئة

الخلفية التاريخية للتكنولوجيا البصرية

وقد أدى مفهوم استخدام الضوء لنقل المعلومات إلى القرن التاسع عشر، ولكن الألياف العملية لم تظهر إلا في الستينات والسبعينات، وقد أدت التجارب المبكرة التي أجريت على الألياف الزجاجية إلى فقدان الإشارة القصوى - الذي كان ينتج في كثير من الأحيان أكثر من 000 1 من الألياف لكل كيلومتر - إلى جعلها غير صالحة للتواصل، وقد حدث اختراق في عام 1966 عندما اقترح تشارلز كاو وجورج هوكام أن تقلل النسيجات إلى أقل من عام 1970.

وقد استخدمت نظم الألياف المبكرة الألياف المتعددة الألياف، التي سمحت بمسارات خفيفة متعددة ولكنها عانت من تشتتات في الموديل التي كانت محدودة على بعد، وقد أدى تطوير الألياف ذات الحركة الواحدة في أواخر السبعينات وأوائل الثمانينات إلى إزالة هذه المشكلة، مما أتاح معدلات بيانات أعلى بكثير، وقد بدأ تشغيل كابل الألياف المتراة في عام ١٩٨٨، حيث بلغت القدرة على استخدام الألياف المشابهة ٢٨ ميغابايت.

أساسيات النقل البصري

ويقتضي فهم أحدث التطورات فهم المبادئ الأساسية، إذ أن كابل الألياف الضوئية يتألف من نواة (زجاج سيليكا)، ورقم قياسي أقل قليلاً، وبطاقة حمائية، وتنقل الضوء عبر القاع من خلال التأمل الداخلي الكلي، وتُشفى البيانات بمسح المصدر الخفيف - وهو عادة ما يكون موصلاً للليزر - بسرعات عالية.

Recent advancement in Fiber Optic Technology

بناء قدرات أكبر في مجال الباندايث من خلال وافلنغث - ديسيب

ومن بين أكثر الابتكارات تأثيراً، تعددية الشُعب في الموجات، واستخدام الليزرات المتعددة التي تعمل في خطوط الموجات المتميزة (الآلات) في إطار نافذة منخفضة الصُّدر من الألياف (نحو 1260 إلى 1625 نانوغرام)، يتيح نظام الرصد العالمي العديد من قنوات البيانات المستقلة للسفر في آن واحد على ألياف واحدة.

تحسين نوعية الإشارة وطول مدة الوصول

وبالإضافة إلى ذلك، فإن المضخات الضوئية التي تبثها الوحدة ذات الفتيل الطويل، هي التي تعزز مباشرة الإشارات الخفيفة دون تحويلها إلى 500 كهرباء، كما أن المضخم الذي يتكون من الألياف المحتوية على الألياف المحتوية على الألياف المحتوية على الألياف والموزعة على شكل ألياف متوسطة، قد يخفض الآن من حجم الكابلات الموزعة إلى أقل من 20 إلى 30 كيلوغراما.

تقنيات إدارة التشت

:: التشتت المزمن - اتجاه مختلف الألياف الموجية إلى السفر بسرعة مختلفة قليلا - الحد من المنتج المرارة - المقاومة - تم إدخال الألياف الممزقة في التسعينات لتقليل التشتت إلى أدنى حد، ولكن هذه البيانات عانت من عقوبات غير خطية في نظم إدارة الارتداد، وتشمل الحلول الحديثة نماذج للكشف متضاربة

المرافئ المتعددة الأبعاد والمتعددة الأدوار

ونظرا لأن هذه الإدارة تقارب الحدود الأساسية في الألياف الأحادية، فإن الباحثين يستكشفون تعددية الشُعب الفضائية. ويستخدم نظام الإدارة المستدامة للأخشاب قنوات فضائية متعددة في إطار الألياف الوحيدة، مثل النسيج المتعدد الألياف (اللياف المتعددة) أو الوسائط المتعددة (اللياف الضوئية) بينما يُثبت وجود ألياف متعددة في 7 أو 19 أو حتى 37 نواة، يمكن لكل منها أن تُربط بين مئات قنوات النشر العملي التي تنطوي على التحدي.

التكنولوجيات الناشئة والاتجاهات المستقبلية

Photonic Crystal Fibers and Hollow-Core Fibers

:: استخدام الألياف الضوئية (اللوفات) في شكل هياكل دقيقة دورية من فتحات الهواء على طول الألياف لتوجيه الضوء، حيث يمكن لمركبات الكربون الكلورية فلورية أن تحقق خصائص غير ممكنة في الألياف التقليدية: عملية غير عادية، ومجالات زجاجية كبيرة جدا أو صغيرة، ودرجة عدم التكرار في توليد السحابة المفرطة.

