История оптоволоконной коммуникации

С древних времен спрос на связь между людьми никогда не уменьшается. С течением времени, от маяка до телеграфа, а затем до официальной службы первого коаксиального кабеля в 1940 году, сложность и точность этих систем связи также постоянно улучшались. Однако каждый из этих методов связи имеет свои ограничения. Хотя использование электрических сигналов для передачи информации является быстрым, расстояние передачи потребует большого количества ретрансляторов из -за легкого ослабления электрических сигналов; Хотя микроволновая связь может использовать воздух в качестве среды, она также ограничена частотой носителей. Только в середине -20 век люди поняли, что использование света для передачи информации может принести много существенных преимуществ, которых в прошлом не было.

Тем не менее, в то время не было никаких очень последовательных источников света или подходящих средств массовой информации для передачи оптических сигналов, поэтому оптическая связь всегда была концепцией. Лишь в 1960 -х годах изобретение лазера решило первую проблему. В 1970-х годах работы Corning Glass разработали высококачественные оптические волокна с низким ослаблением для решения второй проблемы. В это время ослабление сигналов, передаваемых в оптических волокнах, впервые было ниже, чем порог на 20 децибел на километр (20 дБ\/км), предлагаемый отцом общения с оптическим волокном, Гао Кун, доказывая возможность оптических волокон в качестве коммуникационной среды. В то же время, полупроводниковые лазеры, использующие арсенид галлия (GAAS) в качестве материала, также были изобретены и широко использованы в волоконно -оптических системах из -за их преимущества небольшого размера. В 1976 году в подземном трубопроводе в Атланте, США, родилась первая система оптоволоконной связи со скоростью 44,7 Мбит\/с.

После пятилетнего периода исследований и разработок в 1980 году была запущена первая система коммерческой коммуникации, в которой была запущена первая система оптоволоконной связи в истории человечества, в которой используется лазер арсенида галлия с длиной волны 800 нанометров в качестве источника света, с частотой передачи 45 МБ\/с (биты на секунду) и требует, чтобы репетитор улучшал каждые 10 Kilometers.

В начале 1980 -х годов также было разработано второе поколение систем коммерческой оптоволоконной связи с использованием лазеров Ingaas с длиной волны 1300 нанометров. Несмотря на то, что на системе ранней оптоволоконной связи были затронуты проблемы дисперсии, на изобретение одномодового волокна в 1981 году преодолело эту проблему. К 1987 году скорость передачи системы коммерческой коммуникации коммерческой оптоволоконной связи достигла 1,7 ГБ\/с, что почти в сорок раз быстрее, чем скорость первой системы оптоволоконной связи. Проблема одновременной мощности передачи и ослабления сигнала также была значительно улучшена, что требует от ретранслятора усиления сигнала с интервалом 50 километров. В конце 1980 -х годов рождение EDFA стало вехой в истории оптического общения. Он позволил прямую оптическую реле в волоконно-оптической связи, что сделало возможной высокоскоростной передачи на большие расстояния и приводя к рождению DWDM.

Система волоконной связи третьего поколения использует лазеры с длиной волны 155 0 нанометров в качестве источника света, а ослабление сигнала было уменьшено до 0. 2 децибел на километр (0,2 дБ\/км). Ранее волоконно -оптические системы связи с использованием арсенида галлия индиевого фосфидного фосфида часто сталкивались с проблемами распределения импульса, но ученые разработали отличные дисперсионные волокна для решения этих проблем. Эти волокна имеют почти нулевую дисперсию при передаче 1550 нанометровых световых волн, поскольку они могут ограничить лазерный спектр одним продольным режимом. Эти технологические прорывы позволили скорости передачи волоконной системы связи третьего поколения достичь 2,5 ГБ\/с, и расстояние между ретрансляторами может достигать 100 километров.

Система оптоволоконной связи четвертого поколения вводит оптические усилители для дальнейшего снижения потребности в ретрансляторах. Кроме того, технология мультиплексирования длина волны (WDM) значительно увеличивает скорость передачи. Разработка этих двух технологий привела к значительному скачке в способности к волоконно -оптической связи, удваившись каждые шесть месяцев. К 2001 году он достиг удивительной скорости 10 ТБ\/с, что в 200 раз больше, чем у систем оптоволоконной связи в 1980 -х годах. В последние годы уровень передачи еще больше увеличился до 14 ТБ\/с, требуя только одного ретранслятора каждые 160 километров.

Основное внимание на разработке системы оптоволоконной связи пятого поколения состоит в том, чтобы расширить диапазон рабочих длина волны мультиплексора длина волны. Традиционный диапазон длины волн, широко известный как «C -полоса», составляет приблизительно между 1530 нанометрами до 1570 нанометров, в то время как низкая полоса сухого волокна в новой полосе простирается до 1300 нанометров до 1650 нанометров. Другая разработанная технология - это введение концепции оптических солитонов, в которой используются нелинейные эффекты оптических волокон, чтобы позволить импульсам противостоять дисперсии и поддерживать их первоначальную форму волны.

С 1990 по 2000 год индустрия оптической оптоволоконной связи значительно выросла из -за воздействия интернет -пены. Кроме того, некоторые появляющиеся сетевые приложения, такие как видео по спросу, делают рост пропускной способности интернет -полосы даже превышать скорость увеличения транзисторов в интегрированных чипах схем, ожидаемого законом Мура. От разрыва интернет -пены до 2006 года индустрия оптической оптоволоконной связи продолжила свою жизнь за счет консолидации предприятий и снижения затрат за счет аутсорсинга.