काही काळापूर्वी, झुहाई आणि मकाओ यांच्यातील हेंगकिनच्या संयुक्त विकासासाठी मध्य-वर्षाच्या उत्तरपत्रिका हळूहळू उलगडत होत्या. क्रॉस-बॉर्डर ऑप्टिकल फायबरपैकी एकाने लक्ष वेधले. मकाओ ते हेंगकिन पर्यंत संगणकीय उर्जा आंतरकनेक्शन आणि संसाधन सामायिकरण आणि माहिती चॅनेल तयार करण्यासाठी ते झुहाई आणि मकाओमधून गेले. शांघाय उच्च दर्जाचा आर्थिक विकास आणि रहिवाशांसाठी उत्तम दळणवळण सेवा सुनिश्चित करण्यासाठी "ऑप्टिकल इन कॉपर बॅक" ऑल-फायबर कम्युनिकेशन नेटवर्कच्या अपग्रेडिंग आणि ट्रान्सफॉर्मेशन प्रोजेक्टला प्रोत्साहन देत आहे.
इंटरनेट तंत्रज्ञानाच्या जलद विकासामुळे, इंटरनेट ट्रॅफिकसाठी वापरकर्त्यांची मागणी दिवसेंदिवस वाढत आहे, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनची क्षमता कशी वाढवायची ही एक तातडीची समस्या बनली आहे.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाचा उदय झाल्यापासून, त्याने विज्ञान आणि तंत्रज्ञान आणि समाजाच्या क्षेत्रात मोठे बदल घडवून आणले आहेत. लेसर तंत्रज्ञानाचा एक महत्त्वाचा अनुप्रयोग म्हणून, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाद्वारे प्रस्तुत लेसर माहिती तंत्रज्ञानाने आधुनिक संप्रेषण नेटवर्कची चौकट तयार केली आहे आणि माहिती प्रसारणाचा एक महत्त्वाचा भाग बनला आहे. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन टेक्नॉलॉजी हे सध्याच्या इंटरनेट जगतातील एक महत्त्वाची वाहून नेणारी शक्ती आहे आणि हे माहिती युगातील मुख्य तंत्रज्ञानांपैकी एक आहे.
इंटरनेट ऑफ थिंग्ज, बिग डेटा, व्हर्च्युअल रिॲलिटी, आर्टिफिशियल इंटेलिजन्स (AI), पाचव्या पिढीतील मोबाइल कम्युनिकेशन्स (5G) आणि इतर तंत्रज्ञानासारख्या विविध उदयोन्मुख तंत्रज्ञानाच्या सतत उदयामुळे, माहितीची देवाणघेवाण आणि प्रसारणासाठी उच्च मागणी केली जाते. 2019 मध्ये Cisco द्वारे जारी केलेल्या संशोधन डेटानुसार, जागतिक वार्षिक IP रहदारी 2017 मध्ये 1.5ZB (1ZB=1021B) वरून 2022 मध्ये 4.8ZB पर्यंत वाढेल, 26% च्या चक्रवाढ वार्षिक वाढीसह. उच्च रहदारीच्या वाढीच्या ट्रेंडला तोंड देत, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन, कम्युनिकेशन नेटवर्कचा सर्वात कणा भाग म्हणून, अपग्रेड करण्याचा प्रचंड दबाव आहे. हाय-स्पीड, मोठ्या क्षमतेची ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टम आणि नेटवर्क ही ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाची मुख्य प्रवाहातील विकासाची दिशा असेल.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाचा विकास इतिहास आणि संशोधन स्थिती