التكامل مع 5 ج و أ

ونظرا لأن الشبكات العاملة في مجال الطاقة الكهربائية تتطلب وصلات ضخمة، وموثوقية عالية، وقلة عالية للغاية - وهي متطلبات تتوقف على النسيج الكثيف، كما أن التدفق إلى الهوائي وشبكات الاتصال اللاسلكي المركزية لا يمكن أن تستخدم الألياف لربط أجهزة اللاسلكي عن بعد بوحدات الاتصال بالشبكة الأساسية، كما أن الابتكارات في الشبكات البصرية السلبية، مثل أجهزة الكشف عن الـ 25G-PON و50G-PON، تقدم الدعم الأساسي غير القابل للتشغيلدرء

السلف في وصلات مركز البيانات

أما مراكز البيانات التي تُدار فهي محركات الاقتصاد الرقمي، والصور الضوئية للألياف ذات أهمية حاسمة في الربط بين الخواديم والتخزين والشبكات، وفي إطار مركز للبيانات، فإن الألياف المتعددة الوسائط القصيرة المدى (مثلاً، OM5) تستخدم أجهزة الليزر المسببة للثديات السطحية ذات الكثافة العمودية (VCSELSELS) تدعم وصلات بين 100 و150 متراً.

New Modulation Formats and Coherent Optics

إن التقدم في عملية التعبئة كان حجر الزاوية في نمو القدرة على الألياف، والتحول من التحول إلى التحول التدريجي، ونسبة التراكم في الكم من الكم، ونسبة الكم من الأشعة المقطعية إلى الأشعة المتحركة، قد تضاعف الكفاءة في استخدام الموجات المتشابكة، حيث تستخدم أجهزة التخصيب ذات البصم المزدوج، حيث يحمل كل عملية استقطاب مجرى بيانات مستقل، وتُعدّل الإشارات الرقمية

التطبيقات الخارجة عن الاتصالات السلكية واللاسلكية

(ب) لا تقتصر التكنولوجيا البصرية على شبكة الإنترنت وشبكات الهاتف، وفي الأشعة المتزامنة الطبية، تقوم مجموعات الألياف البصرية بتسليم صور من داخل الجسم البشري بأقل قدر من التغش، وتستعمل الليزر ذات القدرة العالية الألياف المكبلة لتوليد شعاع ليزري للتقطيع والحام والتصنيع.

الاعتبارات البيئية والاقتصادية

إن إزالة الكابلات الضوئية المسببة للفيروسات يتطلب استثمارا كبيرا في الخندق، وتفجير الميكروفونات، ورسم قناة، غير أن الألياف، بمجرد تركيبها، تقدم عقودا من حياة الخدمة، والقدرة على رفع مستوى القدرة عن طريق تغيير فقط الكبلات الإلكترونية في النهاية - وهي عملية تسمى " منع التقلبات الزجاجية " ، مقارنة بنظم النحاس والأليافقة الأقل قدرة على الانتقال إلى شبكات الآلات الخضراء.

التحديات وواجهة البحوث

وبالإضافة إلى ذلك، لا يزال انتقال الألياف البصرية يواجه حدودا أساسية، فرغم أن التأثيرات غير المباشرة مثل العزلة ذاتيا، والخلط بين الموجات الأربع، وحفز عملية الدمج في قنوات بريلوين تفرض قيودا على الطاقة تحد من نسبة الإشارة إلى الأرقام، ففي حين أن التخلف الرقمي يمكن أن يعوض جزئيا هذه الآثار، فإنه يزيد من استهلاك الطاقة في أجهزة التوليد.

وثمة حدود أخرى تتمثل في نشر الألياف في المناطق الريفية والنامية التي لا تحظى بخدمات كافية، وفي حين تتمتع المراكز الحضرية الكثيفة بالربط بين الحركات، فإن العديد من المناطق لا تزال تفتقر إلى النطاق العريض الأساسي، وتستهدف الحلول مثل التعبئة الدقيقة، والنسيج الجوي على أعمدة الكهرباء، والشبكات غير المستقرة الألياف (مثل استخدام وصلات ثابتة لاسلكية مع ألياف) خفض تكاليف النشر.

خاتمة

إن التكنولوجيا البصرية المتحركة قد قطعت شوطا طويلا للغاية منذ أن أصبحت الألياف العالية في الستينات، واليوم، تقدم الشبكات البصرية البيانات بسرعة لا يمكن تصورها منذ جيل، وذلك بفضل الابتكارات في مجال تعدد الألياف، والمضخمات المتقدمة، وإدارة التشت، والكشف المتسق، والتصميمات السحابية.