בעידן שהוגדר על ידי גידול נתונים אקספוננציאלי, הביקוש לקיבולת שידור גבוהה יותר ברשתות אופטיות מעולם לא היה יותר חריף. בעוד סיבים חד-ממדיות סטנדרטיות (SMF) שימשו כעמוד השדרה של התקשורת הגלובלית במשך עשרות שנים, מגבלות רוחב הפס היסודיות שלהם הביאו למחקר אינטנסיבי במגוון רחב של מרכזי שיפור בחלל (SDM) טכנולוגיות מתקדמות על ידי הגדלת סיבים מתקדמים (SDM) על ידי פיתוח רחב של סיביים מתקדמים של טכנולוגיות של תכונות של חומרים).

מה הם רב-קור ומעט-Mode סיבים?

כדי להעריך את החשיבות של ההתקדמות האחרונה, חיוני להבין את עקרונות התפעול היסודיים של MCFs ו FMF וכיצד הם שונים סיבי חד-פעמיים קונבנציונליים.

Multi-Core סיבים (MCFs)

סיבים רב-core מכילים מספר ליבות עצמאיות המוטבעות בתוך קליטה משותפת.כל ליבת פועלת כמדריך גל נפרד, תמיכה במצב יחיד (או לפעמים כמה מצבי ליבה) על ידי העברת נתונים באמצעות מספר ליבות במקביל, MCFs מכפילים את היכולת המצטברת על ידי מספר ליבות, ביעילות יישום סיבים מקבילים ב סטרוגן יחיד.

מעט סיבים (FMF)

בניגוד ל- MCFs, כמה סיבים ממודלים להפיץ מספר מוגבל של מצבי מרחבי (בדרך כלל 2 עד 10) בתוך הליבה יחידה של קוטר גדול יותר.על ידי שימוש ב- Mod-dvision מרובים (MDM), כל מצב יכול לשאת זרם נתונים עצמאי. FMFs מתאימים לזיהוי קוהרנטי ועיבוד אותות דיגיטלי (DSP) המאפשרים מספר רב של שימוש ללא צורך ב-False חדש לחלוטין:

הן MCFs והן FMFs מייצגים שינוי יסודי מן הפרדיגמה של ערוץ יחיד גישה מגוון מרחבית. הם לעתים קרובות נתפסים כמשלים: MCFs להצטיין במקביל, קישורים בעלות גבוהה (למשל, חיבורי מרכז נתונים), בעוד FMF מתאימים יותר לתמסורת ארוכת טווח שבה מספר מתון של מצבים יכול להיות מוקרן עם DSP מתקדם.

פיתוחים אחרונים ב- Multi-Core Fibers

בחמש השנים האחרונות היו עדים להתקדמות יוצאת דופן בעיצוב MCF, ייצור והפגנות מערכתיות. חוקרים התמקדו בשלושה תחומים עיקריים: צמצום צוואר הרחם, יכולת ייצור ופיתוח חומרים ומבנים חדשים.

Crosstalk Reduction באמצעות עיצוב

קרוסדור בין ליבות שכנות נשאר המדד החשוב ביותר ל-MCFs. כמה אסטרטגיות הוכיחו יעילות:

  • (FLT:0) פרופילים מחוסנים של ⁇ 1) – מדכאים את מדד השבירה בחפירות סביב כל הליבה מפחית באופן משמעותי את חפיפיפיפות שדה ⁇ .עיצובים אחרונים להשיג צולב מתחת -40 dB לאחר 100 ק"מ של התפשטות עבור 125 סיבי טבילה מ ⁇ m עם 7 עד 19 ליבות.
  • (FLT:0) מערך הליבה ההטרוגני של ה-Heterogeneous Core LT:1) - על ידי שינוי הליבה-ל-core ספאק, אינדקס השבירה, או אפילו קוטר הליבה מעבר לסיבים, ניתן למנוע תנאים הפיכה חוזרים.טכניקה זו אפשרה ל- MCFs עם עד 37 ליבות בקוטר סטנדרטי, עם עונשים קצרים מספיק עבור העברת 100-Gud.
  • (ב) ⁇ :0) , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פיתוח והתאמה ל- Cable Compatibility

אבטיפוס MCF מוקדם היו מאגדים בהגדרות מעבדה, אך ההתפתחויות האחרונות התמקדו בתהליכי ייצור בר-קיימא, חוזרים על עצמם.