आर्थर शोलो आणि चार्ल्स टाउन्स यांनी 1958 मध्ये लेसर कसे कार्य करतात या शोधानंतर 1960 मध्ये पहिले रुबी लेसर विकसित केले गेले. त्यानंतर, 1970 मध्ये, खोलीच्या तापमानावर सतत कार्य करण्यास सक्षम असलेले पहिले AlGaAs अर्धसंवाहक लेसर यशस्वीरित्या विकसित केले गेले आणि 1977 मध्ये, अर्धसंवाहक लेसर व्यावहारिकदृष्ट्या हजारो तास सतत काम करत असल्याचे जाणवले. वातावरण
आतापर्यंत, व्यावसायिक ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनसाठी लेझरची पूर्वतयारी आहे. लेसरच्या शोधाच्या सुरुवातीपासून, संशोधकांनी संप्रेषणाच्या क्षेत्रात त्याचे महत्त्वपूर्ण संभाव्य अनुप्रयोग ओळखले. तथापि, लेझर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानामध्ये दोन स्पष्ट कमतरता आहेत: एक म्हणजे लेसर बीमच्या विचलनामुळे मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा नष्ट होईल; दुसरे म्हणजे ते अनुप्रयोग वातावरणामुळे मोठ्या प्रमाणावर प्रभावित होते, जसे की वातावरणातील वातावरणातील अनुप्रयोग हवामानातील बदलांच्या अधीन असेल. म्हणून, लेसर कम्युनिकेशनसाठी, योग्य ऑप्टिकल वेव्हगाइड खूप महत्वाचे आहे.
भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक विजेते डॉ. काओ कुंग यांनी प्रस्तावित संवादासाठी वापरलेला ऑप्टिकल फायबर, वेव्हगाइड्ससाठी लेसर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाच्या गरजा पूर्ण करतो. त्यांनी प्रस्तावित केले की काचेच्या ऑप्टिकल फायबरचे रेले स्कॅटरिंग नुकसान खूप कमी असू शकते (20 dB/km पेक्षा कमी), आणि ऑप्टिकल फायबरमधील वीज हानी मुख्यतः काचेच्या पदार्थांमधील अशुद्धतेद्वारे प्रकाशाच्या शोषणामुळे होते, त्यामुळे सामग्री शुद्धीकरण ही मुख्य गोष्ट आहे. ऑप्टिकल फायबर लॉस कमी करण्यासाठी की, आणि हे देखील निदर्शनास आणून दिले की एकल-मोड ट्रान्समिशन चांगले संप्रेषण कार्यप्रदर्शन राखण्यासाठी महत्वाचे आहे.
1970 मध्ये, कॉर्निंग ग्लास कंपनीने डॉ. काओच्या शुद्धीकरण सूचनेनुसार सुमारे 20dB/km च्या तोट्यासह क्वार्ट्ज-आधारित मल्टीमोड ऑप्टिकल फायबर विकसित केले, ज्यामुळे ऑप्टिकल फायबर संचार प्रसार माध्यमांसाठी एक वास्तविकता बनली. सतत संशोधन आणि विकासानंतर, क्वार्ट्ज-आधारित ऑप्टिकल तंतूंचे नुकसान सैद्धांतिक मर्यादेपर्यंत पोहोचले. आतापर्यंत, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशनच्या अटी पूर्णपणे समाधानी आहेत.
सुरुवातीच्या ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टीम्सनी थेट शोधण्याची पद्धत स्वीकारली. ही तुलनेने सोपी ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन पद्धत आहे. पीडी हा स्क्वेअर लॉ डिटेक्टर आहे आणि केवळ ऑप्टिकल सिग्नलची तीव्रता शोधली जाऊ शकते. 1970 च्या दशकातील ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाच्या पहिल्या पिढीपासून ते 1990 च्या दशकाच्या सुरुवातीपर्यंत ही थेट शोध प्राप्त करण्याची पद्धत चालू आहे.
