טכנולוגיית אופטית סיבים יש באופן יסודי תקשורת גלובלית בצורת, מה שהופך את האופן שבו הנתונים מועברים על פני יבשות, מתחת לאוקיינוסים, ובמרכזי נתונים בתוך מרכזי נתונים.על ידי שימוש ב הדופק של אור כדי לשאת מידע באמצעות strands של זכוכית אולטרה סגולה, סיבים אופטיים מציעים רוחב פס, מהירות ואמינות כי כבלי נחושת אינם יכולים להתאים.בחמשת השנים האחרונות, מחקר והנדסה יש מערכות אופטיות ממעבדות מהירות כדי לספק את רשתות מחשוב מהירות גבוהה כדי לספק את רמת אבטחה גבוהה של רשתות אינטרנט כדי לספק את רמת אבטחה, אשר מופעלת אבטחה גבוהה, כדי לספק את רמות אבטחה, כדי לספק את רמת אבטחה גבוהה של אבטחה גבוהה יותר, כדי לספק את הרשתות החברתיות.

רקע היסטורי של טכנולוגיית אופטיקה סיבים

הרעיון של שימוש באור כדי לשאת מידע חוזר למאה ה-19, אך סיבים מעשיים אופטיים רק הופיעו בשנות ה-60 וה-70. ניסויים מוקדמים עם סיבים זכוכית סבלו מאובדן קיצוני - לעתים קרובות מעל 1,000 דציבלים לקילומטר - מה שהופך אותם ללא יכולת להפסדים של גיאומטריה / פריצת דרך הגיעה בשנת 1966 כאשר צ'ארלס קאו וג'ורג' הוקיהם הציעו כי דיליקה טהורה עלולה להפחית את הסינוק מתחת לגיל 20 ק"מ"מ"מ / 20 ק"מ"מ / ירידה במשקל, בשנת 1970, לאחר מכן, בשנת 1970, ירידה במשקל, בשנת 1970, בשנת 1970, 000, כאשר הרוויחה, בשנת 1970, ירידה של 20 קארו וג'ורג'ורג'רד, בשנת 1970, בשנת 1966, בשנת 1970, 000, 000, ירידה במשקל, 000 קמצ'ורג'ורג'ורג'ר, ירידה במשקל, בשנת 1970, ירידה של 20 קמצ'רד, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, עם שיפור מוקדם של 20 קמצ'ר, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1966, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, בשנת 1970, 000 קאו וג'ורג'ו וג'ורג

מערכות סיבים מוקדמות השתמשו בסיבים רב-מו-ממדים, אשר אפשרו נתיבי אור מרובים אך סבלו מפיזור מודולי רוחב פס מוגבל למרחק.הפיתוח של סיבים חד-פעמיים בסוף שנות ה-70 ובתחילת שנות השמונים, ובכך אפשרו לתעריפים גבוהים בהרבה של נתונים.הכבל הסיבים הטרנס-אטלנטיים הראשון, TAT-8, החל לפעול ב-1988 עם יכולת של 280 Mbps כיום, זוג סיבים יחיד יכול לשאת מרחקים של עשרות שנים בלבד.

מימון של סיבים אופטיים

הבנת הקידומים האחרונים דורשת תפיסה של עקרונות בסיסיים. כבל אופטי של סיבים מורכב ליבה (כוס סיליקה), קלד עם אינדקס מעט נמוך יותר, וציפוי מגן עובר דרך הליבה על ידי השתקפות פנימית מלאה. נתונים מקודדים על ידי אימות מקור האור - בדרך כלל דירקציה לייזר - במהירויות גבוהות.

קידום טכנולוגיות אופטיות סיבים

יכולת גבוהה יותר ב Bandwidth באמצעות Wave אורך טווח-Division Multiplexing

אחת החידושים המשפיעים ביותר היא גל באורך מלא של מספר עצום של לייזרים (WDM) באמצעות לייזרים מרובים הפועלים באורכי גל נפרדים (צבעים) בתוך החלון הנמוך של סיבי סיליקה (בערך 1260-1625 nm), WDM מאפשר לערוצי נתונים עצמאיים רבים לנוע בו זמנית על סיבים בודדים.

