ถาม: ปัจจุบันใยแก้วนำแสงโหมดเดียวยังคงเป็นแอปพลิเคชันหลักของการส่งผ่านใยแก้วนำแสงหรือไม่
ตอบ: ใช่ ใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์เป็นความพยายามที่ค่อนข้างล้ำสมัย และมีแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องบางอย่างในปัจจุบันซึ่งยังไม่เป็นกระแสหลัก แต่จะเป็นไปได้ในรุ่นต่อไป
ข้างต้นเป็นจุดเริ่มต้นสั้นๆ ของ OFweek การสื่อสารด้วยแสงและ Mr. Xiao Limin จาก School of Information Science and Engineering of Fudan University ในหัวข้อแนวโน้มการใช้งานใยแก้วนำแสง
เมื่อเร็ว ๆ นี้ กลุ่มวิจัยของ Xiao Limin จาก School of Information Science and Engineering of Fudan University ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการวิจัยเทคโนโลยีการประกบใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ โดยเตรียมตัวแปลงระยะห่างระหว่างแกนใยแก้วนำแสงแบบหลายแกนที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม และ ตระหนักถึงใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่แตกต่างกันเป็นครั้งแรกในโลก การประกบที่มีการสูญเสียต่ำและครอสทอล์คต่ำ Veken Optical Communications ส่งข้อความแสดงความยินดี
แนวโน้มการพัฒนาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการส่งผ่านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง
ในปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาอย่างแข็งแกร่งของคลาวด์คอมพิวติ้ง วิดีโอความละเอียดสูง อินเทอร์เน็ตในทุกสิ่ง และระบบสื่อสาร 5G ทราฟฟิกเครือข่ายทั่วโลกจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม การส่งผ่านใยแก้วนำแสงแบบ single-core single-mode ถูกจำกัดโดยขีดจำกัดของแชนนอน ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ความขัดแย้งระหว่างการเติบโตที่ซบเซาของเครือข่ายออปติกและความต้องการแบนด์วิธสูงในตลาดจะทวีความรุนแรงมากขึ้น และจะกลายเป็นปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วนในอุตสาหกรรมการสื่อสารด้วยออปติก
เพื่อแก้ปัญหาการขยายตัวของการสื่อสารด้วยแสงในอนาคต โซลูชันทางเทคนิคที่ได้รับการยอมรับในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มความจุของเส้นใยเดี่ยวคือการใช้เทคโนโลยีการแบ่งพื้นที่แบบมัลติเพล็กซ์ ใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์, ใยแก้วนำแสงแบบหลายโหมดหรือใยแก้วนำแสงแบบหลายโหมดแบบมัลติคอร์เป็นแนวโน้มการพัฒนาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของการส่งผ่านการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง
ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงการแบ่งพื้นที่แบบมัลติเพล็กซ์: การเชื่อมต่อระหว่างกันทางแสงที่ไร้รอยต่อระหว่างเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ประเภทต่างๆ
รูปที่ 1 แนวโน้มการพัฒนาขีดความสามารถของระบบสายส่งเส้นใยเดี่ยว
ใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์สามารถเพิ่มความหนาแน่นเชิงพื้นที่ของใยแก้วนำแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ และได้รับการนำไปใช้โดยบริษัทอินเทอร์เน็ตยักษ์ใหญ่ในต่างประเทศ
เพื่อยึดตลาดการสื่อสารและขยายแถบความถี่การส่งสัญญาณของใยแก้วนำแสง ในปี 2561 Facebook และ Google เดิมพันด้วยวิธีเพิ่มจำนวนใยแก้วนำแสงในสายเคเบิล
ตัวอย่างเช่น สายเคเบิล Dunant ที่ Google ใช้ในเดือนมกราคมมีใยแก้วนำแสง 12 คู่ที่มีความจุรวม 250 Tbit/s เครือข่ายสองเครือข่ายที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างในมหาสมุทรแอตแลนติกยังใช้เส้นใยแก้วนำแสงถึง 16 คู่ และคาดว่าจะบรรลุความจุสูงสุดที่ 350 ถึง 370 Tbit/s