बँडविड्थमध्ये स्पेक्ट्रमचा वापर वाढवण्यासाठी, आम्हाला दोन पैलूंपासून सुरुवात करणे आवश्यक आहे: एक म्हणजे शॅनन मर्यादेपर्यंत पोहोचण्यासाठी तंत्रज्ञानाचा वापर करणे, परंतु स्पेक्ट्रम कार्यक्षमतेत वाढ झाल्यामुळे दूरसंचार-ते-आवाज गुणोत्तराची आवश्यकता वाढली आहे, ज्यामुळे ते कमी होते. प्रसारण अंतर; दुसरे म्हणजे टप्प्याचा पूर्ण वापर करणे, ध्रुवीकरण स्थितीची माहिती वाहून नेण्याची क्षमता ट्रान्समिशनसाठी वापरली जाते, जी दुसरी पिढी सुसंगत ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टम आहे.
दुसऱ्या पिढीतील सुसंगत ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टीम इंट्राडाईन शोधण्यासाठी ऑप्टिकल मिक्सर वापरते आणि ध्रुवीकरण विविधता रिसेप्शनचा अवलंब करते, म्हणजेच प्राप्तीच्या शेवटी, सिग्नल लाइट आणि स्थानिक ऑसिलेटर लाइट प्रकाशाच्या दोन किरणांमध्ये विघटित होतात ज्यांच्या ध्रुवीकरण अवस्था ऑर्थोगोनल असतात. एकमेकांना. अशा प्रकारे, ध्रुवीकरण-संवेदनशील रिसेप्शन प्राप्त केले जाऊ शकते. या व्यतिरिक्त, हे निदर्शनास आणले पाहिजे की यावेळी, फ्रिक्वेन्सी ट्रॅकिंग, कॅरियर फेज रिकव्हरी, समानीकरण, सिंक्रोनाइझेशन, ध्रुवीकरण ट्रॅकिंग आणि रिसीव्हिंग एंडवर डिमल्टीप्लेक्सिंग हे सर्व डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) तंत्रज्ञानाद्वारे पूर्ण केले जाऊ शकते, जे हार्डवेअरला मोठ्या प्रमाणात सुलभ करते. रिसीव्हरची रचना, आणि सुधारित सिग्नल पुनर्प्राप्ती क्षमता.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाच्या विकासासमोरील काही आव्हाने आणि विचार
विविध तंत्रज्ञानाच्या वापराद्वारे, शैक्षणिक मंडळे आणि उद्योगांनी मुळात ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टमच्या वर्णक्रमीय कार्यक्षमतेची मर्यादा गाठली आहे. ट्रान्समिशन क्षमता वाढवणे सुरू ठेवण्यासाठी, ते फक्त सिस्टम बँडविड्थ बी (रेषीय वाढणारी क्षमता) वाढवून किंवा सिग्नल-टू-आवाज गुणोत्तर वाढवून प्राप्त केले जाऊ शकते. विशिष्ट चर्चा खालीलप्रमाणे आहे.
1. ट्रान्समिट पॉवर वाढवण्यासाठी उपाय
हाय-पॉवर ट्रान्समिशनमुळे होणारे नॉनलाइनर प्रभाव फायबर क्रॉस-सेक्शनचे प्रभावी क्षेत्र योग्यरित्या वाढवून कमी केले जाऊ शकते, ट्रांसमिशनसाठी सिंगल-मोड फायबरऐवजी काही-मोड फायबर वापरणे ही शक्ती वाढवणे हा एक उपाय आहे. याव्यतिरिक्त, नॉनलाइनर इफेक्ट्सचा सध्याचा सर्वात सामान्य उपाय म्हणजे डिजिटल बॅकप्रोपॅगेशन (DBP) अल्गोरिदम वापरणे, परंतु अल्गोरिदम कार्यक्षमतेत सुधारणा केल्याने संगणकीय जटिलता वाढेल. अलीकडे, नॉनलाइनर कॉम्पेन्सेशनमधील मशीन लर्निंग टेक्नॉलॉजीच्या संशोधनाने एक चांगली ऍप्लिकेशन संभावना दर्शविली आहे, ज्यामुळे अल्गोरिदमची जटिलता मोठ्या प्रमाणात कमी होते, त्यामुळे भविष्यात मशीन लर्निंगद्वारे DBP प्रणालीच्या डिझाइनला मदत केली जाऊ शकते.
2. ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायरची बँडविड्थ वाढवा
बँडविड्थ वाढवल्याने EDFA च्या फ्रिक्वेंसी रेंजची मर्यादा मोडू शकते. सी-बँड आणि एल-बँड व्यतिरिक्त, एस-बँड देखील ऍप्लिकेशन श्रेणीमध्ये समाविष्ट केले जाऊ शकते आणि SOA किंवा रमन ॲम्प्लीफायरचा उपयोग प्रवर्धनासाठी केला जाऊ शकतो. तथापि, सध्याच्या ऑप्टिकल फायबरमध्ये S-बँड व्यतिरिक्त फ्रिक्वेन्सी बँडमध्ये मोठ्या प्रमाणात तोटा आहे आणि ट्रान्समिशन लॉस कमी करण्यासाठी नवीन प्रकारच्या ऑप्टिकल फायबरची रचना करणे आवश्यक आहे. परंतु उर्वरित बँडसाठी, व्यावसायिकदृष्ट्या उपलब्ध ऑप्टिकल ॲम्प्लीफिकेशन तंत्रज्ञान देखील एक आव्हान आहे.
3. कमी ट्रान्समिशन लॉस ऑप्टिकल फायबरवर संशोधन
कमी ट्रान्समिशन लॉस फायबरवरील संशोधन ही या क्षेत्रातील सर्वात गंभीर समस्या आहे. होलो कोअर फायबर (HCF) मध्ये कमी ट्रान्समिशन लॉस होण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे फायबर ट्रान्समिशनचा वेळ विलंब कमी होतो आणि फायबरची नॉनलाइनर समस्या बऱ्याच प्रमाणात दूर होऊ शकते.
4. स्पेस डिव्हिजन मल्टीप्लेक्सिंग संबंधित तंत्रज्ञानावर संशोधन
स्पेस-डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग तंत्रज्ञान हे एकाच फायबरची क्षमता वाढवण्यासाठी एक प्रभावी उपाय आहे. विशेषतः, ट्रान्समिशनसाठी मल्टी-कोर ऑप्टिकल फायबर वापरला जातो आणि एका फायबरची क्षमता दुप्पट केली जाते. उच्च-कार्यक्षमता ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायर आहे की नाही हा या संदर्भात मुख्य मुद्दा आहे. , अन्यथा ते केवळ एकाधिक सिंगल-कोर ऑप्टिकल फायबरच्या समतुल्य असू शकते; रेखीय ध्रुवीकरण मोड, फेज सिंग्युलॅरिटीवर आधारित OAM बीम आणि ध्रुवीकरण सिंग्युलॅरिटीवर आधारित दंडगोलाकार वेक्टर बीमसह मोड-विभाग मल्टिप्लेक्सिंग तंत्रज्ञान वापरणे, असे तंत्रज्ञान बीम मल्टीप्लेक्सिंग नवीन प्रमाणात स्वातंत्र्य प्रदान करते आणि ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टमची क्षमता सुधारते. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन टेक्नॉलॉजीमध्ये त्याच्या व्यापक उपयोगाची शक्यता आहे, परंतु संबंधित ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्सवरील संशोधन देखील एक आव्हान आहे. याशिवाय, डिफरेंशियल मोड ग्रुप विलंब आणि मल्टीपल-इनपुट मल्टिपल-आउटपुट डिजिटल इक्वॅलायझेशन तंत्रज्ञानामुळे सिस्टम क्लिष्टता कशी संतुलित करावी हे देखील लक्ष देण्यासारखे आहे.
