Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Шкаф коммутации оптического волокна. Желтые кабели - одномодовые волокна ; оранжевый и синий кабели представляют собой многомодовые волокна : волокна OM1 62,5 / 125 мкм и OM3 50/125 мкм соответственно.
Бригада Stealth Communications устанавливает кабель из темного волокна на 432 пункта под улицами Мидтауна Манхэттена, Нью-Йорк.

Волоконно-оптическая связь - это метод передачи информации из одного места в другое путем передачи импульсов инфракрасного света [1] по оптическому волокну . Свет - это форма несущей волны, которая модулируется для передачи информации. [2] Оптоволокно предпочтительнее электрических кабелей, когда требуется широкая полоса пропускания , большие расстояния или устойчивость к электромагнитным помехам . [3] Этот тип связи может передавать голос, видео и телеметрию через локальные сети или на большие расстояния. [4]

Оптическое волокно используется многими телекоммуникационными компаниями для передачи телефонных сигналов, связи через Интернет и сигналов кабельного телевидения. Исследователи Bell Labs достигли рекордного произведения пропускной способности и расстояния, превышающего 100 петабит × километров в секунду, используя оптоволоконную связь. [5]

Фон [ править ]

Впервые разработанная в 1970-х годах, волоконная оптика произвела революцию в телекоммуникационной отрасли и сыграла важную роль в наступлении информационной эпохи . [6] Благодаря своим преимуществам по сравнению с электрической передачей , оптические волокна в значительной степени вытеснили связь по медному кабелю в магистральных сетях в развитых странах . [7]

Процесс связи с использованием оптоволокна включает следующие основные этапы:

  1. создание оптического сигнала с использованием передатчика, [8] обычно из электрического сигнала
  2. передача сигнала по оптоволокну, гарантируя, что сигнал не станет слишком искаженным или слабым
  3. прием оптического сигнала
  4. преобразование его в электрический сигнал

Приложения [ править ]

Оптическое волокно используется телекоммуникационными компаниями для передачи телефонных сигналов, связи через Интернет и сигналов кабельного телевидения. Он также используется в других отраслях промышленности, включая медицинскую, оборонную, государственную, промышленную и торговую. Помимо использования в телекоммуникационных целях, он используется в качестве световодов, для инструментов построения изображений, лазеров, гидрофонов для сейсмических волн, SONAR, а также в качестве датчиков для измерения давления и температуры.

Из-за меньшего затухания и помех оптическое волокно имеет преимущества перед медным проводом в приложениях на большие расстояния с большой полосой пропускания. Однако развитие инфраструктуры в городах относительно сложно и требует много времени, а волоконно-оптические системы могут быть сложными и дорогими в установке и эксплуатации. Из-за этих трудностей первые волоконно-оптические системы связи в основном устанавливались в приложениях на большие расстояния, где их можно было использовать с полной пропускной способностью, компенсируя возросшую стоимость. Цены на волоконно-оптических линиях связи значительно уменьшились с 2000 года [ править ]

Стоимость прокладки волокна в дома в настоящее время стала более рентабельной, чем цена развертывания сети на основе меди. Цены упали до 850 долларов за абонента в США и ниже в таких странах, как Нидерланды, где затраты на копание низкие, а плотность жилья высокая. [9]

С 1990 года, когда системы оптического усиления стали коммерчески доступными, телекоммуникационная отрасль проложила обширную сеть междугородних и трансокеанских волоконно-оптических линий связи. К 2002 году межконтинентальная сеть 250000 км подводного кабеля связи с емкостью 2,56 Тб / с была завершена, и , хотя конкретные сетевые возможностями являются конфиденциальной информацией, телекоммуникациями инвестиционных отчеты показывают , что емкость сети резко возросли с 2004 годом [ править ]

История [ править ]

В 1880 году Александр Грэм Белл и его помощник Чарльз Самнер Тейнтер создали очень ранний предшественник волоконно-оптической связи, Фотофон , в недавно созданной лаборатории Вольта Белла в Вашингтоне, округ Колумбия. Белл считал его своим самым важным изобретением. Устройство позволяло передавать звук по лучу света. 3 июня 1880 года Белл провел первую в мире беспроводную телефонную связь между двумя зданиями, расположенными на расстоянии 213 метров друг от друга. [10] [11]Из-за использования атмосферной среды передачи фотофон не будет практичным, пока достижения в области лазерных и оптоволоконных технологий не позволят обеспечить безопасную транспортировку света. Первое практическое применение фотофона появилось в системах военной связи много десятилетий спустя. [ необходима цитата ]

В 1954 году Гарольд Хопкинс и Нариндер Сингх Капани показали, что прокатанное стекловолокно позволяет передавать свет. [12]

Дзюн-ичи Нисидзава , японский ученый из Университета Тохоку , предложил использовать оптические волокна для связи в 1963 году. [13] Нисидзава изобрел PIN-диод и транзистор статической индукции , оба из которых внесли свой вклад в развитие оптоволоконной связи. [14] [15]

В 1966 году Чарльз К. Као и Джордж Хокхэм из STC Laboratories (STL) показали, что потери в 1000 дБ / км в существующем стекле (по сравнению с 5–10 дБ / км в коаксиальном кабеле) были вызваны загрязнителями, которые потенциально можно было удалить.

Оптическое волокно было успешно разработано в 1970 году компанией Corning Glass Works с достаточно низким затуханием для целей связи (около 20  дБ / км), и в то же время были разработаны полупроводниковые лазеры на GaAs, которые были компактными и поэтому подходили для передачи света через оптоволоконные кабели для длинные дистанции.

В 1973 году компания Optelecom , Inc., соучредителем которой является изобретатель лазера Гордон Гулд, получила контракт от ARPA на одну из первых систем оптической связи. Система, разработанная для армейского ракетного командования в Хантсвилле, штат Алабама, была предназначена для того, чтобы позволить ракетам ближнего радиуса действия удаленно управляться с земли с помощью пятикилометрового оптического волокна, которое отделялось от ракеты во время полета. [16]

После периода исследований, начавшегося с 1975 года, была разработана первая коммерческая волоконно-оптическая система связи, которая работала на длине волны около 0,8 мкм и использовала полупроводниковые лазеры на GaAs. Эта система первого поколения работала со скоростью 45 Мбит / с с разнесением репитеров до 10 км. Вскоре, 22 апреля 1977 года, General Telephone and Electronics отправила первый прямой телефонный трафик через оптоволокно со скоростью 6 Мбит / с в Лонг-Бич, Калифорния.

В октябре 1973 года Corning Glass подписала контракт на разработку с CSELT и Pirelli, направленный на тестирование волоконной оптики в городских условиях: в сентябре 1977 года второй кабель в этой серии испытаний, названный COS-2, был экспериментально развернут на двух линиях (9 км. ) в Турине , впервые в большом городе, на скорости 140 Мбит / с. [17]

Волоконно-оптическая связь второго поколения была разработана для коммерческого использования в начале 1980-х годов, работала на длине волны 1,3 мкм и использовала полупроводниковые лазеры InGaAsP. Эти ранние системы изначально были ограничены дисперсией многомодового волокна, и в 1981 году было обнаружено, что одномодовое волокно значительно улучшает характеристики системы, однако разработка практичных соединителей, способных работать с одномодовым волокном, оказалась сложной. Канадский провайдер услуг SaskTel завершил строительство самой длинной коммерческой оптоволоконной сети в мире, которая покрывала 3268 км (2031 миль) и связала 52 населенных пункта. [18] К 1987 году эти системы работали со скоростью передачи данных до 1,7 Гбит / с с интервалом ретранслятора до 50 км (31 миль).