  • (FLT:0)Stack-and-ReturnFLT:1 - שיטה זו, שפותחה במקור עבור סיבי גביש פוטוניים, כבר מעודן למקם כמה preforms לפני הציור.זה מאפשר שליטה הדוקה על מרחקים הליבה-לcore ופרופילי אינדקס.
  • (FLT:0) פתרון שלב ה-Moulti-Step dopingFreaLT:1) - כדי להשיג את וריאציות מורכבות של אינדקס השבירה הסגורה או ל-Stand-index ליבות, החוקרים פיתחו טכניקות doping באמצעות Germanium, זרחן, פלואורין.חומרים אלה יכולים להיות מיושם בשכבות במהלך המדרגות של הגל או ה- vorphase deposition.
  • (FLT:0) ציפויים גבוהים-הנדסים 1 (MCFs) חייבים להיות תואמים עם ייצור כבל סטנדרטי, כולל התכופים והתקנה. New Double-coat acrylate וציפוי פחמן הוכח כי שמירה על אובדן מיקרו-קרב נמוך אפילו עבור 19 סיבירי עם 125 קידוד.

חומרים חדשים ומבנה משותף

מעבר ל- MCFs מבוסס על סיליק, החוקרים חוקרים חוקרים בוחנים פלטפורמות חומרים חדשות:

  • (FLT:0) פלואורין-דופד קלדינג'ר (FLT:1) - הורדת מדד הקידוד ביחס לחיפוי הסימפה הטהורה מפחיתה את אובדן הדליפה ומאפשרת יותר ליבות להיות ארוזים ללא צלב מוגבר.
  • (FLT:0)Hollow-core רב-core סיבים ראשיים (Silver Multi-core) 1 (בקיצור:0) מושג חדש באמצעות ליבה חלולה מוקפת במגיפת תמונות-bandgap יכול להנחות אור עם אי-ליניליות נמוכה מאוד ועצלות.שלב מספר ליבות חלוקות ב סיביר אחד הוא בשלבים מוקדמים של מחקר, אך מבטיח יכולת גבוהה מאוד עבור קישורים במרכז נתונים שבו השקיפות היא קריטית.
  • (FLT:0) סיבים אופטיים (POFs) כ- MCFsFelo1 - עבור יישומים קצרי-הטווח, סיבים פולימרים רב-core מציעים חלופות בעלות נמוכה, nd-סובלנות.

מערכת מחאות ורישום Transmission

מספר ניסויים משמעותיים אישרו את הפוטנציאל של MCFs עבור מערכות בעולם האמיתי:

  • בשנת 2023, NTT ו קורנינג הראו 19-core MCF תומך ב- 1.2 Pbps מעל 2000 ק"מ באמצעות מספרי מיקרו-דיוויזינג עם פורמטים מתקדמים.
  • סיבים 37-core מטושיבה השיגו יכולת מצטברת של 3.5 Pbps במעבדה, אם כי עם גישה קצרה יותר עקב צחצוב מוגבר.
  • עבור יישומים במרכז נתונים, 7-core מכשירים מאווררים-in/fan-out כבר ממושמעים, המאפשרים שילוב ישיר עם טרמפינים קיימים.

טכנולוגיות מעטות-Modefi Technologies

סיבי מעטה-מו-דה ראו גם התקדמות משמעותית, במיוחד בשליטה על מצב, עיצוב מרובותxer, ו- DSP פיצוי.המטרה היא לממש מערכות MDM שהן גם יעילות כוח ותואמים לרכיבים הקיימים של חד-פעמיים.

המונחים: shape

FMF אידיאלי תומך קבוצה של מצבי אורטוקונים עם הפיכה מינימלית ו DMD מבוקר היטב.

  • (FLT:0)Graded-index ליבות ליבה של ההרחבה:1) - פרופילים של Parabolic Refractive יכולים להשוות את מהירויות הקבוצה בין מצבי האלבומים, צמצום דרסטי של DMD.לדוגמה, קרן FMF תומך ב- LP01, 11 ו- LP21s יכול להשיג DMD מתחת 10 ps / ק"מ.
  • (FLT:0)Ring-core FMFsFLT:1) על ידי מימון מצבי ההזמנה הגבוהים יותר לאזורים אנ-ריטריים, עיצובי טבעת מדכאים הפיכה ופשטו את העיוות.
  • (FLT:0) פרופילים פרדוקסליים של פרדוקסליים:1) - התאמת צורת האינדקס למזער את ההליכה בין מצבי התאפשר לערכי DMD נמוך כמו 2 ps / ק"מ עבור 4-Mode FMF.