และเมื่อเร็วๆ นี้ ในเดือนตุลาคม Facebook ได้มอบหมายให้ NEC สร้างสายเคเบิลใต้น้ำที่มีความจุสูงที่สุดในโลก นั่นคือสายเคเบิลข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกใหม่ ซึ่งใช้เส้นใยแก้วนำแสง 24 คู่ หลังจากสร้างเสร็จแล้ว จะอยู่บนทางหลวงข้อมูลที่พลุกพล่านที่สุดในโลก - บรรลุความสามารถในการถ่ายโอนรวมสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่ 500 TB ต่อวินาที (ประมาณ 4,000 ข้อมูล Blu-ray Disc) ระหว่างอเมริกาเหนือและยุโรป
ในช่วงเวลาเดียวกัน โดย Benjamin J. ทีมวิจัยที่นำโดย Puttnam รายงานว่าทีมของเขาใช้ใยแก้วนำแสงแกน {{0}} ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 0.125 มม. เพื่อส่งข้อมูล ด้วยการรวมเทคโนโลยีแอมพลิฟายเออร์ต่างๆ พวกเขาสร้างระบบส่งสัญญาณที่ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี WDM และสร้างการบันทึกข้อมูลการส่งผ่านใยแก้วนำแสงขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง: อนุญาตให้แต่ละช่องรับส่งข้อมูลด้วยอัตราการรับส่งข้อมูล 319 Tbit/s ภายในระยะทางสูงสุด 3001 กิโลเมตร .
มีรายงานการใช้งานเพิ่มเติม
Multi-fiber core pitch converter ปลดล็อกศักยภาพของแอปพลิเคชันใหม่
เมื่อเปรียบเทียบกับใยแก้วนำแสงแกนเดียวแบบดั้งเดิม แกนหลายแกนในเส้นใยมัลติคอร์ (MCF) จะใช้การหุ้มเดียวกัน โครงสร้างแบบหลายช่องสัญญาณความหนาแน่นสูงนี้มีข้อดีคือต้นทุนการผลิตต่ำ ประหยัดพื้นที่ และความสามารถในการส่งสูง ดังนั้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์จึงมีค่าการใช้งานที่สำคัญอย่างยิ่งในระบบการสื่อสารด้วยแสงแบบมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งพื้นที่, การเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูล, การสื่อสารแบบชิปต่อชิป, เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงยุคหน้า, การตรวจจับด้วยแสง, เทคโนโลยีควอนตัม ฯลฯ
การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ใหม่เป็นหนึ่งในงานวิจัยที่มุ่งเน้นแก้ปัญหาการขยายตัวของการสื่อสารในอนาคต
อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้ ในโลกนี้ยังไม่มีมาตรฐานที่เหมือนกันสำหรับการออกแบบเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ ในการผลิตเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ บริษัทเทคโนโลยีขั้นสูงหลายแห่งได้ใช้ความพยายามอย่างมากในด้านจำนวนคอร์ การจัดเรียงคอร์ ขนาดคอร์ ระยะห่างระหว่างคอร์ และการกระจายดัชนีการหักเหของแสง แต่ละตัวมีความแตกต่างกัน ซึ่งเพิ่มความยากในการประกบฟิวชันระหว่างไฟเบอร์แบบมัลติคอร์ประเภทต่างๆ
ตัวอย่างเช่น FiberHome Fujikura Optic Technology Co. Ltd และบริษัทอื่นๆ จำเป็นต้องประกบใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่แตกต่างกันเพื่อสร้างระบบการส่งผ่านใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ทางไกล อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ fan-in และ fan-out ของไฟเบอร์แบบมัลติคอร์ที่จำกัดอาจไม่ตรงกับไฟเบอร์แบบมัลติคอร์ที่ใช้ในระบบส่งกำลัง
"เทคโนโลยีฟิวชั่นใยแก้วนำแสงการสูญเสียต่ำเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์และระบบใยแก้วนำแสง ในงานวิจัยทางวิชาการ มีเพียงรายงานความคืบหน้าของการหลอมรวมใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ประเภทเดียวกัน แต่ปัญหาคอขวดทางเทคนิคของมัลติคอร์ประเภทต่างๆ การฟิวชั่นใยแก้วนำแสงยังไม่ได้รับการแก้ไข มีงานวิจัยในต่างประเทศ นักวิจัยถึงกับคิดว่าการประกบฟิวชันของเส้นใยมัลติคอร์ประเภทต่างๆ นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานอย่างกว้างขวางในสาขานี้" เซียวลิมินกล่าว