Первый трансатлантический телефонный кабель , чтобы использовать оптическое волокно ТАТ-8 , на основе Desurvire технологии оптимизированы лазерной амплификации. Введен в эксплуатацию в 1988 году.

Волоконно-оптические системы третьего поколения работали на 1,55 мкм и имели потери около 0,2 дБ / км. Это развитие было вызвано открытием арсенида индия-галлия и разработкой Пирсаллом фотодиода на основе арсенида индия-галлия. Инженеры преодолевали ранее возникшие трудности с расширением импульсов на этой длине волны, используя обычные полупроводниковые лазеры InGaAsP. Ученые преодолели эту трудность, используя волокна со смещенной дисперсией, разработанные с минимальной дисперсией на 1,55 мкм, или ограничив спектр лазера одной продольной модой . Эти разработки в конечном итоге позволили системам третьего поколения работать на коммерческой основе со скоростью 2,5 Гбит / с с разнесением повторителей более 100 км (62 мили).

В четвертом поколении волоконно-оптических систем связи использовалось оптическое усиление для уменьшения потребности в ретрансляторах и мультиплексирование с разделением по длине волны для увеличения емкости данных . Эти два усовершенствования привели к революции , которая привела к удвоению пропускной способности системы каждые шесть месяцев начиная с 1992 года , пока не битрейтом 10 Tb / с была достигнута к 2001 году В 2006 году была достигнута битовая скорость 14 Тбит / с на один Линия длиной 160 км (99 миль) с использованием оптических усилителей. [19]

Основное внимание при разработке пятого поколения волоконно-оптической связи уделяется расширению диапазона длин волн, в котором может работать система WDM . Обычное окно длин волн, известное как диапазон C, охватывает диапазон длин волн 1,53–1,57 мкм, а сухое волокно имеет окно с низкими потерями, обещающее расширение этого диапазона до 1,30–1,65 мкм. Другие разработки включают концепцию « оптических солитонов », импульсов, которые сохраняют свою форму, противодействуя эффектам дисперсии с нелинейными эффектами волокна, используя импульсы определенной формы.

В конце 1990-х - 2000 годах отраслевые промоутеры и исследовательские компании, такие как KMI и RHK, предсказывали резкое увеличение спроса на полосу пропускания связи из-за более широкого использования Интернета и коммерциализации различных потребительских услуг с интенсивным использованием полосы пропускания, таких как видео по запросу. . Трафик данных интернет-протокола рос экспоненциально, быстрее, чем сложность интегральных схем увеличивалась в соответствии с законом Мура . Однако с момента краха пузыря доткомов до 2006 г. основной тенденцией в отрасли была консолидация фирм и перевод производства в офшоринг для снижения затрат. Такие компании, как Verizonи AT&T воспользовались преимуществами оптоволоконной связи для доставки различных высокопроизводительных данных и широкополосных услуг в дома потребителей.

Технология [ править ]

Современные волоконно-оптические системы связи обычно включают в себя оптический передатчик для преобразования электрического сигнала в оптический сигнал для передачи по оптическому волокну, кабель, содержащий пучки нескольких оптических волокон, которые проходят через подземные трубопроводы и здания, несколько видов усилителей и оптический приемник для преобразования сигнала в электрический. Передаваемая информация обычно представляет собой цифровую информацию, генерируемую компьютерами, телефонными системами и компаниями кабельного телевидения .

Передатчики [ править ]

Модуль GBIC (показан здесь со снятой крышкой) представляет собой оптический и электрический приемопередатчик . Электрический разъем находится вверху справа, а оптические разъемы - внизу слева.

Наиболее часто используемые оптические передатчики - это полупроводниковые устройства, такие как светодиоды (светодиоды) и лазерные диоды . Разница между светодиодами и лазерными диодами заключается в том, что светодиоды излучают некогерентный свет , а лазерные диоды излучают когерентный свет . Для использования в оптической связи полупроводниковые оптические передатчики должны быть компактными, эффективными и надежными, работать в оптимальном диапазоне длин волн и напрямую модулироваться на высоких частотах.

В своей простейшей форме светодиод представляет собой смещенный в прямом направлении p - n переход , излучающий свет посредством спонтанного излучения , явление, называемое электролюминесценцией . Излучаемый свет некогерентен с относительно широкой спектральной шириной 30–60 нм. Светопропускание через светодиоды также неэффективно: только около 1% [ требуется цитата ] входной мощности, или около 100 микроватт, в конечном итоге преобразуется в вводимую мощность, которая вводится в оптическое волокно. Однако из-за их относительно простой конструкции светодиоды очень полезны для недорогих приложений.

Светодиоды связи чаще всего изготавливаются из фосфида арсенида галлия индия (InGaAsP) или арсенида галлия (GaAs). Поскольку светодиоды InGaAsP работают на большей длине волны, чем светодиоды на основе GaAs (1,3 микрометра против 0,81–0,87 микрометра), их выходной спектр, в то время как эквивалентный по энергии, шире с точки зрения длины волны примерно в 1,7 раза. Большая ширина спектра светодиодов подвержена более высокой дисперсии волокон, что значительно ограничивает их произведение скорости передачи данных на расстояние (обычная мера полезности). Светодиоды подходят в первую очередь для приложений локальной сети со скоростью передачи 10–100 Мбит / с и расстояниями передачи в несколько километров. Также были разработаны светодиоды, использующие несколько квантовых ям.для излучения света на разных длинах волн в широком спектре и в настоящее время используются в локальных сетях WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны).

Сегодня светодиоды в значительной степени вытеснены устройствами VCSEL (лазер с вертикальной полостью, излучающими поверхность), которые предлагают улучшенные быстродействие, мощность и спектральные характеристики при аналогичной стоимости. Обычные устройства VCSEL хорошо сочетаются с многомодовым волокном.

Полупроводниковый лазер излучает свет посредством вынужденного излучения, а не спонтанного излучения, что приводит к высокой выходной мощности (~ 100 мВт), а также к другим преимуществам, связанным с природой когерентного света. Выходной сигнал лазера относительно направлен, что обеспечивает высокую эффективность связи (~ 50%) с одномодовым волокном. Узкая спектральная ширина также обеспечивает высокую скорость передачи данных, поскольку снижает влияние хроматической дисперсии . Кроме того, полупроводниковые лазеры можно модулировать непосредственно на высоких частотах из-за короткого времени рекомбинации .

Обычно используемые классы полупроводниковых лазерных передатчиков, используемых в волоконной оптике, включают VCSEL (лазер с поверхностным излучением с вертикальной полостью), Fabry-Pérot и DFB (распределенная обратная связь).

