P: Atualmente, a fibra óptica monomodo ainda é a principal aplicação de transmissão de fibra óptica?
R: Sim, a fibra óptica multi-core é uma tentativa relativamente avançada, e existem algumas aplicações relacionadas no momento, que ainda não são comuns, mas serão possíveis na próxima geração.
O texto acima é o breve início da OFweek comunicação óptica e o Sr. Xiao Limin da Escola de Ciência da Informação e Engenharia da Universidade de Fudan sobre o tema das tendências de aplicação de fibra óptica.
Recentemente, o grupo de pesquisa de Xiao Limin da Escola de Ciência da Informação e Engenharia da Universidade de Fudan fez um avanço importante na pesquisa da tecnologia de fusão de fibra óptica multi-core - preparou um conversor de espaçamento de núcleo de fibra óptica multi-core com excelente desempenho e realizou a fibra óptica multi-core heterogênea pela primeira vez no mundo. Emenda com baixa perda e baixa diafonia. A Veken Optical Communications enviou uma mensagem de parabéns.
A tendência de desenvolvimento inevitável de transmissão de comunicação de fibra óptica
Atualmente, com o vigoroso desenvolvimento da computação em nuvem, vídeo de alta definição, Internet das Coisas e sistemas de comunicação 5G, o tráfego de rede global aumentou dramaticamente. No entanto, a transmissão de fibra óptica de modo único de núcleo único comum é limitada pelo limite de Shannon. Nos próximos anos, a contradição entre o lento crescimento das redes ópticas e a demanda por alta largura de banda no mercado se tornará cada vez mais aguda e se tornará um problema importante que precisa ser resolvido com urgência na indústria de comunicações ópticas.
Para resolver o problema da expansão da comunicação óptica no futuro, a solução técnica reconhecida pela indústria para aumentar a capacidade de fibra única é usar a tecnologia de multiplexação por divisão de espaço. Fibra óptica multi-core, fibra óptica multi-modo ou fibra óptica multi-core multi-modo é a tendência de desenvolvimento inevitável da transmissão de comunicação por fibra óptica.
Avanço na tecnologia de fibra óptica de multiplexação por divisão de espaço: interconexão óptica perfeita entre diferentes tipos de fibras ópticas multi-core
figura 1. Tendência de Desenvolvimento da Capacidade do Sistema de Transmissão de Fibra Única
A fibra óptica de vários núcleos pode aumentar com eficiência a densidade espacial da fibra óptica e foi aplicada preventivamente por gigantes da Internet no exterior.
Para conquistar o mercado de comunicação e ampliar a faixa de frequência de transmissão das fibras óticas, já em 2018, Facebook e Google apostaram em formas de aumentar a quantidade de fibras óticas nos cabos.
Por exemplo, o cabo Dunant que o Google colocou em operação em janeiro tem 12 pares de fibras óticas com capacidade total de 250 Tbit/s. As duas redes em construção no Oceano Atlântico chegam a utilizar 16 pares de fibras óticas, devendo atingir uma capacidade total de 350 a 370 Tbit/s.
E recentemente, em outubro, o Facebook contratou a NEC para construir o cabo submarino de maior capacidade do mundo - o novo cabo transatlântico, que usa 24 pares de fibras ópticas. Após a conclusão, estará na rodovia de dados mais movimentada do mundo - Atingiu uma capacidade de transferência total recorde de 500 TB por segundo (aproximadamente 4,000 dados de discos Blu-ray) entre a América do Norte e a Europa.
Mais ou menos na mesma época, por Benjamin J. Uma equipe de pesquisa liderada por Puttnam relatou que sua equipe usou um {{0}}núcleo de fibra óptica com um diâmetro externo de 0,125 mm para transmitir dados. Combinando várias tecnologias de amplificadores, eles construíram um sistema de transmissão que aproveitou a tecnologia WDM e criou a gravação de dados de transmissão de fibra óptica de diâmetro: permite que cada canal alcance uma taxa de transferência de transmissão de 319 Tbit/s em uma distância de até 3.001 quilômetros .
Mais aplicativos também estão sendo relatados.
O conversor de passo de núcleo multifibra desbloqueia um novo potencial de aplicação
Em comparação com a fibra óptica tradicional de núcleo único, os múltiplos núcleos na fibra Multicore (MCF) compartilham o mesmo revestimento. Esta estrutura multicanal de alta densidade tem as vantagens de baixo custo de produção, economia de espaço e alta capacidade de transmissão. , Portanto, a fibra óptica multi-core tem um valor de aplicação extremamente importante no sistema de comunicação óptica de multiplexação por divisão de espaço, conexão de centro de dados, comunicação chip-a-chip, amplificador de fibra óptica de próxima geração, detecção óptica, tecnologia quântica, etc.