การสร้างระบบมัลติแชนเนลมัลติแชนเนลใยแก้วนำแสงขนาดใหญ่และการประกบเส้นใยที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่มีระยะห่างแกนต่างกัน เป็นปัญหาคอขวดทางเทคนิคที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในปัจจุบัน
เพื่อเอาชนะปัญหาทางเทคนิคที่เกิดจากการพัฒนาเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ กลุ่มวิจัยของ Xiao Limin จาก School of Information Science and Engineering of Fudan University ได้สร้างความก้าวหน้าระดับนานาชาติครั้งใหม่ในการหลอมรวมใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ เทคโนโลยีผ่านการเตรียมการวิจัยอย่างอุตสาหะต่างๆ ตัวแปลงระยะห่างระหว่างแกนใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์พร้อมประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมช่วยให้เกิดการสูญเสียต่ำและครอสทอล์คต่ำเมื่อประกบกันระหว่างเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่ไม่เหมือนกัน
กลุ่มวิจัยของ Xiao Limin เสนอเทคโนโลยีการเรียวใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ (รูปที่ 2) รวมถึงเทคโนโลยีสองอย่างของการเรียวไปข้างหน้าและการเรียวย้อนกลับ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้สามารถใช้เพื่อปรับระยะห่างระหว่างแกนของเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์และควบคุมพร้อมกัน ลักษณะเฉพาะของโหมดมัลติคอร์ไฟเบอร์
รูปที่ 2 แผนผังของตัวแปลงระยะห่างแกนใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์สองชนิด
ด้วยเทคโนโลยีการกลับเรียวของใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ โดยการจับคู่ระยะห่างแกนและเส้นผ่านศูนย์กลางฟิลด์โหมดของใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่ต่างกัน กลุ่มวิจัยของ Xiao Limin สามารถเตรียมแกนที่มีการสูญเสียต่ำและครอสทอล์คต่ำได้อย่างแม่นยำสำหรับมัลติคอร์สองประเภท - ใยแก้วนำแสงหลักที่มีระยะห่างระหว่างแกนไม่ตรงกัน ตัวแปลงสนาม
สำหรับเส้นใยแบบมัลติคอร์สองเส้นที่มีโครงสร้างต่างกันและระยะห่างระหว่างแกนต่างกัน 26 μm (รูปที่ 3 (a, b)) ตัวแปลงระยะห่างแกนที่จัดทำโดยกลุ่มวิจัยของ Xiao Limin สามารถสูญเสียได้ต่ำถึง 0 .18 dB และครอสทอล์คต่ำถึง -68 dB
สำหรับไฟเบอร์แบบมัลติคอร์ที่มีทางแยกเดียวกันและระยะห่างระหว่างคอร์ต่างกันเล็กน้อย (รูปที่ 3(b, c)) การสูญเสียตัวแปลงที่มีระยะห่างระหว่างแกนจะต่ำเพียง 0.17 dB และครอสทอล์คจะต่ำถึง -66 เดซิเบล
ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงการแบ่งพื้นที่แบบมัลติเพล็กซ์: การเชื่อมต่อระหว่างกันทางแสงที่ไร้รอยต่อระหว่างเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ประเภทต่างๆ
รูปที่ 3 Micrographs ของปลายแกนของเส้นใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์สามชนิด
เทคโนโลยีการเตรียมตัวแปลงระยะพิทช์ใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่เสนอโดยกลุ่มวิจัยของ Xiao Limin ช่วยแก้ปัญหาทางเทคนิคของการหลอมรวมใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ที่แตกต่างกันในเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสงได้อย่างสมบูรณ์แบบ ให้มุมมองที่ไม่เหมือนใครสำหรับการเตรียมอุปกรณ์ใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ และจะปล่อยใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ในการใช้งานจริง มีศักยภาพในการใช้งานมากขึ้น