Лазерные диоды часто имеют прямую модуляцию , то есть световой поток регулируется током, подаваемым непосредственно на устройство. Для очень высоких скоростей передачи данных или очень длинных линий связи лазерный источник может работать в непрерывном режиме , а свет может модулироваться внешним устройством, оптическим модулятором , таким как модулятор электропоглощения или интерферометр Маха – Цендера . Внешняя модуляция увеличивает достижимую длину линии связи за счет устранения лазерного чирпа , что увеличивает ширину линиипрямомодулированных лазеров, увеличивающих хроматическую дисперсию в волокне. Для очень высокой эффективности использования полосы пропускания когерентная модуляция может использоваться для изменения фазы света в дополнение к амплитуде, что позволяет использовать QPSK , QAM и OFDM .

Приемопередатчик представляет собой устройство , сочетающее в себе передатчик и приемник в одном корпусе (смотрите рисунок справа).

Волоконная оптика стала свидетелем последних достижений в технологиях. «Квадратурная фазовая манипуляция с двойной поляризацией - это формат модуляции, который эффективно передает в четыре раза больше информации, чем традиционные оптические передачи с той же скоростью». [20]

Получатели [ править ]

Основным компонентом оптического приемника является фотоприемник, преобразующий свет в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта . Основные фотоприемники для телекоммуникаций изготовлены из арсенида индия-галлия . Фотоприемник обычно представляет собой фотодиод на основе полупроводника . Несколько типов фотодиодов включают фотодиоды pn, pin фотодиоды и лавинные фотодиоды. Фотодетекторы металл-полупроводник-металл (МСМ) также используются из-за их пригодности для интеграции схем в регенераторы и мультиплексоры с разделением по длине волны.

Оптико-электрические преобразователи обычно соединяются с трансимпедансным усилителем и ограничивающим усилителем для создания цифрового сигнала в электрической области из входящего оптического сигнала, который может ослабляться и искажаться при прохождении через канал. Дополнительная обработка сигнала, такая как восстановление тактовой частоты из данных (CDR), выполняемая контуром фазовой автоподстройки частоты, также может применяться до передачи данных.

Когерентные приемники используют лазер с гетеродином в сочетании с парой гибридных ответвителей и четырьмя фотодетекторами на поляризацию, за которыми следуют высокоскоростные АЦП и цифровая обработка сигналов для восстановления данных, модулированных с помощью QPSK, QAM или OFDM.

Цифровое предыскажение [ править ]

Передатчик системы оптической связи состоит из цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), усилителя драйвера и модулятора Маха – Цендера . Использование более высоких форматов модуляции (> 4 QAM ) или более высоких скоростей передачи (> 32 ГБод) снижает производительность системы из-за линейных и нелинейных эффектов передатчика. Эти эффекты можно отнести к категории линейных искажений из-за ограничения полосы пропускания ЦАП и перекоса I / Q передатчика, а также нелинейных эффектов, вызванных насыщением усиления в усилителе драйвера и модулятора Маха – Цендера. Цифровое предыскажениепротиводействует ухудшающим эффектам и обеспечивает скорость передачи данных до 56 ГБод и форматы модуляции, такие как 64 QAM и 128 QAM, с коммерчески доступными компонентами. Процессор цифровых сигналов передатчика выполняет цифровое предыскажение входных сигналов, используя обратную модель передатчика, перед загрузкой отсчетов в ЦАП.

Старые методы цифрового предыскажения касались только линейных эффектов. Недавние публикации также компенсировали нелинейные искажения. Беренгер и др. Моделируют модулятор Маха – Цендера как независимую систему Винера, а ЦАП и драйвер-усилитель моделируются усеченной, неизменной во времени последовательностью Вольтерра . [21] Ханна и др. Использовали полином памяти для совместного моделирования компонентов передатчика. [22] В обоих подходах ряд Вольтерра или коэффициенты полинома памяти находятся с использованием архитектуры косвенного обучения . Дутель и др.записывает для каждой ветви модулятора Маха-Цендера несколько сигналов с разной полярностью и фазой. Сигналы используются для расчета оптического поля. Взаимная корреляция синфазного и квадратурного полей идентифицирует временной сдвиг . АЧХ и нелинейные эффекты определяются непрямого обучения архитектуры. [23]

Типы оптоволоконных кабелей [ править ]

Прицеп для кабельной катушки с кабелепроводом, по которому можно транспортировать оптическое волокно
Многомодовое оптоволокно в подземной служебной яме

Волоконно - оптический кабель состоит из сердечника, оболочки и буфера (защитное внешнее покрытие), в котором оболочка направляет свет вдоль сердечника с помощью метода полного внутреннего отражения . Сердцевина и оболочка (которая имеет более низкий показатель преломления ) обычно изготавливаются из высококачественного кварцевого стекла, хотя обе они могут быть также изготовлены из пластика. Соединение двух оптических волокон выполняется сваркой плавлением или механическим соединением и требует специальных навыков и технологии соединения из-за микроскопической точности, необходимой для совмещения сердцевин волокна. [24]

Два основных типа оптических волокон, используемых в оптической связи, включают многомодовые оптические волокна и одномодовые оптические волокна . Многомодовое оптическое волокно имеет большую сердцевину (≥ 50 микрометров ), что позволяет подключать к нему менее точные и более дешевые передатчики и приемники, а также более дешевые разъемы. Однако многомодовое волокно вносит многомодовые искажения , которые часто ограничивают полосу пропускания и длину канала. Кроме того, из-за более высокого содержания примесисодержание, многомодовые волокна обычно дороги и демонстрируют более высокое затухание. Сердцевина одномодового волокна меньше (<10 микрометров) и требует более дорогих компонентов и методов соединения, но позволяет использовать гораздо более длинные линии с более высокими характеристиками. Предлагаются как одномодовые, так и многомодовые волокна разных марок.

Сравнение марок волокна [25]
MMF FDDI
62,5 / 125 мкм
(1987)		MMF OM1
62,5 / 125 мкм
(1989)		MMF OM2
50/125 мкм
(1998)		MMF OM3
50/125 мкм
(2003)		MMF OM4
50/125 мкм
(2008 г.)		MMF OM5
50/125 мкм
(2016)		SMF OS1
9/125 мкм
(1998)		SMF OS2
9/125 мкм
(2000)
160 МГц · км
@ 850 нм		200 МГц · км
@ 850 нм		500 МГц · км
@ 850 нм		1500 МГц · км
@ 850 нм		3500 МГц · км
@ 850 нм		3500 МГц · км
при 850 нм и
1850 МГц · км
при 950 нм		1 дБ / км
при
1300/1550 нм		0,4 дБ / км
при
1300/1550 нм

Чтобы упаковать волокно в коммерчески жизнеспособный продукт, на него обычно наносят защитное покрытие с использованием ультрафиолетовых (УФ) светоотверждаемых акрилатных полимеров , затем соединяют оптоволоконными соединителями и, наконец, собирают в кабель. После этого его можно проложить в земле, а затем пропустить через стены здания и развернуть по воздуху аналогично медным кабелям. Эти волокна после развертывания требуют меньшего обслуживания, чем обычные витые пары. [26]

Для передачи данных под водой на большие расстояния используются специальные кабели, например, трансатлантический кабель связи . Новые (2011–2013 гг.) Кабели, эксплуатируемые коммерческими предприятиями ( Emerald Atlantis , Hibernia Atlantic ), обычно имеют четыре жилы волокна и пересекают Атлантику (Нью-Йорк-Лондон) за 60–70 мс. Стоимость каждого такого кабеля в 2011 году составляла около 300 миллионов долларов. Источник: The Chronicle Herald .

