F: För närvarande är single-mode optisk fiber fortfarande den vanliga tillämpningen av optisk fiberöverföring?
A: Ja, optisk fiber med flera kärnor är ett relativt banbrytande försök, och det finns några relaterade applikationer för närvarande, som ännu inte är mainstream, men kommer att bli möjliga i nästa generation.
Ovanstående är den korta början på OFweeks optiska kommunikation och Mr. Xiao Limin från School of Information Science and Engineering vid Fudan University på temat trender för tillämpning av optiska fibrer.
Nyligen har Xiao Limins forskargrupp från School of Information Science and Engineering vid Fudan University gjort ett viktigt genombrott i forskningen av flerkärnig optisk fiberfusionssplitsningsteknik - förberedt en flerkärnig optisk fiberkärnavståndsomvandlare med utmärkt prestanda, och realiserade den heterogena flerkärniga optiska fibern för första gången i världen. Skarvning med låg förlust och låg överhörning. Veken Optical Communications skickade ett gratulationsmeddelande.
Den oundvikliga utvecklingstrenden av optisk fiberkommunikationsöverföring
För närvarande, med den kraftfulla utvecklingen av molnberäkningar, högupplöst video, Internet of Things och 5G-kommunikationssystem, har den globala nätverkstrafiken ökat dramatiskt. Vanlig enkelkärnig enkelmodig optisk fiberöverföring är dock begränsad av Shannon-gränsen. Under de närmaste åren kommer motsättningen mellan den tröga tillväxten av optiska nätverk och efterfrågan på hög bandbredd på marknaden att bli alltmer akut, och det kommer att bli ett viktigt problem som måste lösas omgående inom den optiska kommunikationsbranschen.
För att lösa problemet med optisk kommunikationsexpansion i framtiden är den industrierkända tekniska lösningen för att öka enfiberkapaciteten att använda rymddivisionsmultiplexeringsteknik. Multi-core optisk fiber, multi-mode optisk fiber eller multi-core multi-mode optisk fiber är den oundvikliga utvecklingstrenden av optisk fiber kommunikationsöverföring.
Genombrott inom rymddelningsmultiplexoptisk fiberteknik: sömlös optisk sammankoppling mellan olika typer av optiska fibrer med flera kärnor
figur 1. Utvecklingstrend för kapaciteten hos enkelfiberöverföringssystem
Optisk fiber med flera kärnor kan effektivt öka den rumsliga tätheten hos optisk fiber, och har i förebyggande syfte tillämpats av internetjättar utomlands.
För att lägga beslag på kommunikationsmarknaden och utöka sändningsfrekvensbandet för optiska fibrer satsade Facebook och Google redan 2018 på sätt att öka antalet optiska fibrer i kablar.
Till exempel har Dunant-kabeln som Google tog i bruk i januari 12 par optiska fibrer med en total kapacitet på 250 Tbit/s. De två nätverk som är under uppbyggnad i Atlanten använder till och med 16 par optiska fibrer och förväntas uppnå en full kapacitet på 350 till 370 Tbit/s.
Och nyligen, i oktober, gav Facebook NEC i uppdrag att bygga världens undervattenskabel med högsta kapacitet – den nya transatlantiska kabeln, som använder 24 par optiska fibrer. Efter färdigställandet kommer det att vara på världens mest trafikerade datamotorväg - Uppnådde en rekordstor överföringskapacitet på 500 TB per sekund (ungefär 4,000 Blu-ray Disc-data) mellan Nordamerika och Europa.
Ungefär samtidigt, av Benjamin J. En forskargrupp ledd av Puttnam rapporterade att hans team använde en {{0}}kärnoptisk fiber med en ytterdiameter på 0,125 mm för att överföra data. Genom att kombinera olika förstärkarteknologier konstruerade de ett överföringssystem som drog fördel av WDM-tekniken och skapade Registrering av överföringsdata för optisk fiber med diameter: Tillåt varje kanal att uppnå en överföringskapacitet på 319 Tbit/s datahastighet inom ett avstånd på upp till 3001 kilometer .
Fler ansökningar anmäls också.
Flerfiberkärnomvandlare låser upp ny applikationspotential
Jämfört med traditionell enkelkärnig optisk fiber delar flera kärnor i Multicore fiber (MCF) samma beklädnad. Denna flerkanaliga struktur med hög täthet har fördelarna med låg produktionskostnad, utrymmesbesparing och hög överföringskapacitet. , Därför har flerkärnig optisk fiber extremt viktigt applikationsvärde i rymddivisionsmultiplexerings optiska kommunikationssystem, datacenteranslutning, chip-till-chip-kommunikation, nästa generations optisk fiberförstärkare, optisk avkänning, kvantteknologi, etc.