איכות אותות משופרת ו Longer Reach

מגברי אופטית מהפכה בשידור ארוך-האול היברידי על ידי הגדלת אותות אור ישירות מבלי להמיר אותם לחשמל.ה סיבים erbium-doped סיבים amplifier (EDFA), ממושמע בשנות ה-90, מגבר את כל ערוצי WDM בו זמנית ב- 1550 nm , בנוסף אדסנסציה מודרנית יכול לספק רווחים של 20-30DB עם רעש נמוך יותר, Ras המרחקים, כמו פיזור נמוך של צוללת.

שיטות ניהול משמעת

פיזור כרוני - הנטייה של אורכי גל שונים לנסוע במהירויות מעטות שונות - הגבלת מוצר bitrate- Distance. Dispersion-shifted סיבים (DSF) הוצגו בשנות ה-90 כדי למזער את הפיזור ב-1550 nm, אבל הם סבלו מעונשי זיהוי לא ליניאריים במערכות WDM. פתרונות מודרניים כוללים מודולים מתפזרים (DCMs) המספקים פיזור שלילי לפיזור חיובי ואפקטים מתקדמים יותר, כמו פיזור אלקטרוני (pretance-pation) ואפקטים מתקדמים יותר, תוך פיזור) עם יעילות יותר, ואפקטים מתקדמים יותר, לעומת עיבוד פיזור אופטיים (pretreprepretretial) עם יעילות יותר, לעומת מודלים של חומרים).

Space-Division Multiplexing and Multicore סיבים

בעוד WDM מתקרב למגבלות בסיסיות בסיבים חד-פעמיים, החוקרים חוקרים את מספר ה-Dvision של החלל (SDM) SDM משתמשת בערוצי שטח מרובים בתוך סיבים בודדים, כגון ליבות מרובות ( סיבים מורכבים) או מצבים מרובים (סיבים דמויי-מרס) (סיבים מסוג SDM) דיווחו על סיבים מרובים של 7, או אפילו 37 ליבות הוכחו, כל אחד מהם מסוגל לשאת מאות ערוצי WD בעוד שעדיין נחשב ל-prerererererererereretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretretre 20.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

Crystal Fibers and Hollow-Core Fibers

סיבי גביש פוטוני (PCFs) משתמשים במיקרו-מבנה מחזורי של חורים אוויריים הפועלים לאורך אורך הסיבים כדי להנחות אור.על ידי שליטה בגודל וגלישה של חורים, PCFs יכול להשיג תכונות לא אפשריות בסיבים קונבנציונליים: ללא סוף פעולה חד-פעמית, אזורי מצב גדולים או קטנים מאוד, ולא לינאריות גבוהה עבור מערכות נתונים על פני השטח, המבטיחים ביותר הוא סיבים ריקים, כאשר יש מחסור מהיר יותר מזכוכית (ב) מאשר ירידה מהירה יותר מאשר בטווח הארוך ביותר, מאשר בטווח הארוך ביותר, מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר של אובדן אווירי של פסולת של פסולת אווירית של אלפי שעות של מים (ב) מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה יותר מאשר ירידה מהירה של אלפי שעות של אנרגיה).

שילוב עם 5G ו-IoT

רשתות 5G דורשות קישוריות מסיבית, אמינות גבוהה, וכבדות נמוכה מאוד - דרישות תלויות סיבים צפופים בחזרה לאחור. סיבי האנטנה (FTTA) ורשתות גישה רדיו מרכזי (C-RAN) להשתמש בקישורים סיבים כדי לחבר ראשי רדיו מרחוק כדי לבסס יחידות.חדשנות ברשתות אופטיות חיוניות (PONs), כגון 25G-PON ו 50G-PON, מרחיבים סיבים כדי לתמוך ב-ERC.

התקדמות במרכז נתונים

מרכזי נתונים הם המנועים של הכלכלה הדיגיטלית, וסיבים אופטיים הוא קריטי לחיבור שרתים, אחסון ורשתות. בתוך מרכז נתונים, סיבים רב-ממד קצרי-היד (למשל, OM5) באמצעות שרתי צפיפות פני השטח האנכי-מרחביים של Microsoft (VCSELs) תומכים ב- 100-400 Gbps מעל 100-150 מטרים.