Другой распространенной практикой является объединение множества волоконно-оптических жил в кабель для передачи электроэнергии на большие расстояния . Это эффективно использует права на передачу электроэнергии, гарантирует, что энергетическая компания может владеть и контролировать оптоволокно, необходимое для мониторинга своих собственных устройств и линий, эффективно защищена от несанкционированного доступа и упрощает развертывание технологии интеллектуальных сетей .

Усиление [ править ]

Основная статья: Оптический усилитель

Расстояние передачи волоконно-оптической системы связи традиционно ограничивалось затуханием в волокне и искажением волокна. Эти проблемы были устранены с помощью оптоэлектронных повторителей. Эти ретрансляторы преобразуют сигнал в электрический сигнал, а затем используют передатчик для повторной отправки сигнала с более высокой интенсивностью, чем было получено, тем самым противодействуя потерям, понесенным в предыдущем сегменте. Из-за высокой сложности современных мультиплексированных сигналов с разделением по длине волны. Учитывая тот факт, что их нужно было устанавливать примерно раз в 20 км (12 миль), стоимость этих ретрансляторов очень высока.

Альтернативный подход заключается в использовании оптических усилителей, которые непосредственно усиливают оптический сигнал без необходимости преобразования сигнала в электрическую область. Один из распространенных типов оптических усилителей называется усилителем на волокне, легированном эрбием, или EDFA. Они изготавливаются путем легирования отрезка волокна редкоземельным минералом эрбием и накачки его светом лазера с более короткой длиной волны, чем сигнал связи (обычно 980  нм ). EDFA обеспечивают усиление в диапазоне ITU C на длине волны 1550 нм, что близко к минимуму потерь для оптического волокна.

Оптические усилители имеют несколько существенных преимуществ перед электрическими повторителями. Во-первых, оптический усилитель может одновременно усиливать очень широкий диапазон, который может включать сотни отдельных каналов, устраняя необходимость демультиплексирования сигналов DWDM на каждом усилителе. Во-вторых, оптические усилители работают независимо от скорости передачи данных и формата модуляции, позволяя сосуществовать нескольким скоростям передачи данных и форматам модуляции и позволяя повысить скорость передачи данных системы без необходимости замены всех повторителей. В-третьих, оптические усилители намного проще репитера с такими же возможностями и, следовательно, значительно более надежны. Оптические усилители в значительной степени заменили повторители в новых установках, хотя электронные повторители по-прежнему широко используются в качестве транспондеров для преобразования длины волны.

Мультиплексирование с разделением по длине волны [ править ]

Основная статья: Мультиплексирование с разделением по длине волны

Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) - это метод передачи нескольких каналов информации по одному оптическому волокну путем отправки нескольких световых лучей с разными длинами волн через волокно, каждый из которых модулируется отдельным информационным каналом. Это позволяет увеличить доступную пропускную способность оптических волокон. Для этого требуется мультиплексор с разделением по длине волны в передающем оборудовании и демультиплексор (по сути, спектрометр ) в приемном оборудовании. Решетки с решетчатыми волноводами обычно используются для мультиплексирования и демультиплексирования в WDM. Используя коммерчески доступную технологию WDM, полосу пропускания волокна можно разделить на 160 каналов [27] для поддержки комбинированной скорости передачи данных в диапазоне 1,6Тбит / с .

Параметры [ править ]

Произведение между шириной полосы и расстоянием [ править ]

Поскольку эффект дисперсии увеличивается с увеличением длины волокна, волоконная система передачи часто характеризуется произведением ширины полосы на расстояние , которое обычно выражается в МГц · км. Это значение является продуктом ширины полосы пропускания и расстояния, поскольку существует компромисс между шириной полосы сигнала и расстоянием, на которое он может быть передан. Например, обычное многомодовое волокно с произведением ширины полосы на расстояние 500 МГц · км может передавать сигнал 500 МГц на 1 км или сигнал 1000 МГц на 0,5 км.

Скорость записи [ править ]

Каждое волокно может нести множество независимых каналов, в каждом из которых используется своя длина волны ( мультиплексирование с разделением по длине волны ). Чистая скорость передачи данных (скорость передачи данных без служебных байтов) на волокно - это скорость передачи данных в каждом канале, уменьшенная на служебные данные прямого исправления ошибок (FEC), умноженная на количество каналов (обычно до восьмидесяти в коммерческих плотных системах WDM по состоянию на 2008 г. ).

Стандартные оптоволоконные кабели [ править ]

Ниже приводится краткое изложение современных исследований с использованием стандартных одномодовых одножильных одножильных волоконно-оптических кабелей телекоммуникационного уровня.

ГодОрганизацияЭффективная скоростьКаналы WDMСкорость на каналРасстояние
2009 г.Alcatel-Lucent [28]15,5 Тбит / с155100 Гбит / с7000 км.
2010 г.NTT [29]69,1 Тбит / с432171 Гбит / с240 км
2011 г.NEC [30]101,7 Тбит / с370273 Гбит / с164 км
2011 г.КОМПЛЕКТ [31] [32]26 Тбит / с33677 Гбит / с50 км
2016 г.BT и Huawei [33]5,6 Тбит / с
28 год200 Гбит / соколо 140 км?
2016 г.Nokia Bell Labs , Deutsche Telekom и Мюнхенский технический университет [34]1 Тбит / с
11 Тбит / с
2016 г.Nokia-Alcatel-Lucent [35]65 Тбит / с
6600 км.
2017 г.BT и Huawei [36]11,2 Тбит / с
28 год400 Гбит / с250 км
2020 г.RMIT, Университеты Монаша и Суинберна [37] [38]39,0 Тбит / с160244 Гбит / с76,6 км

Результат Nokia / DT / TUM 2016 года примечателен, поскольку это первый результат, приближающийся к теоретическому пределу Шеннона .

Результаты 2011 KIT и 2020 RMIT / Monash / Swinburne примечательны тем, что для управления всеми каналами использовался один источник.

Специализированные кабели [ править ]

Ниже приводится краткое изложение современных исследований с использованием специализированных кабелей, которые позволяют осуществлять пространственное мультиплексирование, использовать специализированные трехрежимные оптоволоконные кабели или аналогичные специализированные оптоволоконные кабели.

ГодОрганизацияЭффективная скоростьКол-во режимов распространенияКол-во ядерКаналы WDM (на ядро)Скорость на каналРасстояние
2011 г.NICT [30]109,2 Тбит / с7
2012 г.NEC , Corning [39]1,05 Пбит / с1252,4 км
2013Саутгемптонский университет [40]73,7 Тбит / с1 (полый)3x96
(режим DM) [41]		256 Гбит / с310 кв.м.
2014 г.Технический университет Дании [42]43 Тбит / с71045 км
2014 г.Технологический университет Эйндховена (TU / e) и Университет Центральной Флориды (CREOL) [43]255 Тбит / с750~ 728 Гбит / с1 км
2015 г.NICT , Sumitomo Electric и RAM Photonics [44]2,15 Пбит / с22402 (диапазоны C + L)243 Гбит / с31 км
2017 г.NTT [45]1 Пбит / содиночный режим3246680 Гбит / с205,6 км
2017 г.KDDI Research и Sumitomo Electric [46]10,16 Пбит / с6 режимов19739 (диапазоны C + L)120 Гбит / с11,3 км
2018 г.NICT [47]159 Тбит / стрехрежимный1348414 Гбит / с1045 км

Результат NICT 2018 примечателен тем, что побил рекорд пропускной способности при использовании одножильного кабеля, то есть без использования пространственного мультиплексирования .

