Tækni ljósleiðarasenda er að hellast yfir hefðbundin samskiptasvið. Á sviði gervigreindar eru háhraða sjóntengingar lykillinn að því að brjótast í gegnum flöskuhálsa í útreikningum; í sýnilegu ljóssamskiptum (VLC), gæti það veitt nýjar litrófsauðlindir fyrir 6G. Með samþættingu við tækni eins og örbylgjuljóseindafræði er einnig hægt að beita því á breiðari sviðum, þar á meðal skynjun, myndgreiningu og varnir.
01 Tækniþróun
Theljósleiðarasendir, kjarnaþáttur sjónsamskiptakerfa, er að breytast úr einni-aðgerðareiningu í snjallt,-hagkvæmt kerfi. Snemma ljósleiðarasendar framkvæmdu fyrst og fremst undirstöðu raf-ljósmyndabreytingar, en þeir eru nú orðnir lykilþáttur sem ákvarðar frammistöðu allra samskiptaneta.
Samkvæmt nýjustu rannsóknum frá Fraunhofer stofnuninni geta hefðbundin ljósleiðarakerfi ekki lengur uppfyllt kröfur framtíðarnotkunar. Þetta hefur knúið vísindamenn til að þróa fullkomnari ljósleiðarasendatækni, eins og að nota bylgjulengdar-sérskipta rofa og staðbundna margföldun til að auka netgetu og sveigjanleika.
Afgerandi stefna í tækniþróun er að bæta litrófsskilvirkni. Vísindamenn hafa þróað nýjar gerðir af ristum til að auka litrófsupplausn frá hefðbundnum 100GHz til 25GHz. Þetta gerir tíðnisviðin fyrir gagnaflutning þrengri og gagnapakkarnir minni og gerir þannig kleift að senda fleiri gagnapakka samtímis innan sama ljósleiðara.
02 Kostir frammistöðu
Ástæðan fyrir því að ljósleiðarasendar eru orðnir kjarni nútíma samskiptaneta liggur í margþættum frammistöðukostum þeirra. Hár-flutningsgeta er einn af mest áberandi eiginleikum þeirra, sem styður gagnaflutningshraða upp á Gbps og jafnvel hærri.
Þessi eiginleiki gerir það að verkum að þau eiga víða við í aðstæðum sem krefjast gríðarlegrar gagnaflutnings, svo sem samtengingar gagnavera og breiðbandsaðgangs. Aftur á móti eru hefðbundnir koparstrengir verulega takmarkaðir bæði hvað varðar flutningshraða og fjarlægð við sambærilegar aðstæður.
Ljósleiðarasendar nota sjónmerki til að senda gögn, sem leiðir til minni sendingartaps og deyfingar samanborið við hefðbundna koparkapla. Þetta þýðir að merki geta viðhaldið háum gæðum og stöðugleika yfir langar vegalengdir, sem dregur úr áhrifum merkjadeyfingar á samskiptagæði.
Þessi eiginleiki er sérstaklega mikilvægur fyrir aðstæður sem krefjast langdregna-fjarlægðar, eins og stórborgarnet (MAN) og breiðsvæðisnet (WAN).Ljósleiðarasendargetur náð gagnaflutningi yfir tugi eða jafnvel hundruð kílómetra.
Ljósleiðarasendar eru ekki eins viðkvæmir fyrir utanaðkomandi rafsegultruflunum meðan á sendingu stendur. Samanborið við kapalflutning geta þeir betur viðhaldið merki heilleika og stöðugleika, eru minna viðkvæmir fyrir umhverfisþáttum og tryggja öruggan og áreiðanlegan gagnaflutning.
03 Umsóknarsviðsmyndir
Notkunarsviðsmyndir fyrir ljósleiðarasenda hafa stækkað frá hefðbundnum fjarskiptum til margra nýrra atvinnugreina. Frammistöðueiginleikar þeirra ákvarða hæfi þeirra fyrir mismunandi aðstæður.
Eftirfarandi tafla ber saman afkastakröfur fyrir ljósleiðarasenda í mismunandi notkunarsviðum:
| Umsóknarsviðsmynd | Helstu árangurskröfur | Dæmigert sendingarfjarlægð | Tæknilegir eiginleikar |
|---|---|---|---|
| Samtenging gagnavera | Hár hraði, lítil bið | Miðlungs-Stutt vegalengd | Mikil-þéttleiki dreifing, lítil orkunotkun |
| MAN/WAN | Lang vegalengd, mikill stöðugleiki | Tugir til hundruðir kílómetra | Sterk andstæðingur-truflun, lítið tap |
| Framtíðarnet (6G/Quantum Comm.) | Ofur-mikil afkastageta, sveigjanleiki | Samsett lang/stutt vegalengd | Margföldunartækni, sveigjanleiki |
| CATV net | Mikil merki gæði, breitt umfang | Langa vegalengd | Mikill úttaksstyrkur, röskunstýring |
| Eftirlitskerfi | Stöðugt og áreiðanlegt, mikil aðlögunarhæfni | Miðlungs-Stutt vegalengd | Sterk umhverfisaðlögunarhæfni, auðveld uppsetning |
Á sviði gagnavera samtengja, smæð og léttur eðliljósleiðarasendarleyfa sveigjanlegt útlit og uppsetningu í -þröngu umhverfi. Notkun ljóseininga og plástursnúra gerir kleift að nota há-þéttleika snúrur og uppsetningu gátta, sem uppfyllir kröfur stórra-gagnavera um þéttleika viðmóts og þéttleika búnaðar.