מספרנים ו Demultiplexers

שילוב יעיל והפרדה מצבי הוא מרכיב קריטי של כל מערכת MDM. חידושים אחרונים כוללים:

  • (ב) [ה] [ה]] [ה]] [ההה]] [ההה]]] [המכשירים הללו] מהווים חבילה של סיבים חד-פעמיים לנטייה אחת בלבד.
  • (FLT:0) מעגלים אור כוכביים משולבים (PLCsigtureFLT) 1:1 - שימוש ב- silica-on-silicon או סיליקון-nitride פלטפורמות, החוקרים יצרו זוגות כיוון שיכולים לפרט באופן סלקטיבי מצבי LP ספציפיים. A 3-Mo PLC de PLC demultiplexer שהוכח ב-F:2OticaF3: 3Balpalr 3B אבוד ו-Dאובדן בין 3B.
  • (FLT:0) חינם מרחב הממריץ את בני הזוג FLT:1) - עבור מתקני מעבדה, אופטיקה מהחלל החופשי באמצעות מודולרים אור מרחביים או אלמנטים אופטיים דיפראקטיביים יכול ליצור תבניות מצב שרירותיות.אלה נותרו בעיקר ניסיוניים אך היו מכריעים לבדיקת עיצובי FMF חדשים.

עיבוד אותות דיגיטליים (DSP) עבור Mode Recovery

גם עם סיבים מעוצבים היטב, הפיכה של מצבי חיתול ו DMD דורשים שוויון מבוסס DSP. התפתחויות מפתח כוללות:

  • (FLT:0) אלגוריתמים של מספר רב של קידוד (MIMO) שווים את השווי FIRLT:1 - אלגוריתמים סטנדרטיים MIMO-DSP, בדומה לאלה המשמשים במערכות אלחוטיות, יכולים להפריד מצבים מעורבים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) מעקב אחר אחר אחר אחר אחר-כך (FLT:1) - שינויים מהירים בתנאי מצב-קופי מצב (למשל, בשל תנועת סיבים) דורשים שוויון הסתגלות. אלגוריתמים חדשים המבוססים על ריבועים פחות מוצפים יכולים לעקוב אחר שינויים עם זמני ההתכנסות של מיקרו-שנית.

FMFs in Long-Haul and Data Center קישורים

החוקרים הוכיחו מספר שידורים של FMF:

  • קרן FMF של 6-Mode שימשה כדי להשיג 1.4 Pbps מעל 74.8 ק"מ באמצעות 4-D MIMO ו-256-QAM.
  • עבור קישורי צוללות, קרן FMF של 8-Mode עם אובדן אולטרה-נמו (0.18 dB / ק"מ) פותחה, המאפשרת 5 Tbps לכל מצב על פני מרחקים טרנסטלנטיים בסימולציות.
  • בסביבות מרכז הנתונים, קרן FMF 2-Mode (LP01 ו- LP11) משולב עם VCSELs בעלות נמוכה עבור 100-Gbps קישורים קצרי-reach, צמצום מספר הסיבים הדרושים.

השפעה על יכולת הרשת ו-Outlook

ההתקדמות המשולבת בטכנולוגיות MCF ו- FMF מיועדת להפוך את הרשתות האופטיות.סעיף זה בוחן את היתרונות של מגזרי שוק שונים ומתכנן כיוונים מרכזיים למחקר בעשור הבא.

Data Center Interconnects (DCIs)

הקישורים הנוכחיים DCI מסתמכים על סיבים חד-פעמיים, אבל MCFs מציעים דרך להפחית את ספירת הסיבים תוך הגדלת רוחב פס מצטבר. A 7-core MCF יכול להחליף 7 סיבים נפרדים, לפשט ניהול כבל ומרחב מכווץ.עבור קישורים מרכז נתונים של כמה מאות מטרים, MCFs עם מכשירים מאוורר-in/fan-out כבר כבר להיות פרוסים.

מערכות ארוכות-הול וצוללות

מערכות ארוכות טווח מועילות ביותר מהקיבולת הסקאלה שמציעה SDM. MCFs עם צחצוב אולטרה-נמוך והפסד נמוך (החליפה של SMF סטנדרטית) הן מועמדים לכבלי הדור הבא של צוללות.A 19-core MCF יכול להגדיל את היכולת של כבל צוללת או 10 ללא הגדלת קוטר ה-MILT בשילוב עם יכולות פיתוח אמין של 1F21, באמצעות מספר קישורים מרכזיים של קיבולת של קיבולת של קיבולת של צוללת ו-F1, 000/F1, כולל של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של צוללת, 0001, 0001, 0001, 000 או קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של צוללת, 000-F1Fout אחד / 10-F1, 000 או קיבולת של צוללת, 000 או קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של קיבולת של 1-