Новые техники [ править ]

Исследования DTU, Fujikura и NTT примечательны тем, что команде удалось снизить энергопотребление оптики примерно до 5% по сравнению с более распространенными технологиями, что может привести к новому поколению очень энергоэффективных оптических компонентов.

ГодОрганизацияЭффективная скоростьКоличество режимов распространенияКол-во ядерКаналы WDM (на ядро)Скорость на каналРасстояние
2018 г.Хао Ху и др. (DTU, Fujikura и NTT) [48]768 Тбит / с
(661 Тбит / с)		Одиночный режим3080320 Гбит / с

В ходе исследований, проведенных Университетом RMIT в Мельбурне, Австралия, было разработано нанофотонное устройство, в котором достигнуто 100-кратное увеличение скорости оптоволоконного кабеля, достигаемой по току, за счет использования технологии витого света. [49]Этот метод передает данные о световых волнах, которые были скручены в спиральную форму для дальнейшего увеличения пропускной способности оптического кабеля, этот метод известен как орбитальный угловой момент (OAM). В нанофотонном устройстве используются ультратонкие топологические нанолисты для измерения доли миллиметра скрученного света, наноэлектронное устройство встроено в разъем, размер которого меньше размера USB-разъема, он легко вставляется в конец оптоволоконного кабеля. Устройство также можно использовать для получения квантовой информации, отправляемой через искаженный свет, вероятно, оно будет использоваться в новом диапазоне исследований квантовой связи и квантовых вычислений. [50]

Дисперсия [ править ]

Для современного стеклянного оптического волокна максимальное расстояние передачи ограничено не прямым поглощением материала, а несколькими типами дисперсии или распространением оптических импульсов при их прохождении по волокну. Дисперсия в оптических волокнах вызвана множеством факторов. Интермодальная дисперсия , вызванная разной осевой скоростью различных поперечных мод, ограничивает характеристики многомодового волокна . Поскольку одномодовое волокно поддерживает только одну поперечную моду, интермодальная дисперсия устраняется.

В одномодовом волокне характеристики в первую очередь ограничиваются хроматической дисперсией (также называемой дисперсией групповой скорости ), которая возникает из-за того, что показатель стекла незначительно меняется в зависимости от длины волны света, а свет от реальных оптических передатчиков обязательно имеет ненулевую спектральную ширину ( из-за модуляции). Поляризационная модовая дисперсия , еще один источник ограничения, возникает потому, что, хотя одномодовое волокно может поддерживать только одну поперечную моду, оно может переносить эту моду с двумя разными поляризациями, а небольшие дефекты или искажения в волокне могут изменять скорости распространения для двух поляризации. Это явление называется двулучепреломлением волокна, и ему можно противодействовать.оптическое волокно с сохранением поляризации . Дисперсия ограничивает полосу пропускания волокна, поскольку расширяющийся оптический импульс ограничивает скорость, с которой импульсы могут следовать друг за другом по волокну и при этом оставаться различимыми на приемнике.

Некоторая дисперсия, особенно хроматическая дисперсия, может быть устранена с помощью «компенсатора дисперсии». Это работает за счет использования специально подготовленного отрезка волокна, имеющего дисперсию, противоположную дисперсии, создаваемой передающим волокном, и это усиливает импульс, так что он может быть правильно декодирован электроникой.

Затухание [ править ]

Затухание в волокне , которое требует использования систем усиления, вызвано комбинацией поглощения материала , рэлеевского рассеяния , рассеяния Ми и потерь в соединении. Хотя поглощение материала для чистого кремнезема составляет всего около 0,03 дБ / км (современное волокно имеет затухание около 0,3 дБ / км), примеси в исходных оптических волокнах вызвали ослабление около 1000 дБ / км. Другие формы затухания вызваны физическими нагрузками на волокно, микроскопическими колебаниями плотности и несовершенными методами сращивания. [51]

Окна передачи [ править ]

Каждый эффект, который способствует ослаблению и дисперсии, зависит от длины оптической волны. Есть диапазоны длин волн (или окна), где эти эффекты наиболее слабые, и они наиболее благоприятны для передачи. Эти окна были стандартизированы, и в настоящее время определены следующие диапазоны: [52]

ГруппаОписаниеДиапазон длин волн
Группа OоригиналОт 1260 до 1360 нм
Группа EрасширенныйОт 1360 до 1460 нм
Группа Sкороткие волныОт 1460 до 1530 нм
Группа Cобычное («эрбиевое окно»)От 1530 до 1565 нм
L группадлинные волныОт 1565 до 1625 нм
Группа Uсверхдлинные волныОт 1625 до 1675 нм

Обратите внимание, что эта таблица показывает, что современная технология смогла соединить второе и третье окна, которые изначально не пересекались.

Исторически под полосой O использовалось окно, называемое первым окном, на длине волны 800–900 нм; однако потери в этой области велики, поэтому это окно используется в основном для связи на короткие расстояния. Текущие нижние окна (O и E) около 1300 нм имеют гораздо меньшие потери. Эта область имеет нулевую дисперсию. Наиболее широко используются средние окна (S и C) около 1500 нм. В этой области самые низкие потери на затухание и самый большой радиус действия. У него есть некоторая дисперсия, поэтому для ее устранения используются устройства компенсации дисперсии.

Регенерация [ править ]

Когда линия связи должна охватывать большее расстояние, чем способна существующая оптоволоконная технология, сигнал должен быть восстановлен в промежуточных точках линии с помощью оптических повторителей связи . Ретрансляторы существенно увеличивают стоимость системы связи, поэтому разработчики системы стараются минимизировать их использование.

Последние достижения в области волоконной и оптической связи снизили деградацию сигнала до такой степени, что регенерация оптического сигнала требуется только на расстояниях в сотни километров. Это значительно снизило стоимость оптических сетей, особенно на подводных участках, где стоимость и надежность ретрансляторов являются одним из ключевых факторов, определяющих производительность всей кабельной системы. Основными достижениями, способствовавшими этим улучшениям производительности, является управление дисперсией, которое стремится сбалансировать эффекты дисперсии с нелинейностью; и солитоны , которые используют нелинейные эффекты в волокне для обеспечения распространения без дисперсии на большие расстояния.