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञानाच्या विकासाची संभावना
ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन तंत्रज्ञान सुरुवातीच्या लो-स्पीड ट्रान्समिशनपासून ते सध्याच्या हाय-स्पीड ट्रान्समिशनपर्यंत विकसित झाले आहे आणि माहिती समाजाला आधार देणारे एक तंत्रज्ञान बनले आहे आणि एक प्रचंड शिस्त आणि सामाजिक क्षेत्र तयार केले आहे. भविष्यात, माहितीच्या प्रसारणासाठी समाजाची मागणी वाढत असताना, ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन सिस्टम आणि नेटवर्क तंत्रज्ञान अति-मोठ्या क्षमता, बुद्धिमत्ता आणि एकात्मतेच्या दिशेने विकसित होतील. प्रसारण कार्यप्रदर्शन सुधारत असताना, ते खर्च कमी करत राहतील आणि लोकांच्या उपजीविकेसाठी सेवा देतील आणि देशाला माहिती तयार करण्यात मदत करतील. समाज महत्वाची भूमिका बजावतो. CeiTa ने अनेक नैसर्गिक आपत्ती संस्थांना सहकार्य केले आहे, जे भूकंप, पूर आणि त्सुनामी यांसारख्या प्रादेशिक सुरक्षा चेतावणींचा अंदाज लावू शकतात. हे फक्त CeiTa च्या ONU शी कनेक्ट करणे आवश्यक आहे. जेव्हा एखादी नैसर्गिक आपत्ती येते तेव्हा भूकंप केंद्र लवकर इशारा देईल. ONU अलर्ट अंतर्गत टर्मिनल सिंक्रोनाइझ केले जाईल.
(1) इंटेलिजेंट ऑप्टिकल नेटवर्क
वायरलेस कम्युनिकेशन सिस्टीमच्या तुलनेत, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन सिस्टम आणि इंटेलिजेंट ऑप्टिकल नेटवर्कचे नेटवर्क नेटवर्क कॉन्फिगरेशन, नेटवर्क मेंटेनन्स आणि फॉल्ट डायग्नोसिसच्या बाबतीत अजूनही प्रारंभिक टप्प्यात आहेत आणि बुद्धिमत्तेची डिग्री अपुरी आहे. एकाच फायबरच्या प्रचंड क्षमतेमुळे, कोणत्याही फायबरमध्ये बिघाड झाल्यास त्याचा अर्थव्यवस्थेवर आणि समाजावर मोठा परिणाम होतो. म्हणून, भविष्यातील बुद्धिमान नेटवर्कच्या विकासासाठी नेटवर्क पॅरामीटर्सचे निरीक्षण करणे खूप महत्वाचे आहे. भविष्यात या पैलूकडे लक्ष देणे आवश्यक असलेल्या संशोधन निर्देशांमध्ये हे समाविष्ट आहे: सरलीकृत सुसंगत तंत्रज्ञान आणि मशीन लर्निंगवर आधारित सिस्टम पॅरामीटर मॉनिटरिंग सिस्टम, सुसंगत सिग्नल विश्लेषणावर आधारित भौतिक प्रमाण निरीक्षण तंत्रज्ञान आणि फेज-सेन्सिटिव्ह ऑप्टिकल टाइम-डोमेन रिफ्लेक्शन.