שילוב עם קיימות תשתיות

אחד המכשולים הגדולים ביותר עבור SDM הוא תאימות לאחור. MCFs דורש מחברים חדשים, splices וציוד בדיקה. עם זאת, מאמצי סטנדרטיזציה האחרונים על ידי איגוד התקשורת הבינלאומית (ITU-T) ואגודת תעשיית התקשורת Telcommunication (TIA) הם להגדיר גיאומטריה ופרטים ביצועים עבור 7-core ו 19-MCFs יכול בקלות רבה יותר על ידי ספקים קיימים על ידי קוד פתוח 2Ds, אך יש צורך כרטיסי רדיו-MAR.

תוצאות חיפוש: SDM עם AI ו- Quantum

במבט קדימה, בינה מלאכותית מוחלת על אופטימיזציה של הליבה ומשימות מצב דינמיות.רשת MCF הנשלטת על ידי AI יכולה להקצות ליבות לשיעורי תנועה שונים (למשל, עקשנות נמוכה לעומת תפוקה גבוהה) בזמן אמת.בנוסף, סיבי מעט-מודד נחקרים עבור הפצה של מפתח קוונטי (KD) כי מצבי SD שונים יכולים לשאת עצמאי ללא אותות קוונטיים באמצעות בדיקות FD לשעבר, עם רמות של 100 ק"מ-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-ק-קאט-קאמפטמ-ק-קאט-קאמפטמ-ק-קפטיים של אבטחה גבוהות יותר, מעל 100 ק"מ-קלינטק-קלינטק-קלינטק-קלינטק-קלינטק-ק-קלינטק-קלמנטאלימ-קלינטק-ק-קלינטק-קלינטק-קליד-ק-קליד (QKD) עבור מפו-קלינטק-קליד-קלינטק-קליד-קלינטק-קלינטק-קל

אתגרים ושאלות מחקר פתוחות

למרות התנופה, כמה אתגרים נותרו:

  • (FLT:0) Cost and VenveFLT:1 - ייצור MCFs עם גיאומטריה ליבה מדויקת בעלות נמוכה עדיין קשה.
  • (FLT:0) Nonlinear crosstalkerFLT:1 - ב MCFs, שילוב בין-core ארבע גלי יכול להפיג את הביצועים בכוחות שיגור גבוה.
  • (FLT:0) אובדן תלוי תלוי ורווחה 1:1 (ב FMF, מגבר אופטי יש לעתים קרובות רווחים שונים עבור מודים שונים.
  • (FLT:0 SystemאינטגרציהFLT:1) - מיגר מניסויי הוכחה-של תפיסה במערכות בעלות אופי שדה דורש אריזה חזקה, יציבות תרמית ואלגוריתמים DSP נבדקים בשטח.

מסקנה

רב-core ומעט סיבים של mode מייצגים שניים מהדרכים המבטיחות ביותר להגדיל באופן דרמטי את היכולת של רשתות תקשורת אופטיות.התפתחויות האחרונות בהפחתה של קרוס-קול, יכולת הייצור, בקרת מצב ודפיסקו הביאו את הטכנולוגיות הללו קרוב יותר למציאות המסחרית. MCFs כבר נמצאים במרכז נתונים נבחרים ויישומים קצרים של מערכות פיתוח, בעוד FMF עוברים ניסויים שדה עבור רשתות ארוכות-haul עם השקעות מתמשכת, הן תכונות מרכזיות של מערכות חלליות, הן יכולות לשחק רוחביות, והן עבור מרכזי, הן קבוצות משחק של מערכות חלליות, והן עבור מרכזי, הן עבור מרכזי, מערכות ניהול חלליות, והן עבור מרכזי, מערכות ניהול חלליות, מערכות פיתוח משחק מרכזי, מערכות חלליות, והן עבור מרכזי, מערכות חלליות, מערכות חלליות, והן עבור מרכזי, מערכות חלליות, מערכות ניהול משחק מרכזי, מערכות חלליות, מערכות חלליות, מערכות ניהול משחק מרכזי, מערכות חלליות, מערכות חלליות, והן עבור מרכזי, מערכות ניהוליות, מרכזי, מרכזי, מערכות חלליות, מערכות חלליות, מערכות חלליות, מערכות חלליות, מערכות חלליות, והן עבור מרכזי, מערכות ניהול משחק עצמאיות, בעוד FMF, מערכות ניהול משחק עצמאיות, כולל מרכזי, מערכות חלליות, כולל מרכזי, כולל מרכזי, מערכות