สถานะการพัฒนาและแนวโน้มของเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง บันทึกของบรรณาธิการ

ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่าง ๆ แวดวงวิชาการและอุตสาหกรรมโดยพื้นฐานแล้วถึงขีดจำกัดของประสิทธิภาพสเปกตรัมของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสง หากต้องการเพิ่มความสามารถในการรับส่งข้อมูลต่อไป สามารถทำได้โดยการเพิ่มแบนด์วิธของระบบ B (ความจุที่เพิ่มขึ้นเชิงเส้น) หรือเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนเท่านั้น การอภิปรายเฉพาะมีดังนี้

1. โซลูชั่นเพื่อเพิ่มกำลังส่ง
เนื่องจากผลกระทบแบบไม่เชิงเส้นที่เกิดจากการส่งผ่านพลังงานสูงสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มพื้นที่หน้าตัดที่มีประสิทธิภาพของไฟเบอร์อย่างเหมาะสม จึงเป็นวิธีแก้ปัญหาในการเพิ่มพลังงานในการใช้ไฟเบอร์โหมดน้อยแทนการใช้ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวในการส่งสัญญาณ นอกจากนี้ วิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบันสำหรับเอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นคือการใช้อัลกอริธึม backpropagation แบบดิจิทัล (DBP) แต่การปรับปรุงประสิทธิภาพของอัลกอริธึมจะนำไปสู่ความซับซ้อนในการคำนวณที่เพิ่มขึ้น เมื่อเร็วๆ นี้ การวิจัยเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่องจักรในการชดเชยแบบไม่เชิงเส้นได้แสดงให้เห็นถึงโอกาสในการประยุกต์ใช้งานที่ดี ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของอัลกอริทึมได้อย่างมาก ดังนั้นการออกแบบระบบ DBP จึงสามารถได้รับความช่วยเหลือจากการเรียนรู้ของเครื่องในอนาคต

2. เพิ่มแบนด์วิธของแอมพลิฟายเออร์ออปติคอล
การเพิ่มแบนด์วิธสามารถทะลุขีดจำกัดของช่วงความถี่ของ EDFA ได้ นอกจาก C-band และ L-band แล้ว S-band ยังสามารถรวมไว้ในช่วงการใช้งาน และเครื่องขยายสัญญาณ SOA หรือ Raman สามารถใช้เพื่อขยายสัญญาณได้ อย่างไรก็ตาม ใยแก้วนำแสงที่มีอยู่มีการสูญเสียอย่างมากในย่านความถี่อื่นที่ไม่ใช่ S-band และจำเป็นต้องออกแบบใยแก้วนำแสงชนิดใหม่เพื่อลดการสูญเสียการส่งผ่าน แต่สำหรับวงดนตรีที่เหลือ เทคโนโลยีการขยายสัญญาณด้วยแสงที่มีวางจำหน่ายทั่วไปก็ถือเป็นความท้าทายเช่นกัน

3. การวิจัยเกี่ยวกับใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียการส่งสัญญาณต่ำ
การวิจัยเกี่ยวกับไฟเบอร์ที่มีการสูญเสียการส่งสัญญาณต่ำถือเป็นประเด็นที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งในสาขานี้ เส้นใยแกนกลวง (HCF) มีความเป็นไปได้ที่การสูญเสียการส่งผ่านจะลดลง ซึ่งจะช่วยลดความล่าช้าในการส่งผ่านของเส้นใย และสามารถขจัดปัญหาที่ไม่เป็นเชิงเส้นของเส้นใยได้ในระดับมาก

4. การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งมัลติเพล็กซ์ในอวกาศ
เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งพื้นที่เป็นโซลูชันที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มกำลังการผลิตของเส้นใยเดี่ยว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ใยแก้วนำแสงแบบมัลติคอร์ใช้ในการส่งสัญญาณ และความจุของเส้นใยเดี่ยวจะเพิ่มเป็นสองเท่า ปัญหาหลักในเรื่องนี้คือว่ามีแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลประสิทธิภาพสูงกว่าหรือไม่ มิฉะนั้นจะสามารถเทียบเท่ากับเส้นใยแสงแบบ single-core หลายตัวเท่านั้น โดยใช้เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์การแบ่งโหมดรวมถึงโหมดโพลาไรเซชันเชิงเส้น ลำแสง OAM ตามเฟสเอกฐานและลำแสงเวกเตอร์ทรงกระบอกตามเอกฐานโพลาไรซ์ เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถเป็นบีมมัลติเพล็กซ์ซิงให้ระดับใหม่ของอิสระและปรับปรุงความสามารถของระบบการสื่อสารด้วยแสง มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง แต่การวิจัยเกี่ยวกับเครื่องขยายสัญญาณออปติคอลที่เกี่ยวข้องก็ถือเป็นความท้าทายเช่นกัน นอกจากนี้ วิธีปรับสมดุลความซับซ้อนของระบบที่เกิดจากความล่าช้าของกลุ่มโหมดดิฟเฟอเรนเชียลและเทคโนโลยีการปรับอีควอไลเซชันดิจิทัลหลายอินพุตหลายเอาต์พุตก็คุ้มค่าที่จะให้ความสนใจเช่นกัน

อนาคตสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง
เทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงได้พัฒนาจากการส่งข้อมูลด้วยความเร็วต่ำในช่วงเริ่มต้นไปจนถึงการส่งสัญญาณความเร็วสูงในปัจจุบัน และได้กลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีแกนหลักที่สนับสนุนสังคมสารสนเทศ และได้สร้างระเบียบวินัยและสาขาสังคมขนาดใหญ่ ในอนาคต ในขณะที่ความต้องการของสังคมในการส่งข้อมูลยังคงเพิ่มขึ้น ระบบการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและเทคโนโลยีเครือข่ายจะพัฒนาไปสู่ความจุ ความชาญฉลาด และการบูรณาการที่ใหญ่เป็นพิเศษ ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณ พวกเขาจะยังคงลดต้นทุนและให้บริการการดำรงชีวิตของผู้คน และช่วยประเทศสร้างข้อมูล สังคมมีบทบาทสำคัญ CeiTa ได้ร่วมมือกับองค์กรภัยพิบัติทางธรรมชาติหลายแห่ง ซึ่งสามารถคาดการณ์คำเตือนด้านความปลอดภัยในภูมิภาค เช่น แผ่นดินไหว น้ำท่วม และสึนามิ ต้องเชื่อมต่อกับ ONU ของ CeiTa เท่านั้น เมื่อเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ สถานีแผ่นดินไหวจะแจ้งเตือนล่วงหน้า เทอร์มินัลภายใต้การแจ้งเตือน ONU จะถูกซิงโครไนซ์

(1) เครือข่ายออปติกอัจฉริยะ
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบสื่อสารไร้สาย ระบบสื่อสารด้วยแสงและเครือข่ายของเครือข่ายออปติกอัจฉริยะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นในแง่ของการกำหนดค่าเครือข่าย การบำรุงรักษาเครือข่าย และการวินิจฉัยข้อผิดพลาด และระดับสติปัญญายังไม่เพียงพอ เนื่องจากกำลังการผลิตขนาดใหญ่ของเส้นใยเดี่ยว การเกิดขึ้นของความล้มเหลวของเส้นใยจะมีผลกระทบอย่างมากต่อเศรษฐกิจและสังคม ดังนั้นการตรวจสอบพารามิเตอร์เครือข่ายจึงมีความสำคัญมากสำหรับการพัฒนาเครือข่ายอัจฉริยะในอนาคต ทิศทางการวิจัยที่ต้องให้ความสนใจในด้านนี้ในอนาคต ได้แก่ ระบบตรวจสอบพารามิเตอร์ของระบบที่ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมโยงกันแบบง่ายและการเรียนรู้ของเครื่องจักร เทคโนโลยีการตรวจสอบปริมาณทางกายภาพบนพื้นฐานของการวิเคราะห์สัญญาณที่สอดคล้องกัน และการสะท้อนโดเมนเวลาออปติคอลที่ไวต่อเฟส

