Kiudoptilise suhtluse ajalugu

Alates iidsetest aegadest pole nõudlus inimeste pikamaasuhtluse järele kunagi vähenenud. Aja möödudes majakast kuni Telegraphini ja seejärel 1940. aastal esimese koaksiaalkaabli ametliku teenistuseni on nende sidesüsteemide keerukus ja täpsus pidevalt paranenud. Kuid kõigil neil suhtlusmeetoditel on oma piirid. Ehkki elektriliste signaalide kasutamine teabe edastamiseks on kiire, nõuab ülekandekaugus elektriliste signaalide kerge nõrgenemise tõttu suure hulga kordusi; Ehkki mikrolainekommunikatsioon võib kasutada õhku söötmena, piirab seda ka kandjasagedus. Alles -20 sajandi keskel mõistsid inimesed, et valguse kasutamine teabe edastamiseks võib tuua palju olulisi eeliseid, mida minevikus ei olnud.

Kuid sel ajal polnud optiliste signaalide edastamiseks väga sidusaid valgusallikaid ega sobivaid söötmeid, seega on optiline suhtlus alati olnud kontseptsioon. Alles 1960. aastatel lahendas laser leiutis esimese probleemi. 1970. aastatel arendasid Corning Glass Works teise probleemi lahendamiseks kvaliteetseid, madala nõrgenemisega optilisi kiudu. Sel ajal oli optilistes kiududes edastatud signaalide sumbumine esimest korda madalam kui 20 detsibelli kilomeetri kohta (20 dB\/km) läve, mille on välja pakkunud optilise kiudude kommunikatsiooni isa Gao Kun, mis tõestas optiliste kiudude võimalust kommunikatsioonimeediana. Samal ajal leiutati ka pooljuhtide laserid, mis kasutasid materjaliks galliumraseniidi (GAA -sid) ja kasutati nende väiksuse eelise tõttu ka kiudoptilistes sidesüsteemides. 1976. aastal sündis esimene kiudoptiline sidesüsteem, mille kiirus oli 44,7 Mbit\/s, maa -aluses torustikus USA -s Atlanta.

Pärast viieaastast uurimis- ja arendusperioodi käivitati 1980. aastal esimene kaubanduslik kiudoptiline sidesüsteem. See on esimene inimajaloo kiudoptiline sidesüsteem, mis kasutab galliumraseniidi laserit 800 nanomeetrina lainepikkusega, valgusallikana, ülekandekiirusega 45 MB\/s (bitti sekundis) ja parandavat signaali iga 10 kilomeetrit.

1980ndate aastate alguses töötati välja ka kommertskiudoptiliste sidesüsteemide teine ​​põlvkond, kasutades InGAAS -lasereid lainepikkusega 1300 nanomeetrit. Ehkki dispersiooniprobleemid mõjutasid varaseid kiudoptilisi sidesüsteeme, ületas selle probleemi 1981. aastal ühe režiimiga kiudainete leiutamine. 1987. aastaks oli kaubandusliku kiudoptilise sidesüsteemi ülekandekiirus jõudnud 1,7 GB\/s, mis on peaaegu nelikümmend korda kiirem kui esimese kiudoptilise sidesüsteemi kiirus. Samuti on märkimisväärselt paranenud samaaegse ülekandevõimsuse ja signaali sumbumise probleem, mis nõuab kordajat signaali parandamiseks intervalliga 50 kilomeetrit. 1980ndate lõpus oli EDFA sünd optilise kommunikatsiooni ajaloos verstapost. See võimaldas otsese optilise relee kiudoptilise suhtluse korral, võimaldades pikamaaülekannet võimalikuks ja viies DWDM-i sünnini.

Kolmanda põlvkonna kiudoptiline sidesüsteem kasutab lasereid lainepikkusega 155 0 nanomeetrit kui valgusallikana ja signaali sumbumine on vähenenud nii madalale kui 0. 2 detsiblit kilomeetri kohta (0,2db\/km). Varem esinesid kiudoptilised sidesüsteemid, kus kasutati galliumraseniidi indiumfosfiidlasereid, sageli pulsi levimisprobleeme, kuid teadlased on nende probleemide lahendamiseks kavandanud suurepärased dispersioonimuutud kiud. Nendel kiududel on 1550 nanomeetri valguse lainete edastamisel peaaegu null hajumine, kuna need võivad piirata laserspektrit ühe pikisuunalise režiimiga. Need tehnoloogilised läbimurded on võimaldanud kolmanda põlvkonna kiudoptilise sidesüsteemi ülekandekiirusel jõuda 2,5 GB\/s-ni ja korduste vaheline kaugus võib ulatuda kuni 100 kilomeetrit.

Neljanda põlvkonna kiudoptiline sidesüsteem tutvustab optilisi võimendeid, et veelgi vähendada kordujate vajadust. Lisaks suurendab lainepikkuse jagunemise multipleksimise (WDM) tehnoloogia oluliselt ülekande kiirust. Nende kahe tehnoloogia väljatöötamine on viinud kiudoptiliste sidesüsteemide mahutavuse märkimisväärse hüppeni, kahekordistudes iga kuue kuu tagant. 2001. aastaks oli see saavutanud hämmastava kiiruse 10tb\/s, mis on 200 -kordne kiudoptiliste sidesüsteemide oma 1980ndatel. Viimastel aastatel on ülekandekiirus veelgi suurenenud 14TB\/S -ni, nõudes iga 160 kilomeetri järel ainult ühte kordajat.

Viienda põlvkonna kiudoptilise sidesüsteemi väljatöötamise keskmes on lainepikkuse töövahemiku laiendamine lainepikkuse jagamise multiplekseri. Traditsiooniline lainepikkuse vahemik, mida tavaliselt nimetatakse C -ribaks, on umbes 1530 nanomeetrit kuni 1570 nanomeetrit, samas kui uues ribas kuivkiudude madala kadude riba ulatub 1300 nanomeetrit kuni 1650 nanomeetrit. Veel üks arenev tehnoloogia on optiliste üksikute kontseptsiooni kasutuselevõtt, mis kasutab optiliste kiudude mittelineaarset mõju, et võimaldada impulsside dispersioonile vastu seista ja säilitada oma algset lainekuju.

Aastatel 1990–2000 kasvas optiline kiudude kommunikatsioonitööstus Interneti -vahu mõju tõttu märkimisväärselt. Lisaks sellele muudavad mõned tekkivad võrgurakendused, näiteks video nõudmisel, Interneti -ribalaiuse kasvu isegi transistoride tõusumäära integreeritud ringraja kiibides, mida Moore'i seadused eeldavad. Alates Interneti -vahu lõhkemisest kuni 2006. aastani on optiline kiudude kommunikatsioonitööstus jätkanud oma elu ettevõtete konsolideerimise ja kulude vähendamise kaudu allhanke kaudu.