Q: 현재 단일 모드 광섬유가 여전히 광섬유 전송의 주류 애플리케이션입니까?
A: 예, 다중 코어 광섬유는 비교적 최첨단 시도이며 현재 일부 관련 애플리케이션이 있지만 아직 주류는 아니지만 다음 세대에 가능해질 것입니다.
위의 내용은 OFweek 광통신의 간략한 시작과 광섬유 응용 동향을 주제로 한 Fudan University 정보 과학 및 공학부의 Xiao Limin 씨입니다.
최근 복단대학교 정보과학 및 공학부의 Xiao Limin 연구 그룹은 다중 코어 광섬유 융합 접속 기술 연구에서 중요한 돌파구를 마련했습니다. 우수한 성능을 갖춘 다중 코어 광섬유 코어 간격 변환기를 준비했으며, 세계최초 이기종 다심 광섬유 구현 손실이 적고 혼선이 적은 스플라이싱. Veken Optical Communications에서 축하 메시지를 보냈습니다.
광섬유 통신 전송의 불가피한 발전 추세
현재 클라우드 컴퓨팅, 고화질 비디오, 사물 인터넷 및 5G 통신 시스템의 활발한 발전으로 글로벌 네트워크 트래픽이 크게 증가했습니다. 그러나 일반적인 단일 코어 단일 모드 광섬유 전송은 Shannon 한계에 의해 제한됩니다. 향후 몇 년 동안 광 네트워크의 부진한 성장과 시장의 고대역폭 수요 사이의 모순이 점점 더 심각해질 것이며 광통신 산업에서 시급히 해결해야 할 중요한 문제가 될 것입니다.
미래의 광통신 확장 문제를 해결하기 위해 업계에서 인정하는 단일 섬유 용량을 늘리는 기술 솔루션은 공간 분할 다중화 기술을 사용하는 것입니다. 다중 코어 광섬유, 다중 모드 광섬유 또는 다중 코어 다중 모드 광섬유는 광섬유 통신 전송의 불가피한 발전 추세입니다.
공간 분할 다중화 광섬유 기술의 혁신: 서로 다른 유형의 다중 코어 광섬유 간의 완벽한 광 상호 연결
그림 1. 단일 광섬유 전송 시스템의 용량 개발 동향
멀티 코어 광섬유는 광섬유의 공간 밀도를 효율적으로 높일 수 있으며 해외 인터넷 거대 기업이 선제적으로 적용했습니다.
통신 시장을 선점하고 광섬유의 전송 주파수 대역을 확장하기 위해 이르면 2018년 페이스북과 구글이 케이블의 광섬유 수를 늘리는 방법에 내기를 걸었다.
예를 들어, Google이 1월에 사용한 Dunant 케이블에는 총 용량이 250Tbit/s인 12쌍의 광섬유가 있습니다. 대서양에서 건설 중인 두 개의 네트워크는 16쌍의 광섬유까지 사용하며 350~370 Tbit/s의 전체 용량을 달성할 것으로 예상됩니다.
그리고 최근 10월에 Facebook은 NEC에 24쌍의 광섬유를 사용하는 새로운 대서양 횡단 케이블인 세계 최대 용량의 해저 케이블을 구축하도록 의뢰했습니다. 완공 후에는 세계에서 가장 바쁜 데이터 고속도로에 놓일 것입니다. - 북미와 유럽 사이에서 초당 500TB(약 4,000 Blu-ray 디스크 데이터)라는 기록적인 총 전송 용량을 달성했습니다.
비슷한 시기에 Benjamin J. Puttnam이 이끄는 연구팀은 그의 팀이 데이터를 전송하기 위해 외경이 0.125mm인 {{0}}코어 광섬유를 사용했다고 보고했습니다. 다양한 증폭기 기술을 결합하여 WDM 기술을 활용한 전송 시스템을 구축하고 직경 광섬유 전송 데이터 기록: 각 채널이 최대 3001km 거리 내에서 319Tbit/s 데이터 속도의 전송 처리량을 달성할 수 있도록 합니다. .
더 많은 응용 프로그램도 보고되고 있습니다.
멀티 파이버 코어 피치 컨버터로 새로운 애플리케이션 가능성 열어
기존의 단일 코어 광섬유와 비교하여 Multicore 광섬유(MCF)의 다중 코어는 동일한 클래딩을 공유합니다. 이러한 고밀도 다채널 구조는 낮은 생산 비용, 공간 절약 및 높은 전송 용량의 장점이 있습니다. 따라서 다중 코어 광섬유는 공간 분할 다중화 광통신 시스템, 데이터 센터 연결, 칩 간 통신, 차세대 광섬유 증폭기, 광 감지, 양자 기술 등에 매우 중요한 응용 가치를 가지고 있습니다.