Með þróun nýrrar tækni eins og sjálfstýrð ökutæki, 6G farsímasamskipti og skammtasamskipti eykst eftirspurnin eftir ljósleiðarakerfi stöðugt. Þessi forrit krefjast hærri gagnaflutningshraða og minni leynd, sem hefðbundnir ljósleiðarasendar geta ekki lengur fullnægt.
WESORAM verkefnið þróað af Fraunhofer stofnun Þýskalands sýndi með góðum árangri getu til að beina merki frá 8 inntaksrásum að 16 úttaksrásum með geðþótta. Þessi „cross-tengja“ getu eykur netgetu og veitir meiri sveigjanleika fyrir flutning og leið á gagnastraumum.
Sérhannaðir ljósleiðarasendar gegna einnig mikilvægu hlutverki í kapalsjónvarpsnetum (CATV). Til dæmis, EMCORE's I-Type Medallion 6000 series 1550 nm ytra mótaðir sendir eru fínstilltir fyrir alþjóðleg CATV kerfi, sem styðja trefjatengingar allt að 150 kílómetra.
04 Framfarir í iðnaði
Ljósleiðari senditækni er í hraðri þróun, þar sem fjölmörg nýstárleg rannsóknarverkefni knýja áfram framfarir á þessu sviði. Vísindamenn hafa náð miklum byltingum í ljósleiðarasamskiptahraða, með því að ná flutningshraða upp á 1,84 Pbit/s á um það bil 8-kílómetra löngum trefjum.
Þessi hraði jafngildir því að senda gögn frá um 236 eins-terabæti (1TB) hörðum diskum á sekúndu, sem er um það bil tvöfalt núverandi heildarnetumferð á heimsvísu. Meira áberandi, rannsóknarteymið náði hraða sem fór yfir 1 Pbit/s í fyrsta skipti með því að nota aðeins "einn leysir + einn ljósflís."
Optísk tíðni greiða tækni var lykillinn að þessari byltingu. Þessi tækni breytir ljósi úr innrauðum leysi í regnbogalóf sem samanstendur af mörgum litum, þar sem tíðni- og tíðnimunur hvers einlita ljóss er fastur, sem gerir það hentugt fyrir margföldun bylgjulengdar.
Allt myndað ljós er samhangandi, sem gerir sameiginlega stafræna merkjavinnslu á milli mismunandi rása, sem á endanum flýtir verulega fyrir gagnaflutningshraða.
Verulegar framfarir hafa einnig orðið í fjöl-trefjatækni. Rannsóknarteymi frá Bandarísku staðla- og tæknistofnuninni (NIST) sýndi í fyrsta sinn að ofur-stöðug ljósatómklukkumerki er hægt að senda á samhæfðan hátt samhliða fjarskiptagögnum í fjöl-kjarna trefjum sem dreift er yfir tugi kílómetra.
Þetta þýðir að uppkomin-afkastamikil ljósleiðarakerfi gætu ekki aðeins sent gríðarlegt magn af gögnum heldur einnig hugsanlega samstillt atómklukkur um allan heim með mikilli nákvæmni.
05 Áskoranir og framtíð
Þrátt fyrir verulegar framfarir stendur ljósleiðarasenditækni enn frammi fyrir nokkrum áskorunum. Kostnaður er einn þeirra, sérstaklega í WDM-kerfum (Wavelength Division Multiplexing), þar sem kostnaður við sjón- og sjónræna íhluti er hár, meðal annars vegna þörf á nákvæmri bylgjulengdarstillingu.
Eðliseiginleikar rafeinda sem notuð eru í þessum íhlutum eru háð hitastigi-. Þetta hitastigsnæmi getur valdið breytingum á síubylgjulengdum.
OPTIMUX verkefnið, frumkvæði Fraunhofer HHI Institute, er tileinkað því að þróa nýstárlegar og skilvirkar margföldunarlausnir fyrir alla flutningsleiðina. Verkefnið beinist að bestu margföldunaraðferðum fyrir ljósleiðaragagnaflutning með því að nota staðbundna margföldun, sem miðar að því að ná táknhraða allt að 300 GBd.
Með hraðri þróun stafrænnar væðingar og fjölgun gagna-drifna forrita nálgast núverandi netinnviðir takmörk sín. Þó að margföldun bylgjulengdar sé algeng aðferð, býður staðbundin margföldun upp á nýja leið til hagræðingar netsins. Með því að nota marga trefjakjarna og flutningshætti er hægt að auka afkastagetu verulega.
