Принцип работы и применение новых оптоволоконных технологий

Применение новых оптоволоконных технологий  позволило улучшить способ коммуникации за счет резкого получения высокой пропускной способности.

Это быстро увеличило потребительский и коммерческий спрос на дополнительные телекоммуникационные мощности и интернет-услуги с волоконно-оптической технологией, способной обеспечить необходимую информационную емкость. Развитие возможностей передающих сред позволило передавать больше данных на большие расстояния.

Многочисленные исследования по-прежнему предлагаются и проводятся для дальнейшего совершенствования существующей в настоящее время волоконно-оптической системы, несмотря на ее сопутствующие удобства, такие как высокая надежность, низкое затухание, отсутствие помех, высокая безопасность, информационная емкость, более длительный срок службы и простота обслуживания.

Исследования все еще продолжаются, а приборы и оборудование для научных исследований оптоволокна для оснащения лабораторий можно купить в Fibertool.  Исследования позволят разрешить немногие недостатки на конструкции и структуре стекловолокна.

Предполагается, что будущие системы оптической передачи данных будут более надежными, чем нынешние.

применение новых оптоволоконных технологий

В данной статье дается обзор про принцип работы оптоволокна, применение новых оптоволоконных технологий  и соответственно обсуждается их технологическая тенденция к следующему поколению.

Основной принцип работы оптоволокна

Принцип работы оптоволокна состоит в использовании световых импульсов для передачи информации из одной точки в другую через специальный кабель. Передаваемая информация по существу является цифровой информацией, генерируемой телефонными системами, компаниями кабельного телевидения и компьютерными системами.

Оптическое волокно представляет собой диэлектрический цилиндрический волновод, изготовленный из материалов, обычно диоксида кремния. Сердцевина волновода имеет показатель преломления немного выше, чем у внешней среды (оболочки), так что световые импульсы направляются вдоль оси волокна полным внутренним отражением.

Волоконно-оптические системы состоят:

  • из передатчика для преобразования электрического сигнала в оптический для передачи по кабелю, содержащему несколько пучков оптических волокон;
  • усилителей для повышения мощности сигнала;
  • приемника для повторного преобразования принятого оптического сигнала обратно в исходный переданный электрический сигнал.

Будущие тенденции в технологиях оптоволокна

Оптоволоконная технология  – это, безусловно, перспективная передача данных. Применение новых оптоволоконных технологий  будет обусловлено развитием и повышением спроса в передаче информации. Ожидается, что она будет продолжаться и в будущем, с развитием новых и более передовых коммуникационных технологий.

Ниже приведены некоторые из предполагаемых будущих тенденций в оптоволоконных технологиях

Все сети передачи оптические

Предусмотрена полностью волоконно-оптическая передача данных. В таких сетях все сигналы будут обрабатываться в оптической области, без каких-либо электрических манипуляций.

В настоящее время обработка и переключение сигналов происходят в электрической области, оптические сигналы должны быть сначала преобразованы в электрический сигнал, прежде чем они могут быть обработаны и направлены к месту назначения. После обработки и маршрутизации сигналы затем повторно преобразуются в оптические сигналы, которые передаются на большие расстояния к месту назначения. Это оптическое преобразование в электрическое, и наоборот, приводит к дополнительной задержке в сети и, таким образом, является ограничением для достижения очень высоких скоростей передачи данных.

Еще одно преимущество всех оптических сетей заключается в том, что не будет необходимости заменять электронику при увеличении скорости передачи данных, так как вся обработка и маршрутизация сигналов происходит в оптической области. Однако, прежде чем это станет реальностью, необходимо решить проблемы оптической маршрутизации и переключения длин волн. В настоящее время ведутся исследования, направленные на поиск эффективного решения этих проблем.

Терабитные сети

Мультиплексирование с разделением волн помогает добиться скорости несколько терабит. Общемировая потребность в увеличении пропускной способности привела к появлению интереса к разработке многотерабитных сетей. Исследователи смотрят на достижение еще более высокой пропускной способности со скоростью 100 Тбит / с. При непрерывном снижении стоимости волоконно-оптических компонентов в будущем возможна доступность гораздо большей пропускной способности.

Интеллектуальная сеть передачи данных

В настоящее время традиционные оптические сети не в состоянии адаптироваться к быстрому росту онлайн-сервисов передачи данных из-за непредсказуемости динамического распределения полосы пропускания. Традиционные оптические сети полагаются, в основном, на ручную настройку сетевого подключения, что отнимает много времени и не в состоянии полностью адаптироваться к требованиям современной сети.