Последняя миля [ править ]

Основная статья: Последняя миля

Хотя волоконно-оптические системы превосходны в приложениях с высокой пропускной способностью, оптическое волокно медленно достигает своей цели по оптоволокну до помещения или для решения проблемы « последней мили» . Однако за последнее десятилетие количество развертываний FTTH значительно увеличилось, и, по прогнозам, в ближайшем будущем они будут обслуживать еще миллионы абонентов. В Японии, например, EPON в значительной степени заменил DSL в качестве источника широкополосного Интернета. KT из Южной Кореи также предоставляет услугу FTTH.(Fiber To The Home), который обеспечивает оптоволоконное соединение с домом абонента. Крупнейшие развертывания FTTH находятся в Японии, Южной Корее и Китае. Сингапур начал внедрение своей полностью оптоволоконной общенациональной широкополосной сети нового поколения (Next Gen NBN), которую планируется завершить в 2012 году и которую устанавливает OpenNet. С момента начала развертывания услуг в сентябре 2010 года покрытие сети в Сингапуре достигло 85% по всей стране.

В США Verizon Communications предоставляет услугу FTTH под названием FiOS для выбора рынков с высоким ARPU (средний доход на пользователя) в пределах своей существующей территории. Другой крупный выживший ILEC (или действующий оператор местной связи), AT&T, использует услугу FTTN (Fiber To The Node) под названием U-verse с витой парой до дома. Их конкуренты MSO используют FTTN с коаксиальным кабелем с использованием HFC . Все основные сети доступа используют оптоволокно для большей части расстояния от сети поставщика услуг до потребителя.

Глобально доминирующей технологией сети доступа является EPON (пассивная оптическая сеть Ethernet). В Европе и среди телекоммуникационных компаний в США BPON (широкополосная PON на базе ATM) и GPON (Gigabit PON) уходят корнями в подконтрольные им организации по стандартизации FSAN (Full Service Access Network) и ITU-T.

Сравнение с электрической передачей [ править ]

Мобильная лаборатория сращивания оптоволоконных кабелей, используемая для доступа и сращивания подземных кабелей
Открылся подземный корпус для сращивания оптоволоконных кабелей.

Выбор между оптоволоконной и электрической (или медной ) передачей для конкретной системы делается на основе ряда компромиссов. Оптическое волокно обычно выбирается для систем, требующих большей полосы пропускания или покрывающих большие расстояния, чем может вместить электрическая кабельная разводка.

Основными преимуществами волокна являются его исключительно низкие потери (позволяющие большие расстояния между усилителями / повторителями), отсутствие токов заземления и других паразитных сигналов и проблем с питанием, характерных для длинных параллельных электрических проводов (из-за его зависимости от света, а не электричества для передачи и диэлектрической природы оптоволокна), а также его изначально высокой пропускной способности. Для замены одного оптоволоконного кабеля с высокой пропускной способностью потребуются тысячи электрических линий. Еще одним преимуществом волокон является то, что даже при прокладке рядом друг с другом на большие расстояния волоконно-оптические кабели практически не испытывают перекрестных помех , в отличие от некоторых типов линий электропередачи . Волокно может быть установлено в зонах с высокимэлектромагнитные помехи (EMI), например, рядом с линиями электроснабжения, линиями электропередач и железнодорожными путями. Неметаллические полностью диэлектрические кабели также идеально подходят для областей с высокой вероятностью ударов молнии.

Для сравнения, в то время как для однопроводных медных систем голосового качества длиной более пары километров для удовлетворительной работы требуются ретрансляторы линейных сигналов, для оптических систем нет ничего необычного в том, чтобы преодолевать расстояние более 100 километров (62 мили) без активных или пассивная обработка. Одномодовые оптоволоконные кабели обычно доступны длиной 12 км (7,5 миль), что сводит к минимуму количество сращиваний, необходимых для длинного кабеля. Доступно многомодовое волокно длиной до 4 км, хотя промышленные стандарты требуют только 2 км непрерывных линий.

На малых расстояниях и в приложениях с относительно низкой пропускной способностью часто предпочтительна электрическая передача, поскольку

  • Более низкая стоимость материала, когда не требуются большие количества
  • Более низкая стоимость передатчиков и приемников
  • Способность передавать электроэнергию, а также сигналы (в правильно спроектированных кабелях)
  • Простота эксплуатации преобразователей в линейном режиме.

Оптические волокна сложнее и дороже сращивать, чем электрические проводники. А при более высоких мощностях оптические волокна подвержены плавлению волокон , что приводит к катастрофическому разрушению сердцевины волокна и повреждению компонентов передачи. [53]

Из-за этих преимуществ электрической передачи оптическая связь не является обычным явлением в приложениях с короткой коробкой, объединительной платой или от микросхемы к микросхеме; однако оптические системы таких масштабов были продемонстрированы в лаборатории.

В определенных ситуациях оптоволокно может использоваться даже для коротких расстояний или приложений с низкой пропускной способностью из-за других важных особенностей:

  • Устойчивость к электромагнитным помехам, включая ядерные электромагнитные импульсы .
  • Высокое электрическое сопротивление , что делает его безопасным для использования рядом с высоковольтным оборудованием или между зонами с разными потенциалами заземления .
  • Меньший вес - важно, например, в самолетах.
  • Отсутствие искр - важно в средах с горючими или взрывоопасными газами. [54]
  • Не излучает электромагнитное излучение, и его трудно перехватить, не прерывая сигнал, что важно в средах с высокой степенью защиты.
  • Гораздо меньший размер кабеля - важно там, где длина пути ограничена, например, при подключении к сети существующего здания, где можно просверлить меньшие каналы и сэкономить место в существующих кабельных каналах и лотках.
  • Устойчивость к коррозии из-за неметаллической среды передачи

Волоконно-оптические кабели могут быть проложены в зданиях с тем же оборудованием, которое используется для прокладки медных и коаксиальных кабелей, с некоторыми изменениями из-за небольшого размера и ограниченного натяжения и радиуса изгиба оптических кабелей. Оптические кабели обычно могут быть проложены в системах воздуховодов на расстоянии 6000 метров или более в зависимости от состояния воздуховода, компоновки системы воздуховодов и техники установки. Более длинные кабели можно намотать в промежуточной точке и при необходимости протянуть дальше в систему воздуховодов.

Руководящие стандарты [ править ]

Чтобы различные производители могли разрабатывать компоненты, которые совместимы с оптоволоконными системами связи, был разработан ряд стандартов. Международный союз электросвязи издает несколько стандартов , связанных с характеристиками и производительностью самих волокон, в том числе

  • ITU-T G.651 , "Характеристики многомодового волоконно-оптического кабеля с градиентным индексом преломления 50/125 мкм"
  • ITU-T G.652 , «Характеристики одномодового оптоволоконного кабеля»

Другие стандарты определяют критерии производительности для волокна, передатчиков и приемников, которые должны использоваться вместе в соответствующих системах. Вот некоторые из этих стандартов:

  • 100 Гбит Ethernet
  • 10 Гбит Ethernet
  • Fibre Channel
  • Гигабитный Ethernet
  • HIPPI
  • Синхронная цифровая иерархия
  • Синхронная оптическая сеть
  • Оптическая транспортная сеть (OTN)

TOSLINK - это наиболее распространенный формат цифрового аудиокабеля, использующий пластиковое оптическое волокно для подключения цифровых источников к цифровым приемникам .

