Технологија оптичких предајника се прелива из традиционалних комуникационих поља. У области вештачке интелигенције,-оптичке интерконекције велике брзине су кључне за пробијање уских грла у рачунарству; у комуникацији са видљивом светлошћу (ВЛЦ), може да обезбеди нове спектралне ресурсе за 6Г. Кроз интеграцију са технологијама као што је микроталасна фотоника, може се применити и на шира подручја укључујући сенсинг, снимање и одбрану.
01 Технолошка еволуција
Тхеоптички предајник, основна компонента оптичких комуникационих система, пролази кроз трансформацију из једног-функцијског модула у интелигентан, високо{1}}систем. Рани предајници са оптичким влакнима су првенствено обављали основну електро-оптичку конверзију, али су сада постали кључни елемент који одређује перформансе читавих комуникационих мрежа.
Према најновијем истраживању Фраунхофер института, традиционални системи оптичких влакана више не могу да испуне захтеве будућих примена. Ово је приморало истраживаче да развију напредније технологије оптичких предајника, као што је коришћење прекидача{1}}селективних таласних дужина и мултиплексирања са просторном поделом ради повећања капацитета и флексибилности мреже.
Кључни правац у технолошкој еволуцији је побољшање спектралне ефикасности. Истраживачи су развили нове типове решетки за повећање спектралне резолуције са традиционалних 100 ГХз на 25 ГХз. Ово чини опсеге фреквенција за пренос података ужим, а пакете података мањим, чиме се омогућава да се више пакета података истовремено преноси унутар истог оптичког влакна.
02 Предности перформанси
Разлог зашто су предајници са оптичким влакнима постали језгро модерних комуникационих мрежа лежи у њиховим вишеструким предностима перформанси. Могућност брзог{1}}преноса је једна од њихових најистакнутијих карактеристика, подржавајући брзине преноса података од Гбпс и чак више.
Ова карактеристика их чини широко применљивим у сценаријима који захтевају масовни пренос података, као што су интерконекције центара података и широкопојасни приступ. Насупрот томе, традиционални бакарни каблови су значајно ограничени иу брзини преноса и удаљености под упоредивим условима.
Предајници са оптичким влакнима користе оптичке сигнале за пренос података, што резултира мањим губицима у преносу и слабљењем у поређењу са традиционалним бакарним кабловима. То значи да сигнали могу одржати висок квалитет и стабилност на великим удаљеностима, смањујући утицај слабљења сигнала на квалитет комуникације.
Ово својство је посебно важно за сценарије који захтевају покривеност{0}}на даљину, као што су градске мреже (МАН) и мреже ширег подручја (ВАН).Предајници са оптичким влакнимаможе постићи пренос података на десетине или чак стотине километара.
Предајници са оптичким влакнима су мање подложни спољним електромагнетним сметњама током преноса. У поређењу са кабловским преносом, они могу боље да одржавају интегритет и стабилност сигнала, мање су склони факторима околине и обезбеђују сигуран и поуздан пренос података.
03 Сценарији примене
Сценарији примене предајника са оптичким влакнима проширили су се са традиционалних телекомуникација на више индустрија у развоју. Карактеристике њихових перформанси одређују њихову погодност за различите сценарије.
Следећа табела упоређује захтеве перформанси за предајнике са оптичким влакнима у различитим сценаријима примене:
| Сценарио апликације | Главни захтеви за перформансе | Типична удаљеност преноса | Техничке карактеристике |
|---|---|---|---|
| Дата Центер Интерцоннецт | Велика брзина, мала латенција | Средња{0}}Кратка удаљеност | Велика{0}}примјена, мала потрошња енергије |
| МАН/ВАН | Велике удаљености, висока стабилност | Десетине до стотине километара | Јака заштита од{0}}ометања, мали губитак |
| Будуће мреже (6Г/Квантна комуникација) | Ултра{0}}висок капацитет, флексибилност | Комбинована дуга/кратка удаљеност | Мултиплексне технологије, скалабилност |
| ЦАТВ мреже | Висок квалитет сигнала, широка покривеност | Лонг Дистанце | Велика излазна снага, контрола изобличења |
| Системи надзора | Стабилан и поуздан, висока прилагодљивост | Средња{0}}Кратка удаљеност | Снажна прилагодљивост околини, лака примена |
У области међусобног повезивања центара података, мала величина и лагана природапредајници са оптичким влакнимаомогућавају флексибилан распоред и инсталацију у{0}}окружењима са ограниченим простором. Коришћење оптичких модула и патцх каблова омогућава-каблирање високе густине и примену портова, испуњавајући захтеве великих-центра података за густину интерфејса и компактност опреме.