Forskning om ny flerkärnig optisk fiberteknik är ett av forskningsinriktningarna för att lösa problemet med framtida kommunikationsexpansion.
Men hittills finns det fortfarande ingen enhetlig standard för design av optiska fibrer med flera kärnor i världen. Vid tillverkning av optiska fibrer med flera kärnor har olika högteknologiska företag gjort stora ansträngningar när det gäller antalet kärnor, kärnarrangemang, kärnstorlek, kärnavstånd och brytningsindexfördelning. Var och en är olika, vilket ökar svårigheten att smältskarva mellan olika typer av flerkärniga fibrer.
Till exempel behöver FiberHome Fujikura Optic Technology Co. Ltd och andra företag skarva olika optiska fibrer med flera kärnor för att bygga ett långdistanstransmissionssystem för optisk fiber med flera kärnor. Begränsade flerkärniga fiberfläkt-in- och fan-out-enheter kanske inte matchar den flerkärniga fibern som används i transmissionssystemet.
"Lågförlustteknologi för optisk fiberfusion är grunden för optiska fiberenheter och system. I akademisk forskning rapporteras bara framstegen för samma typ av flerkärnig optisk fiberfusion, men den tekniska flaskhalsen för olika typer av flerkärniga fibrer. optisk fiberfusion är fortfarande olöst. Det finns forskning utomlands. Forskare tror till och med att fusionsskarvning av olika typer av flerkärniga fibrer är nästan omöjlig, vilket allvarligt hindrar den breda tillämpningen inom detta område." sa Xiao Limin.
Att etablera ett enormt multi-core optisk fiber flerkanaligt multiplexingssystem och skarva olika fibrer, särskilt flerkärniga optiska fibrer med olika kärnavstånd, är ett oundvikligt tekniskt flaskhalsproblem för närvarande.
För att övervinna detta tekniska problem som orsakats av utvecklingen av flerkärnig optisk fiberteknologi, har Xiao Limins forskargrupp från School of Information Science and Engineering vid Fudan University äntligen gjort ett nytt internationellt genombrott inom multi-core optisk fiberfusion teknik genom noggrann forskning förberedd olika. Den flerkärniga optiska fiberns kärnavståndsomvandlare med utmärkt prestanda realiserar lågförlust och låg överhörning fusionsskarvning mellan olika optiska flerkärniga fibrer.
Xiao Limins forskargrupp föreslog multi-core optisk fiber avsmalnande teknologi (Figur 2), inklusive två tekniker för framåt avsmalnande och omvänd avsmalning, som båda kan användas för att justera avståndet mellan kärnorna i flerkärniga optiska fibrer och samtidigt reglera lägesegenskaper hos flerkärniga fibrer.
Figur 2 Schematiskt diagram över två typer av flerkärniga optiska fiberkärnavståndsomvandlare
Baserat på tekniken för flerkärnig optisk fiber omvänd avsmalning, genom att matcha kärnavståndet och modfältsdiametern för heterogena optiska flerkärniga fibrer, kan Xiao Limins forskargrupp exakt förbereda lågförlust, lågöverhörningskärnor för två typer av flerkärniga optiska fibrer. -optiska fibrer vars kärnavstånd inte stämmer överens. tonhöjdsomvandlare.
För två flerkärniga fibrer med olika struktur och en kärnavståndsskillnad på 26 μm (Figur 3 (a, b)), kan kärnavståndsomvandlaren som framställts av Xiao Limins forskargrupp uppnå en förlust så låg som 0 .18 dB och en överhörning så låg som -68 dB .
För flerkärniga fibrer med samma övergång och något annorlunda kärnavstånd (fig. 3(b, c)), är kärnavståndsomvandlarens förlust så låg som 0.17 dB och överhörningen är så låg som -66 dB.
Genombrott inom rymddelningsmultiplexoptisk fiberteknik: sömlös optisk sammankoppling mellan olika typer av optiska fibrer med flera kärnor
Fig. 3 Mikrobilder av kärnans ändytor på tre typer av optiska fibrer med flera kärnor
Förberedelsetekniken för flerkärnig optisk fiberkärnomvandlare som föreslagits av Xiao Limins forskargrupp löser perfekt de tekniska problemen med olik flerkärnig optisk fiberfusion i optiska kommunikationsnätverk, ger ett unikt perspektiv för förberedelse av flerkärniga optiska fiberenheter , och kommer att släppa den flerkärniga optiska fibern i praktiska tillämpningar. Mer potential i applikationer.