См. Также [ править ]

  • Темное волокно
  • Волокно до x
  • Оптическая связь в свободном пространстве
  • Теория информации
  • Кабель подводной связи
  • Пассивная оптическая сеть
  • Мультиплексирование с разделением по пространству

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Понимание длин волн в волоконной оптике" . www.thefoa.org . Проверено 16 декабря 2019 .
  2. ^ Будущие тенденции в оптоволоконной связи (PDF) . WCE, Лондон, Великобритания. 2 июля 2014 г. ISBN  978-988-19252-7-5.
  3. ^ «Как работает волоконная оптика». https://computer.howstuffworks.com/fiber-optic4.htm . Как это работает. Проверено 27 мая 2020.
  4. ^ «Каковы основные элементы оптоволоконной системы связи?» https://www.fibreoptic.com.au/basic-elements-fibre-optic-communication-system/ . FOS. Проверено 27 мая 2020.
  5. ^ «Пресс-релиз: Alcatel-Lucent Bell Labs объявляет новый рекорд оптической передачи и преодолевает барьер в 100 петабит в секунду на километр» . Alcatel-Lucent. 28 сентября 2009 года Архивировано из оригинального 18 октября 2009 года.
  6. ^ Alwayn, Вивек (23 апреля 2004). «Волоконно-оптические технологии». Проектирование и реализация оптических сетей . Cisco Press . ISBN 978-1-58705-105-0. Проверено 8 августа 2020 .
  7. ↑ Якоби, Митч (16 марта 2020 г.). «По мере роста спроса на телекоммуникационные услуги необходимо будет повышать уровень оптических волокон» . Новости химии и машиностроения . Проверено 27 мая 2020 года .
  8. ^ "Руководство по волоконной оптике и кабелям разрешений" . Ассоциация волоконной оптики . Проверено 22 декабря 2015 года .
  9. ^ Эдвин Конвей (2019). Принципы и практика оптоволоконной связи . Стерлинг Биографии. Электронные научные ресурсы. п. 57. ISBN 9781839472374.
  10. ^ Мэри Кей Карсон (2007). Александр Грэм Белл: дать голос миру . Стерлинг Биографии. Нью-Йорк: Стерлинг Паблишинг. стр.  76 -78. ISBN  978-1-4027-3230-0.
  11. ↑ Александр Грэм Белл (октябрь 1880 г.). «О производстве и воспроизведении звука светом» . Американский журнал науки . Третья серия. XX (118): 305–324. Bibcode : 1880AmJS ... 20..305B . DOI : 10.2475 / ajs.s3-20.118.305 . S2CID 130048089 .  также опубликовано как «Селен и фотофон» в журнале « Nature» , сентябрь 1880 года.
  12. ^ Бхатт, Джайминь; Джонс, Адам; Фоли, Стивен; Шах, Захир; Мэлоун, Питер; Фосетт, Дерек; Кумар, Сунил (27 октября 2010 г.). «Гарольд Гораций Хопкинс: краткая биография» . BJUI International . 106 (10): 1425–1428. DOI : 10.1111 / j.1464-410X.2010.09717.x . PMID 21049584 . S2CID 36285370 .  
  13. ^ Нишизав, Дзюнъить и Суты, Кен (2004). «Генерация терагерцовых волн и усиление света с использованием рамановского эффекта» . In Bhat, KN & DasGupta, Amitava (ред.). Физика полупроводниковых приборов . Нью-Дели, Индия: Издательство Нароса. п. 27. ISBN 978-81-7319-567-9.
  14. ^ «Оптическое волокно» . Сендай Новый . Архивировано из оригинального 29 сентября 2009 года . Проверено 5 апреля 2009 года .
  15. ^ «Новая медаль награждает японского лидера индустрии микроэлектричества» . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике .
  16. ^ Тейлор, Ник (2007). Лазер: изобретатель, лауреат Нобелевской премии, Тридцатилетняя патентная война (переиздание). Вселенная. С. 169–171. ISBN 9780595465286.
  17. ^ <Buzzelli, S., et al. « Полевые эксперименты с оптическим волокном в Италии: COS1, COS2 и COS3 / FOSTER ». Международная конференция по коммуникациям. Сиэтл. 1980 г.
  18. Перейти ↑ Rigby, P. (2014). Три десятилетия инноваций. Световая волна, 31 (1), 6–10.
  19. ^ «14 Тбит / с по одному оптическому волокну: успешная демонстрация самой большой емкости в мире» . Пресс-релиз . NTT. 29 сентября 2006 . Проверено 17 июня 2011 года .
  20. ^ "Сверхбыстрые сети, готовящиеся к развертыванию". Природа Фотоника . 4 (3): 144. Март 2010. Bibcode : 2010NaPho ... 4..144. . DOI : 10.1038 / nphoton.2010.23 . ISSN 1749-4885 . 
  21. ^ Berenguer, PW; Nölle, M .; Molle, L .; Раман, Т .; Неаполь, А .; Schubert, C .; Фишер, Дж. К. (2016). «Нелинейное цифровое предыскажение компонентов передатчика». Журнал Lightwave Technology . 34 (8): 1739–1745. Bibcode : 2016JLwT ... 34.1739B . DOI : 10,1109 / JLT.2015.2510962 . S2CID 47550517 - через IEEE Xplore. 
  22. ^ Khanna, G .; Spinnler, B .; Calabro, S .; De Man, E .; Ханик, Н. (2016). «Надежный адаптивный метод предыскажений для передатчиков оптической связи». Письма IEEE Photonics Technology Letters . 28 (7): 752–755. Bibcode : 2016IPTL ... 28..752K . DOI : 10,1109 / LPT.2015.2509158 . S2CID 6740310 - через IEEE Xplore. 
  23. ^ Дутель, Т .; Hermann, P .; Schiel, J .; Фладгер, CRS; Bisplinghoff, A .; Купфер, Т. (2016). «Определение характеристик и предварительное искажение линейных и нелинейных искажений передатчика для приложений PM-64QAM» . 42-я Европейская конференция и выставка по оптической связи (ECOC) : 785–787 - через IEEE Xplore.
  24. ^ Оптоволокно сломается, если его слишком сильно согнуть.Алвейн, Вивек (2004-04-23). «Сращивание» . Волоконно-оптические технологии . Cisco Systems . Проверено 31 декабря 2006 .
  25. ^ Чарльз Э. Сперджен (2014). Ethernet: Полное руководство (2-е изд.). O'Reilly Media. ISBN 978-1-4493-6184-6.
  26. ^ "Что в доменном имени?" . ДоменМаркет. Архивировано из оригинала на 2007-09-27.
  27. ^ Infinera представляет New Line System архивации 2010-01-15 в Вайбак Machine прессрелиз Infinera Corp, Retrieved 2009-08-26
  28. ^ "Alcatel-Lucent Bell Labs объявляет новый рекорд оптической передачи и преодолевает барьер в 100 петабит в секунду на километр" (пресс-релиз). Alcatel-Lucent. 2009-10-28. Архивировано из оригинала на 2013-07-18.
  29. ^ «Мировой рекорд пропускной способности 69 терабит для оптической передачи по одному оптическому волокну» (пресс-релиз). NTT. 2010-03-25 . Проверено 3 апреля 2010 .
  30. ^ a b Hecht, Джефф (2011-04-29). «Сверхбыстрая волоконная оптика установила новый рекорд скорости» . Новый ученый . 210 (2809): 24. Bibcode : 2011NewSc.210R..24H . DOI : 10.1016 / S0262-4079 (11) 60912-3 . Проверено 26 февраля 2012 .