Са развојем нових технологија као што су аутономна возила, 6Г мобилна комуникација и квантна комуникација, потражња за оптичким мрежама се стално повећава. Ове апликације захтевају веће брзине преноса података и мање кашњење, што традиционални предајници са оптичким влакнима више не могу у потпуности да задовоље.
Пројекат ВЕСОРАМ који је развио немачки Фраунхофер институт успешно је показао способност да произвољно усмерава сигнале са 8 улазних канала на 16 излазних канала. Ова могућност „унакрсног-повезивања“ повећава капацитет мреже и пружа већу флексибилност за пренос и рутирање токова података.
Посебно дизајнирани предајници са оптичким влакнима такође играју виталну улогу у мрежама кабловске телевизије (ЦАТВ). На пример, ЕМЦОРЕ И-Типе Медаллион 6000 серија 1550 нм екстерно модулисани предајници су оптимизовани за међународне ЦАТВ системе, подржавајући оптичке везе до 150 километара.
04 Напредак индустрије
Технологија оптичких предајника је у брзом развоју, са бројним иновативним истраживачким пројектима који покрећу напредак у овој области. Научници су постигли велики напредак у брзини комуникације путем оптичких влакана, остваривши брзину преноса од 1,84 Пбит/с преко приближно 8-километарских влакана.
Ова брзина је еквивалентна преносу података са око 236 чврстих дискова од једног-терабајта (1ТБ) у секунди, што је отприлике дупло више од тренутног укупног глобалног интернет саобраћаја. Још значајније, истраживачки тим је по први пут постигао брзину већу од 1 Пбит/с користећи само „један ласер + један оптички чип“.
Технологија оптичког фреквентног чешља била је кључна за овај пробој. Ова технологија претвара светлост из инфрацрвеног ласера у дугини спектар састављен од многих боја, где су фреквенцијске и фреквенцијске разлике између сваког монохроматског светла фиксиране, што га чини погодним за мултиплексирање са поделом таласних дужина.
Сва генерисана светлост је кохерентна, омогућавајући заједничку дигиталну обраду сигнала између различитих канала, што на крају значајно убрзава брзину преноса података.
Значајан напредак је такође постигнут у технологији са више{0}} језгара. Истраживачки тим из америчког Националног института за стандарде и технологију (НИСТ) је по први пут показао да ултра-стабилни оптички сигнали атомског сата могу да се компатибилно преносе заједно са телекомуникационим подацима у више-језгреном влакну распоређеном на десетине километара.
То значи да нове оптичке мреже великог{0}}капацитета не могу само да преносе огромне количине података већ и потенцијално синхронизују атомске сатове широм света са великом прецизношћу.
05 Изазови и будућност
Упркос значајном напретку, технологија предајника са оптичким влакнима и даље се суочава са неколико изазова. Цена је једна од њих, посебно у системима мултиплексирања са поделом таласних дужина (ВДМ), где је цена оптичких и оптоелектронских компоненти висока, делом због потребе за прецизним подешавањем таласне дужине.
Физичка својства диелектрика који се користе у овим компонентама зависе од температуре{0}. Ова температурна осетљивост може да изазове померање таласних дужина филтера.
Пројекат ОПТИМУКС, који је покренуо Институт Фраунхофер ХХИ, посвећен је развоју иновативних и ефикасних решења за мултиплексирање за цео пут преноса. Пројекат се фокусира на оптималне стратегије мултиплексирања за оптички пренос података коришћењем просторног мултиплексирања, са циљем да се постигне брзина симбола до 300 ГБд.
Са брзим развојем дигитализације и порастом апликација{0} вођених подацима, постојећа мрежна инфраструктура се приближава својим границама. Док је мултиплексирање са поделом таласних дужина уобичајена метода, просторно мултиплексирање нуди нови пут за оптимизацију мреже. Коришћењем вишеструких влакана и начина преноса, капацитет се може значајно повећати.