(2) एकात्मिक तंत्रज्ञान आणि प्रणाली
डिव्हाइस एकत्रीकरणाचा मुख्य उद्देश खर्च कमी करणे हा आहे. ऑप्टिकल फायबर कम्युनिकेशन टेक्नॉलॉजीमध्ये, सिग्नलचे कमी-अंतराचे हाय-स्पीड ट्रान्समिशन सतत सिग्नल रिजनरेशनद्वारे केले जाऊ शकते. तथापि, फेज आणि ध्रुवीकरण राज्य पुनर्प्राप्तीच्या समस्यांमुळे, सुसंगत प्रणालींचे एकत्रीकरण अद्याप तुलनेने कठीण आहे. याशिवाय, जर मोठ्या प्रमाणात एकात्मिक ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल प्रणाली साकारली जाऊ शकते, तर प्रणालीची क्षमता देखील लक्षणीयरीत्या सुधारली जाईल. तथापि, कमी तांत्रिक कार्यक्षमता, उच्च जटिलता आणि एकत्रीकरणात अडचण यासारख्या घटकांमुळे, ऑल-ऑप्टिकल 2R (पुनर्-प्रवर्धक, री-शेपिंग), 3R (पुन्हा-प्रवर्धन) यासारख्या सर्व-ऑप्टिकल सिग्नलला व्यापकपणे प्रोत्साहन देणे अशक्य आहे. , री-टाइमिंग आणि री-शेपिंग) ऑप्टिकल कम्युनिकेशन्सच्या क्षेत्रात. प्रक्रिया तंत्रज्ञान. म्हणून, एकीकरण तंत्रज्ञान आणि प्रणालींच्या बाबतीत, भविष्यातील संशोधन दिशानिर्देश खालीलप्रमाणे आहेत: जरी अंतराळ विभाग मल्टिप्लेक्सिंग सिस्टमवरील विद्यमान संशोधन तुलनेने समृद्ध असले तरी, स्पेस डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंग सिस्टमच्या मुख्य घटकांनी अद्याप शैक्षणिक आणि उद्योगात तांत्रिक प्रगती साधलेली नाही, आणि आणखी मजबूत करणे आवश्यक आहे. संशोधन, जसे की एकात्मिक लेसर आणि मॉड्युलेटर, द्विमितीय एकात्मिक रिसीव्हर्स, उच्च-ऊर्जा-कार्यक्षमता एकात्मिक ऑप्टिकल ॲम्प्लीफायर्स इ.; नवीन प्रकारचे ऑप्टिकल फायबर सिस्टीम बँडविड्थ लक्षणीयरीत्या वाढवू शकतात, परंतु त्यांचे सर्वसमावेशक कार्यप्रदर्शन आणि उत्पादन प्रक्रिया विद्यमान सिंगल द मोड फायबरच्या पातळीपर्यंत पोहोचू शकतात याची खात्री करण्यासाठी अजून संशोधन आवश्यक आहे; संप्रेषण लिंकमधील नवीन फायबरसह वापरल्या जाऊ शकणाऱ्या विविध उपकरणांचा अभ्यास करा.
(३) ऑप्टिकल कम्युनिकेशन उपकरणे
ऑप्टिकल कम्युनिकेशन उपकरणांमध्ये, सिलिकॉन फोटोनिक उपकरणांच्या संशोधन आणि विकासाने प्रारंभिक परिणाम प्राप्त केले आहेत. तथापि, सध्या, देशांतर्गत संबंधित संशोधन प्रामुख्याने निष्क्रिय उपकरणांवर आधारित आहे आणि सक्रिय उपकरणांवरील संशोधन तुलनेने कमकुवत आहे. ऑप्टिकल कम्युनिकेशन उपकरणांच्या बाबतीत, भविष्यातील संशोधन दिशानिर्देशांमध्ये हे समाविष्ट आहे: सक्रिय उपकरणे आणि सिलिकॉन ऑप्टिकल उपकरणांचे एकत्रीकरण संशोधन; नॉन-सिलिकॉन ऑप्टिकल उपकरणांच्या एकत्रीकरण तंत्रज्ञानावर संशोधन, जसे की III-V सामग्री आणि सब्सट्रेट्सच्या एकत्रीकरण तंत्रज्ञानावरील संशोधन; नवीन उपकरण संशोधन आणि विकासाचा पुढील विकास. उच्च गती आणि कमी वीज वापराच्या फायद्यांसह एकात्मिक लिथियम नायोबेट ऑप्टिकल वेव्हगाइड सारख्या फॉलो अप करा.
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-03-2023