Интеллектуальная оптическая сеть – это будущая тенденция в развитии и она будет иметь следующие приложения:

  • проектирование трафика,
  • динамическое распределение маршрутов ресурсов,
  • специальные протоколы управления для управления сетью,
  • масштабируемые возможности сигнализации,
  • пропускная способность по требованию,
  • аренда длины волны.

Потребуется некоторое время, прежде чем интеллектуальная оптическая сеть может быть применена на всех уровнях сети

Сверхдальняя передача данных

В области сверхдальнемагистральной оптической передачи исследованиям подлежат ограничения, налагаемые из-за несовершенства передающей среды. Дисперсионный эффект побудил исследователей изучить потенциальные преимущества распространения солитонов (уединенная волна). Более глубокое понимание взаимодействий между электромагнитной световой волной и передающей средой необходимо для того, чтобы перейти к созданию инфраструктуры с наиболее благоприятными условиями для распространения светового импульса.

Усовершенствования в лазерной технике

Другой будущей тенденцией будет расширение существующих полупроводниковых лазеров на более широкий спектр длин волн генерации. Коротковолновые лазеры с очень высокой выходной мощностью представляют интерес в некоторых оптических приложениях высокой плотности.

В настоящее время доступны лазерные источники, которые имеют спектральную форму способную компенсировать хроматическую дисперсию. Одномодовые перестраиваемые лазеры имеют большое значение для будущих когерентных оптических систем. Эти перестраиваемые лазеры работают в одном продольном режиме, который может быть настроен на диапазон различных частот.

Лазерные узлы нейронной сети

Лазерная нейронная сеть является эффективным вариантом реализации узлов оптической сети.

Предполагается, что специализированная аппаратная конфигурация, работающая в оптической области, и использование сверхбыстрых фотонных секций позволят еще больше повысить пропускную способность и скорость телекоммуникационных сетей.

По мере того как сети будут усложняться в будущем, использование лазерных нейронных узлов может быть эффективным решением.

Полимерные оптические волокна

Полимерные оптические волокна предлагают много преимуществ по сравнению с другими решениями для передачи данных, такими как медные кабели, беспроводные системы связи и стекловолокно.

По сравнению со стеклянными, полимерные оптические волокна обеспечивают легкую и менее дорогостоящую обработку сигналов, а также являются более гибкими для разъемных соединений. Использование полимерных оптических волокон в качестве передающей среды для летательных аппаратов в настоящее время изучается различными научно-исследовательскими группами в связи с их преимуществами.

Кроме того, в будущем полимерные оптические волокна, вероятно, вытеснят медные кабели для соединения  в распределительной коробке телекоммуникационной компании и обслуживаемого конечного потребителя.

Усовершенствования в технологии оптического передатчика / приемника

В волоконно-оптической технологии важно добиться высокого качества передачи даже для сигналов с искаженной формой волны и низким отношением сигнал / шум во время передачи. В настоящее время ведутся исследования по разработке оптических приемопередатчиков, использующих новую и передовую технологию модуляции, с отличной хроматической дисперсией и допуском отношения сигнала к шуму, которые будут пригодны для сверхдальних систем связи.

Подводные системы

В целях повышения гибкости конфигурации сети в оптических подводных системах передачи данных ожидается, что разработка технологии конфигурирования ячеистой сети станет шагом в правильном направлении. В настоящее время большинство крупномасштабных оптических подводных систем принимают кольцевую конфигурацию.

Миниатюризация

В настоящее время различные примеси добавляются или удаляются из стекловолокна, чтобы изменить его светопропускающие характеристики. Результатом является то, что скорость, с которой свет проходит по стекловолокну, может быть проконтролирована, что позволяет производить индивидуальные стекловолокна для удовлетворения конкретных транспортных инженерных требований данного маршрута. Ожидается, что эта тенденция сохранится и в будущем с тем, чтобы производить более надежные и эффективные стекловолокна.

Кроме того, миниатюризация волоконно-оптических компонентов передачи данных  является еще одной тенденцией, которая, скорее всего, будет продолжаться в будущем.

Вывод

Применение новых оптоволоконных технологий  сделало коммуникационную индустрию успешной областью, когда речь заходит об инновациях в том, как люди общаются с миром.

Принцип работы оптоволокна  расширил возможности передачи данных  в более быстрых скоростях, передовых методах коммутации и более интеллектуальных сетевых архитектурах, которые автоматически изменяются динамически в ответ на запросы трафика и в то же время являются экономически эффективными.

Ожидается, что в ближайшие годы этот бесспорно растущий спрос на оптоволоконные технологии  будет продолжаться.