새로운 멀티 코어 광섬유 기술에 대한 연구는 미래 통신 확장 문제를 해결하기 위한 연구 초점 중 하나입니다.
그러나 지금까지 전 세계적으로 멀티 코어 광섬유 설계에 대한 통일된 표준이 아직 없습니다. 멀티 코어 광섬유를 제조할 때 다양한 첨단 기업들이 코어 수, 코어 배열, 코어 크기, 코어 간격 및 굴절률 분포 측면에서 많은 노력을 기울였습니다. 각각은 다르기 때문에 서로 다른 유형의 다중 코어 섬유 사이의 융착 접합의 어려움이 증가합니다.
예를 들어, FiberHome Fujikura Optic Technology Co. Ltd 및 기타 회사는 장거리 멀티 코어 광섬유 전송 시스템을 구축하기 위해 서로 다른 멀티 코어 광섬유를 접합해야 합니다. 그러나 제한된 다중 코어 광섬유 팬인 및 팬아웃 장치는 전송 시스템에 사용되는 다중 코어 광섬유와 일치하지 않을 수 있습니다.
"저손실 광섬유 융합 기술은 광섬유 장치 및 시스템의 기초입니다. 학술 연구에서는 동일한 유형의 다중 코어 광섬유 융합의 진행 상황만 보고되지만 다른 유형의 다중 코어 기술 병목 현상은 광섬유 융합은 아직 해결되지 않았습니다. 해외에서 연구가 진행되고 있습니다. 연구자들은 심지어 다른 유형의 다중 코어 섬유의 융합 접합이 거의 불가능하다고 생각하여 이 분야의 광범위한 응용을 심각하게 방해합니다." 샤오리민이 말했다.
거대한 멀티코어 광섬유 다채널 멀티플렉싱 시스템을 구축하고 이종 광섬유, 특히 코어 간격이 다른 멀티코어 광섬유를 접합하는 것은 현재 피할 수 없는 기술 병목 현상입니다.
다중 코어 광섬유 기술의 개발로 인해 발생한 이러한 기술적 문제를 극복하기 위해 푸단 대학교 정보 과학 및 공학부의 Xiao Limin 연구 그룹은 마침내 다중 코어 광섬유 융합에서 새로운 국제적 돌파구를 마련했습니다. 고심한 연구를 통한 기술로 준비된 다양한 성능의 멀티 코어 광섬유 코어 간격 변환기는 이종 멀티 코어 광섬유 간의 저손실 및 저누화 융착 접속을 실현합니다.
Xiao Limin의 연구 그룹은 순방향 테이퍼링 및 역방향 테이퍼링의 두 가지 기술을 포함하여 멀티코어 광섬유 테이퍼링 기술(그림 2)을 제안했습니다. 두 기술 모두 멀티코어 광섬유 코어 사이의 거리를 조정하고 동시에 멀티 코어 섬유의 모드 특성.
그림 2 두 종류의 다중 코어 광섬유 코어 간격 변환기의 개략도
다중 코어 광섬유 역 테이퍼링 기술을 기반으로 이기종 다중 코어 광섬유의 코어 간격과 모드 필드 직경을 일치시킴으로써 Xiao Limin의 연구 그룹은 두 가지 유형의 다중에 대한 저손실, 저누화 코어를 정확하게 준비할 수 있습니다. -코어 간격이 일치하지 않는 코어 광섬유. 피치 변환기.
구조가 다르고 코어 간격 차이가 26μm인 두 개의 다중 코어 섬유에 대해(그림 3(a, b)) Xiao Limin 연구 그룹이 준비한 코어 간격 변환기는 0만큼 낮은 손실을 달성할 수 있습니다. .18dB 및 -68dB만큼 낮은 누화.
접합부가 동일하고 코어 간격이 약간 다른 다중 코어 광섬유의 경우(그림 3(b, c)) 코어 간격 변환기 손실은 0.17dB로 낮고 누화는 -66dB.
공간 분할 다중화 광섬유 기술의 혁신: 서로 다른 유형의 다중 코어 광섬유 간의 완벽한 광 상호 연결
그림 3 3가지 유형의 다중 코어 광섬유의 코어 단면의 현미경 사진
Xiao Limin의 연구 그룹이 제안한 다심 광섬유 코어 피치 변환기의 준비 기술은 광통신 네트워크에서 이질적인 다심 광섬유 융합의 기술적 문제를 완벽하게 해결하고 다심 광섬유 장치 준비에 대한 독특한 관점을 제공합니다. , 실용 응용 분야에서 멀티 코어 광섬유를 출시합니다. 응용 프로그램에서 더 많은 잠재력.