  31. ^ «Лазер передает рекордную скорость передачи данных через оптоволокно» . BBC. 2011-05-22.
  32. ^ Hillerkuss, D .; Schmogrow, R .; Schellinger, T .; и другие. (2011). «26 TBIT сек -1 линейной скорость передачи супер-канал , используя все-оптические быстрое преобразование Фурья обработки». Природа Фотоника . 5 (6): 364. Bibcode : 2011NaPho ... 5..364H . DOI : 10.1038 / NPHOTON.2011.74 .
  33. ^ «Пробная версия BT 5.6Tbps на одном оптоволокне и 2Tbps на Live Core Link» . ISPreview. 2016-05-25 . Проверено 30 июня 2018 .
  34. ^ «Ученые успешно продвигают оптоволоконные передачи близко к пределу Шеннона» . ISPreview. 2016-09-19 . Проверено 30 июня 2018 .
  35. ^ «65 Тбит / с по одному волокну: Nokia устанавливает новый рекорд скорости подводного кабеля» . ARS Technica. 2016-12-10 . Проверено 30 июня 2018 .
  36. ^ «BT Labs обеспечивает сверхэффективный терабитный« суперканал » » . BT. 2017-06-19 . Проверено 3 августа 2018 .
  37. ^ «Исследователи только что зафиксировали самую высокую в мире скорость интернета с использованием одного оптического чипа» . www.rmit.edu.au. 2020-05-22 . Проверено 23 мая 2020 .
  38. ^ «Сверхплотная оптическая передача данных по стандартному оптоволокну с одним источником чипа» . Природа. 2020-05-22 . Проверено 23 мая 2020 .
  39. ^ "NEC и Corning достигли петабитной оптической передачи" . Optics.org. 2013-01-22 . Проверено 23 января 2013 .
  40. ^ «Большие данные, теперь со скоростью света» . Новый ученый. 2013-03-30 . Проверено 3 августа 2018 .
  41. ^ "Исследователи создают оптоволоконную сеть, которая работает со скоростью 99,7%, побив рекорды скорости и задержки - ExtremeTech" . 25 марта 2013 г.
  42. ^ "Один лазер и кабель обеспечивают оптоволоконную скорость 43 Тбит / с" . ISPreview. 2014-07-03 . Проверено 30 июня 2018 .
  43. ^ «255 Тбит / с: самая быстрая сеть в мире может передавать весь интернет-трафик по одному волокну» . ExtremeTech. 2014-10-27 . Проверено 30 июня 2018 .
  44. ^ "Реализация мирового рекорда оптоволоконной пропускной способности передачи 2,15 Пбит / с" . НИКТ. 2015-10-13 . Проверено 25 августа 2018 .
  45. ^ "Передача по оптоволокну один петабит в секунду на рекордном расстоянии 200 км" (PDF) . NTT. 2017-03-23 . Проверено 30 июня 2018 .
  46. ^ «Успех сверхвысокой пропускной способности оптоволоконной передачи, побивший мировой рекорд в пять раз и достигший 10 Петабит в секунду» (PDF) . Global Sei. 2017-10-13 . Проверено 25 августа 2018 .
  47. ^ «Исследователи в Японии« побили рекорд передачи »на 1045 км с использованием трехмодового оптического волокна» . fibre-systems.com. 2018-04-16 . Проверено 30 июня 2018 .
  48. ^ Ху, Хао; Да Рос, Франческо; Пу, Минхао; Е, Фейхун; Ингерслев, Каспер; Порту да Силва, Эдсон; Нооруззаман, штат Мэриленд; Амма, Йошимичи; Сасаки, Юске; Мизуно, Такаяки; Миямото, Ютака; Оттавиано, Луиза; Семенова, Елизавета; Гуань, Пэнъю; Зибар, Дарко; Галили, Михаил; Ивинд, Крестен; Мориока, Тошио; Оксенлёве, Лейф К. (2 июля 2018 г.). «Частотная гребенка на основе кристалла с одним источником, обеспечивающая экстремальную параллельную передачу данных» (PDF) . Природа Фотоника . Nature Photonics (том 12, страницы 469–473). 12 (8): 469–473. Bibcode : 2018NaPho..12..469H . DOI : 10.1038 / s41566-018-0205-5 . S2CID 116723996 .  
  49. ^ «Революционная новая технология может позволить увеличить скорость интернета в 100 раз за счет использования скрученных световых лучей» . Phys.org. 2018-10-24 . Проверено 25 октября 2018 .
  50. ^ Юэ, Цзэнцзи; Рен, Хаоран; Вэй, Шибяо; Линь, Цзяо; Гу, Мин (2018-10-24). «Нанометрия углового момента в ультратонкой плазмонной топологической пленке изолятора» . Nature Communications . Nature Communications (том 9, номер статьи: 4413). 9 (1): 4413. Bibcode : 2018NatCo ... 9.4413Y . DOI : 10.1038 / s41467-018-06952-1 . PMC 6200795 . PMID 30356063 .  
  51. ^ «ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЕЕ РОЛЬ В ИНФОРМАЦИОННОЙ РЕВОЛЮЦИИ» . user.eng.umd.edu .
  52. ^ Paschotta, д - р Рюдигер. «Волоконно-оптические коммуникации» . www.rp-photonics.com .
  53. ^ Ли, ММ; Дж. М. Рот; Т.Г. Ульмер; CV Cryan (2006). "Феномен плавкого предохранителя в волокнах, сохраняющих поляризацию на длине волны 1,55 мкм" (PDF) . Конференция по лазерам и электрооптике / Конференция по квантовой электронике и лазерной науке и системные технологии фотонных приложений . бумага JWB66. Оптическое общество Америки . Архивировано из оригинального (PDF) 17 июля 2011 года . Проверено 14 марта 2010 года .
  54. ^ McAulay, Аластер D. (2011). Военная лазерная технология для обороны: технология революционной войны 21-го века . Джон Вили и сыновья. ISBN 9781118019542. Оптические датчики полезны в опасных средах, потому что искры не возникают при разрыве волокна или износе его покрытия.
  • Энциклопедия лазерной физики и техники
  • Волоконно-оптические технологии от Vivek Alwayn
  • Агравал, Говинд П. (2002). Системы оптоволоконной связи . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья . ISBN 978-0-471-21571-4.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Кейзер, Герд. (2011). Волоконно-оптическая связь , 4-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу-Хилл, ISBN 9780073380711 
  • Старший, Джон. (2008). Оптоволоконная связь: принципы и практика , 3-е изд. Прентис Холл. ISBN 978-0130326812 

Внешние ссылки [ править ]

  • Как работает волоконная оптика (Howstuffworks.com)
  • Лазерная и волоконно-оптическая революция
  • Волоконная оптика, от Hyperphysics в Университете штата Джорджия.
  • "Понимание Optical Communications" IBM Redbook
  • FTTx Primer Июль 2008 г.
  • Волоконно-оптическая передача в решениях безопасности и наблюдения
  • Волоконная оптика - Интернет, кабельная и телефонная связь
  • Моделирование волоконно-оптических систем передачи