פורמטים חדשים ו-Coherent Optics

ההתקדמות במודולציה הייתה אבן הפינה של צמיחת יכולת סיבים.המעבר ממפתחות על-off (OOK) למפתחות משתנה ו quadrature amplitude Modulation (QAM) הכפיל את יעילות הספקטרום של ספקטרום מודרני של שאנון (OK) להשתמש בתדירות כפולה-קוטבית QAM, שבו כל קוטבטור נושא זרם נתונים עצמאי ואת האות הוא מתוכנת בשלב זה ו-D-D-D-D-D-reatives (למשל) עם מתאם דיגיטלי (מתאים נוספים) עם סמלים) עם סמלים מתקדמים (D-D-D-D-D-D) עם ספקטרום) עם ספקטרום גבוה יותר) עם ספקטרום גבוה יותר (D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D

יישומים מעבר לטלקומוניקציה

טכנולוגיה אופטית סיבים אינה מוגבלת לרשתות אינטרנט וטלפונים.ב אנדוסקופיה רפואית, חבילות של סיבים אופטיים לספק תמונות מתוך הגוף האנושי עם מינימליות. סיבים בעלי כוח גבוה משתמשים בסיבים דופדים כדי ליצור עמי לייזר עבור חיתוך, ריתוך, וייצור. חיישני סיבים אופטיים מדדים טמפרטורה, לחץ, וסיבוב (מברי LTs) עם אותה רמת סיבים מוקדמים של אנרגיה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, אנרגיה גבוהה יותר, אנרגיה, היא יכולה להיות יעילה יותר, כלומר, כלומר, לחץ, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, אנרגיה, אנרגיה סיבי לחץ, כלומר, כלומר, כלומר, אנרגיה גבוהה יותר, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה גמישה, אנרגיה, יותר, כלומר, אנרגיה, אנרגיה, כלומר, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, יותר, אנרגיה גבוהה יותר, אנרגיה, כדי לשלוט על ידי שימוש בדרגה גבוהה יותר, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה, אנרגיה גמישה, כדי ליצור, כדי ליצור אפקט סיבית אנרגיה, כדי ליצור, כדי ליצור אפקט סיבי לחץ, אנרגיה גבוהה יותר, כלומר, כדי ליצור, כלומר, כלומר, כדי ליצור, כדי ליצור אפקט סיבי לחץ, פחמן גמישה, כלומר, פחמן גמיש

שיקולים סביבתיים וכלכליים

חלוקת כבלים אופטיים של סיבים דורש השקעה משמעותית בתחסין, מפוצץ מיקרו-דוקדקים, והניחה conduit. עם זאת, פעם מותקנת, סיבים מציעים עשרות שנים של חיי שירות ויכולת לשדרג את היכולת על ידי שינוי רק האלקטרוניקה ב הקצוות - תהליך הנקרא "הוכחה לצבעה" בהשוואה ליעילות נחושת, סיבים פחות מועברים לקצת כוח, לתרום ירוק לרשתות ייצור סיבים בשפע (ו) מאפקטים סביבתיים (ו כמשמעו) ומחייבים).

אתגרים ומחקר גבולות

למרות התקדמות יוצאת דופן, העברת סיבים אופטיים עדיין עומדים בפני גבולות יסודיים.אפקטים לא ליניאריים כגון מתודולוגיה עצמית, ארבע גלי תערובת, ועורר את Brillouin לפזר מגבלות כוח המגבלה יחס אות לרעש. בעוד שגיבוי דיגיטלי יכול לפצות את ההשפעות האלה באופן חלקי, זה מגביר את צריכת החשמל ב transceivers.

(גבול נוסף הוא פריסת סיבים באזורים כפריים ומתפתחים מוחלשים.בעוד שמרכזים עירוניים צפופים נהנים מקישוריות ג'יגהביט, אזורים רבים עדיין חסרים פתרונות פס רחבים בסיסיים, כגון microtrenching, סיבים אוויריים על קוטבי שירות, ורשתות היברידיות ללא סיבים (למשל, שימוש קבוע בגישה אלחוטית עם סיבים אחוריים) במטרה להפחית את עלויות הפריסה של הממשלה.

מסקנה

טכנולוגיית אופטית סיבים הגיעה לדרך ארוכה במיוחד מאז הסיבים הגבוהים של שנות ה-60.היום, רשתות אופטיות מספקות נתונים במהירויות שלא היו ניתנות לדמיון לפני דור, הודות לחידושים במספרים של גלי אורכי גל, מגברים מתקדמים, ניהול פיזור, זיהוי קוהרנטי, ועיצובים חדשים.