A száloptikai kommunikáció története

Az ősi idők óta az emberek közötti távolsági kommunikáció iránti kereslet soha nem csökkent. Az idő múlásával, a Beacon -tól a Telegraphig, majd az első koaxiális kábel hivatalos szolgálatáig, 1940 -ben, ezen kommunikációs rendszerek bonyolultsága és pontossága szintén folyamatosan javult. Ezen kommunikációs módszerek mindegyikének megvannak a korlátai. Noha az elektromos jelek felhasználása az információk továbbításához gyors, az átviteli távolsághoz nagyszámú ismétlőt igényel az elektromos jelek könnyű csillapítása miatt; Noha a mikrohullámú kommunikáció felhasználhatja a levegőt közegként, azt a vivőfrekvencia is korlátozza. Az emberek csak a -20} század közepén rájöttek, hogy a fény továbbításához az információk továbbításához számos olyan jelentős előnyt hozhat, amelyek a múltban nem voltak jelen.

Abban az időben azonban nem volt nagyon koherens fényforrás vagy megfelelő közeg az optikai jelek továbbításához, így az optikai kommunikáció mindig is fogalom volt. Csak az 1960 -as években oldotta meg az első problémát. Az 1970-es években a Corning Glass Works kiváló minőségű, alacsony csillapítási optikai szálakat fejlesztett ki a második probléma megoldására. Ebben az időben az optikai szálakban továbbított jelek csillapítása először alacsonyabb volt, mint a 20 db\/km (20 dB\/km) küszöb, amelyet az optikai rost kommunikáció atyja, Gao Kun javasolt, az optikai szálak kommunikációs médiaként bizonyította. Ugyanakkor a Gallium -arzenidet (GAAS) anyagként használó félvezető lézereket szintén feltalálták és széles körben használták a száloptikai kommunikációs rendszerekben, mivel kicsi méretük előnyei vannak. 1976 -ban az első száloptikai kommunikációs rendszer 44,7 Mbit\/s sebességgel született egy földalatti csővezetékben, Atlantában, az USA -ban.

Egy ötéves kutatási és fejlesztési időszak után az első kereskedelmi száloptikai kommunikációs rendszert 1980-ban indították. Ez az első száloptikai kommunikációs rendszer az emberi történelemben, amely Gallium-arzenid lézerrel, 800 nanométer hullámhosszúságú fényforrásként, 45 mb\/s átviteli sebességgel (bit\/másodperc), és a jel javításához szükséges 10 kilométert.

A kereskedelmi száloptikai kommunikációs rendszerek második generációját az 1980 -as évek elején is fejlesztették ki, az INGAAS lézerek felhasználásával 1300 nanométer hullámhosszúsággal. Noha a korai száloptikai kommunikációs rendszereket a diszperziós problémák befolyásolták, az egyirányú rost feltalálása 1981-ben legyőzte ezt a problémát. 1987 -re egy kereskedelmi száloptikai kommunikációs rendszer átviteli sebessége elérte az 1,7 GB\/s -ot, majdnem negyvenszer gyorsabb, mint az első száloptikai kommunikációs rendszer sebessége. Az egyidejű átviteli teljesítmény és a jelcsillapítás problémája szintén jelentősen javult, és az ismétlőt megköveteli, hogy a jelet 50 kilométeres időközönként javítsák. Az 1980 -as évek végén az EDFA születése mérföldkő esemény volt az optikai kommunikáció történetében. Ez lehetővé tette a közvetlen optikai relét a száloptikai kommunikációban, lehetővé téve a távolsági nagy sebességű átvitelt és a DWDM születéséhez.

A harmadik generációs száloptikai kommunikációs rendszer 155 0 nanométer hullámhosszú lézereket használ, mint a fényforrás, és a jelcsillapítás 0. Korábban az optikai kommunikációs rendszerek gallium -arzenid indium -foszfid -lézereket használnak, gyakran impulzus -terjedési problémákat tapasztaltak, ám a tudósok kiváló diszperzióban eltolódott szálakat terveztek ezeknek a problémáknak a megoldására. Ezeknek a szálaknak szinte nulla diszperziója van, amikor 1550 nanométeres fényhullámot továbbítanak, mivel a lézerspektrumot egyetlen hosszanti módra korlátozhatják. Ezek a technológiai áttörések lehetővé tették, hogy a harmadik generációs száloptikai kommunikációs rendszer átviteli sebessége elérje a 2,5 GB\/s-ot, és az ismétlők közötti távolság akár 100 kilométert is elérhet.

A negyedik generációs száloptikai kommunikációs rendszer optikai erősítőket vezet be az ismétlők igényének további csökkentése érdekében. Ezenkívül a hullámhosszú multiplexelés (WDM) technológia szignifikánsan növeli az átviteli sebességet. E két technológia fejlesztése jelentős ugrást eredményezett a száloptikai kommunikációs rendszerek kapacitásában, hathavonta megduplázódva. 2001 -re elérte a meglepő 10 tb\/s sebességet, amely az 1980 -as években 200 -szoros a száloptikai kommunikációs rendszereké. Az utóbbi években az átviteli sebesség tovább növekedett 14 tb\/s -ra, ami 160 kilométerenként csak egy ismétlőt igényel.

Az ötödik generációs száloptikai kommunikációs rendszer fejlődésének középpontjában a multiplexer hullámhosszú működési tartományának kibővítése. A hagyományos hullámhossz -tartomány, közismert nevén „C sáv”, körülbelül 1530 nanométer és 1570 nanométer között van, míg az új sávban a száraz rost alacsony veszteségű sávja 1300 nanométer és 1650 nanométer között terjed ki. Egy másik fejlődő technológia az optikai szolitonok koncepciójának bevezetése, amelyek az optikai szálak nemlineáris hatásait használják annak érdekében, hogy az impulzusok ellenálljanak a diszperziónak és fenntartsák az eredeti hullámformát.

1990 és 2000 között az optikai szálkommunikációs ipar az internetes hab hatása miatt jelentősen növekedett. Ezenkívül néhány feltörekvő hálózati alkalmazás, például a Video On Demand, az internetes sávszélesség növekedését akár a Moore törvény által elvárt integrált áramköri chipek növekedési arányának növekedése is meghaladja. Az internetes hab felrobbantásától 2006 -ig az optikai szálkommunikációs ipar folytatta életét a vállalkozások konszolidációjával és a költségek csökkentésével a kiszervezés révén.