(2) เทคโนโลยีและระบบบูรณาการ
วัตถุประสงค์หลักของการรวมอุปกรณ์คือการลดต้นทุน ในเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง การส่งสัญญาณความเร็วสูงในระยะสั้นสามารถทำได้ผ่านการสร้างสัญญาณใหม่อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัญหาของการกู้คืนสถานะเฟสและโพลาไรเซชัน การรวมระบบที่เชื่อมโยงกันยังคงค่อนข้างยาก นอกจากนี้ หากระบบออพติคัล-ไฟฟ้า-ออปติคอลแบบบูรณาการขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้ ความจุของระบบก็จะได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพทางเทคนิคต่ำ ความซับซ้อนสูง และความยากลำบากในการบูรณาการ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะส่งเสริมสัญญาณออปติคัลทั้งหมดอย่างกว้างขวาง เช่น 2R ออปติคัลทั้งหมด (การขยายสัญญาณใหม่ การสร้างรูปร่างใหม่) 3R (การขยายสัญญาณใหม่) การกำหนดเวลาใหม่ และการปรับรูปร่างใหม่) ในด้านการสื่อสารด้วยแสง เทคโนโลยีการประมวลผล ดังนั้นในแง่ของเทคโนโลยีและระบบบูรณาการ ทิศทางการวิจัยในอนาคตมีดังนี้: แม้ว่าการวิจัยที่มีอยู่เกี่ยวกับระบบมัลติเพล็กซ์การแบ่งพื้นที่ค่อนข้างสมบูรณ์ แต่องค์ประกอบสำคัญของระบบมัลติเพล็กซ์การแบ่งพื้นที่ยังไม่บรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในสถาบันการศึกษาและอุตสาหกรรม และจำเป็นต้องมีการเสริมกำลังเพิ่มเติม การวิจัย เช่น เลเซอร์และโมดูเลเตอร์แบบรวม เครื่องรับแบบรวมสองมิติ เครื่องขยายสัญญาณออปติคัลแบบรวมที่ประหยัดพลังงานสูง ฯลฯ ใยแก้วนำแสงชนิดใหม่อาจขยายแบนด์วิธของระบบได้อย่างมาก แต่ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพและกระบวนการผลิตที่ครอบคลุมสามารถเข้าถึงระดับไฟเบอร์โหมดเดียวที่มีอยู่ ศึกษาอุปกรณ์ต่างๆที่สามารถใช้งานร่วมกับไฟเบอร์ชนิดใหม่ในลิงค์สื่อสาร

(3) อุปกรณ์สื่อสารด้วยแสง
ในอุปกรณ์สื่อสารด้วยแสง การวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ซิลิคอนโฟโตนิกได้รับผลลัพธ์เบื้องต้น อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน การวิจัยที่เกี่ยวข้องในประเทศส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์แบบพาสซีฟ และการวิจัยเกี่ยวกับอุปกรณ์แบบแอคทีฟค่อนข้างอ่อนแอ ในแง่ของอุปกรณ์สื่อสารด้วยแสง ทิศทางการวิจัยในอนาคต ได้แก่ การวิจัยเชิงบูรณาการของอุปกรณ์แอคทีฟและอุปกรณ์ออพติคอลซิลิคอน การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีบูรณาการของอุปกรณ์ออพติคัลที่ไม่ใช่ซิลิคอน เช่น การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีบูรณาการของวัสดุและพื้นผิว III-V การพัฒนาเพิ่มเติมของการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ใหม่ ติดตามผล เช่น ท่อนำคลื่นแสงลิเธียมไนโอเบตในตัวซึ่งมีข้อดีคือมีความเร็วสูงและใช้พลังงานต่ำ