A pesquisa sobre a nova tecnologia de fibra óptica multi-core é um dos focos de pesquisa para resolver o problema da futura expansão da comunicação.
No entanto, até agora, ainda não existe um padrão uniforme para o design de fibras ópticas multinúcleo no mundo. Ao fabricar fibras ópticas multicore, várias empresas de alta tecnologia fizeram grandes esforços em termos de número de núcleos, disposição do núcleo, tamanho do núcleo, espaçamento do núcleo e distribuição do índice de refração. Cada um é diferente, o que aumenta a dificuldade de emenda de fusão entre diferentes tipos de fibras multinúcleo.
Por exemplo, a FiberHome Fujikura Optic Technology Co. Ltd e outras empresas precisam unir fibras ópticas multi-core diferentes para construir um sistema de transmissão de fibra óptica multi-core de longa distância. No entanto, os dispositivos fan-in e fan-out de fibra multi-core limitados podem não corresponder à fibra multi-core usada no sistema de transmissão.
"A tecnologia de fusão de fibra óptica de baixa perda é a base dos dispositivos e sistemas de fibra óptica. Na pesquisa acadêmica, apenas o progresso do mesmo tipo de fusão de fibra óptica multi-core é relatado, mas o gargalo técnico de diferentes tipos de multi-core a fusão de fibras ópticas ainda não está resolvida. Há pesquisas no exterior. Os pesquisadores até acham que a fusão de diferentes tipos de fibras multi-core é quase impossível, o que dificulta seriamente a ampla aplicação neste campo." Xiao Limin disse.
Estabelecer um enorme sistema de multiplexação multicanal de fibra óptica multinúcleo e emendar fibras diferentes, especialmente fibras ópticas multinúcleo com diferentes espaçamentos de núcleo, é um problema técnico inevitável no momento.
A fim de superar este problema técnico causado pelo desenvolvimento da tecnologia de fibra óptica multi-core, o grupo de pesquisa de Xiao Limin da Escola de Ciência da Informação e Engenharia da Universidade de Fudan finalmente fez um novo avanço internacional na fusão de fibra óptica multi-core O conversor de espaçamento de núcleo de fibra óptica multi-core com excelente desempenho realiza emendas de fusão de baixa perda e baixa diafonia entre fibras ópticas multi-core diferentes.
O grupo de pesquisa de Xiao Limin propôs a tecnologia de afunilamento de fibra óptica multi-core (Figura 2), incluindo duas tecnologias de afunilamento direto e afunilamento reverso, ambas as quais podem ser usadas para ajustar a distância entre os núcleos de fibras ópticas multi-core e regular simultaneamente o características de modo de fibras multi-core.
Figura 2 Diagrama esquemático de dois tipos de conversores de espaçamento de núcleo de fibra óptica multicore
Com base na tecnologia de afunilamento reverso de fibra óptica multi-core, combinando o espaçamento do núcleo e o diâmetro do campo de modo de fibras ópticas multi-core heterogêneas, o grupo de pesquisa de Xiao Limin pode preparar com precisão núcleos de baixa perda e diafonia para dois tipos de multi -fibras ópticas de núcleo cujo espaçamento de núcleo não corresponde. conversor de passo.
Para duas fibras multinúcleo com estruturas diferentes e uma diferença de espaçamento de núcleo de 26 μm (Figura 3 (a, b)), o conversor de espaçamento de núcleo preparado pelo grupo de pesquisa de Xiao Limin pode atingir uma perda tão baixa quanto 0 0,18 dB e um crosstalk tão baixo quanto -68 dB .
Para fibras multinúcleo com a mesma junção e espaçamento de núcleo ligeiramente diferente (Fig. 3(b, c)), a perda do conversor de espaçamento de núcleo é tão baixa quanto 0,17 dB e o crosstalk é tão baixo quanto -66 dB.
Avanço na tecnologia de fibra óptica de multiplexação por divisão de espaço: interconexão óptica perfeita entre diferentes tipos de fibras ópticas multi-core
Fig.3 Micrografias das faces finais do núcleo de três tipos de fibras ópticas multicore
A tecnologia de preparação do conversor de passo de núcleo de fibra óptica multi-core proposta pelo grupo de pesquisa de Xiao Limin resolve perfeitamente os problemas técnicos da fusão de fibra óptica multi-core diferente em redes de comunicação óptica, fornece uma perspectiva única para a preparação de dispositivos de fibra óptica multi-core , e lançará a fibra óptica multi-core em aplicações práticas. Mais potencial nas aplicações.
