สถานะการพัฒนาและแนวโน้มของเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเส้นใยแก้วนำแสง หมายเหตุของบรรณาธิการ

ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่างๆ วงการวิชาการและอุตสาหกรรมได้บรรลุขีดจำกัดของประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงแล้ว หากต้องการเพิ่มขีดความสามารถในการส่งสัญญาณต่อไป สามารถทำได้โดยการเพิ่มแบนด์วิดท์ของระบบ B (เพิ่มขีดความสามารถเชิงเส้น) หรือเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน การอภิปรายเฉพาะเจาะจงมีดังต่อไปนี้

1. โซลูชั่นเพื่อเพิ่มกำลังในการส่ง
เนื่องจากผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่เกิดจากการส่งกำลังสูงสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของหน้าตัดไฟเบอร์อย่างเหมาะสม การเพิ่มพลังงานโดยใช้ไฟเบอร์โหมดไม่กี่ตัวแทนไฟเบอร์โหมดเดียวในการส่งสัญญาณจึงเป็นวิธีแก้ปัญหา นอกจากนี้ วิธีแก้ปัญหาผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่พบมากที่สุดในปัจจุบันคือการใช้อัลกอริทึมแบ็คโพรพาเกชันดิจิทัล (DBP) แต่การปรับปรุงประสิทธิภาพของอัลกอริทึมจะนำไปสู่ความซับซ้อนในการคำนวณที่เพิ่มขึ้น การวิจัยเทคโนโลยีการเรียนรู้ของเครื่องจักรในการชดเชยแบบไม่เชิงเส้นเมื่อไม่นานนี้แสดงให้เห็นถึงแนวโน้มการใช้งานที่ดี ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของอัลกอริทึมได้อย่างมาก ดังนั้นการออกแบบระบบ DBP จึงได้รับความช่วยเหลือจากการเรียนรู้ของเครื่องจักรในอนาคต

2. เพิ่มแบนด์วิดท์ของเครื่องขยายเสียงออปติคอล
การเพิ่มแบนด์วิดท์สามารถทำลายข้อจำกัดของช่วงความถี่ของ EDFA ได้ นอกจากแบนด์ C และแบนด์ L แล้ว แบนด์ S ยังสามารถรวมอยู่ในช่วงการใช้งานได้ และสามารถใช้เครื่องขยายสัญญาณ SOA หรือ Raman สำหรับการขยายสัญญาณได้ อย่างไรก็ตาม ใยแก้วนำแสงที่มีอยู่มีการสูญเสียในแบนด์ความถี่อื่นนอกเหนือจากแบนด์ S มาก และจำเป็นต้องออกแบบใยแก้วนำแสงประเภทใหม่เพื่อลดการสูญเสียในการส่งสัญญาณ แต่สำหรับแบนด์ที่เหลือ เทคโนโลยีการขยายสัญญาณแบบออปติกที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ก็เป็นความท้าทายเช่นกัน

3. การวิจัยเกี่ยวกับใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียการส่งผ่านต่ำ
การวิจัยเกี่ยวกับไฟเบอร์ที่มีการสูญเสียในการส่งข้อมูลต่ำถือเป็นประเด็นที่สำคัญที่สุดประเด็นหนึ่งในสาขานี้ ไฟเบอร์แกนกลวง (HCF) มีโอกาสสูญเสียในการส่งข้อมูลต่ำกว่า ซึ่งจะช่วยลดความล่าช้าของเวลาในการส่งข้อมูลด้วยไฟเบอร์ และสามารถขจัดปัญหาความไม่เชิงเส้นของไฟเบอร์ได้อย่างมาก

4. การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งพื้นที่แบบมัลติเพล็กซ์
เทคโนโลยีการแบ่งสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์เป็นวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความจุของไฟเบอร์เดี่ยว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไฟเบอร์ออปติกแบบมัลติคอร์ใช้สำหรับส่งสัญญาณ และความจุของไฟเบอร์เดี่ยวจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ปัญหาหลักในเรื่องนี้คือ มีเครื่องขยายสัญญาณออปติกที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าหรือไม่ มิฉะนั้น จะเทียบเท่ากับไฟเบอร์ออปติกแบบมัลติคอร์เดี่ยวหลายตัวเท่านั้น การใช้เทคโนโลยีการแบ่งสัญญาณแบบมัลติเพล็กซ์รวมถึงโหมดโพลาไรเซชันเชิงเส้น ลำแสง OAM ที่อิงตามเอกฐานเฟส และลำแสงเวกเตอร์ทรงกระบอกที่อิงตามเอกฐานโพลาไรเซชัน เทคโนโลยีดังกล่าวสามารถให้ระดับความอิสระใหม่และปรับปรุงความจุของระบบสื่อสารออปติกได้ เทคโนโลยีนี้มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในเทคโนโลยีสื่อสารไฟเบอร์ออปติก แต่การวิจัยเกี่ยวกับเครื่องขยายสัญญาณออปติกที่เกี่ยวข้องก็เป็นความท้าทายเช่นกัน นอกจากนี้ วิธีการสร้างสมดุลระหว่างความซับซ้อนของระบบที่เกิดจากความล่าช้าของกลุ่มโหมดที่แตกต่างกันและเทคโนโลยีการปรับสมดุลแบบดิจิทัลอินพุตหลายอินพุตหลายเอาต์พุตก็คุ้มค่าที่จะให้ความสนใจเช่นกัน

แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยเส้นใยแก้วนำแสง
เทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงได้รับการพัฒนาจากการส่งข้อมูลความเร็วต่ำในช่วงแรกไปจนถึงการส่งข้อมูลความเร็วสูงในปัจจุบัน และได้กลายเป็นเทคโนโลยีหลักที่สนับสนุนสังคมข้อมูล และได้สร้างวินัยและสังคมขนาดใหญ่ ในอนาคต เมื่อความต้องการส่งข้อมูลของสังคมยังคงเพิ่มขึ้น ระบบการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงและเทคโนโลยีเครือข่ายจะพัฒนาไปสู่ความจุขนาดใหญ่พิเศษ ปัญญาประดิษฐ์ และการบูรณาการ ในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งข้อมูล ระบบเหล่านี้จะยังคงลดต้นทุนและให้บริการการดำรงชีพของประชาชน และช่วยให้ประเทศสร้างข้อมูลได้ สังคมมีบทบาทสำคัญ CeiTa ได้ร่วมมือกับองค์กรภัยพิบัติทางธรรมชาติหลายแห่ง ซึ่งสามารถคาดการณ์คำเตือนด้านความปลอดภัยในระดับภูมิภาค เช่น แผ่นดินไหว น้ำท่วม และสึนามิ เพียงแค่เชื่อมต่อกับ ONU ของ CeiTa เมื่อเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติ สถานีแผ่นดินไหวจะออกคำเตือนล่วงหน้า เทอร์มินัลภายใต้ ONU Alerts จะถูกซิงโครไนซ์

(1) เครือข่ายออปติกอัจฉริยะ
เมื่อเทียบกับระบบสื่อสารไร้สาย ระบบสื่อสารด้วยแสงและเครือข่ายของเครือข่ายออปติกอัจฉริยะยังคงอยู่ในระยะเริ่มต้นในแง่ของการกำหนดค่าเครือข่าย การบำรุงรักษาเครือข่าย และการวินิจฉัยข้อผิดพลาด และระดับของสติปัญญายังไม่เพียงพอ เนื่องจากความจุขนาดใหญ่ของเส้นใยเดี่ยว การเกิดความล้มเหลวของเส้นใยใดๆ ก็ตามจะมีผลกระทบต่อเศรษฐกิจและสังคมอย่างมาก ดังนั้น การตรวจสอบพารามิเตอร์เครือข่ายจึงมีความสำคัญมากสำหรับการพัฒนาเครือข่ายอัจฉริยะในอนาคต ทิศทางการวิจัยที่ต้องให้ความสนใจในด้านนี้ในอนาคต ได้แก่ ระบบตรวจสอบพารามิเตอร์ของระบบที่อิงตามเทคโนโลยีการเชื่อมโยงที่เรียบง่ายและการเรียนรู้ของเครื่องจักร เทคโนโลยีการตรวจสอบปริมาณทางกายภาพที่อิงตามการวิเคราะห์สัญญาณการเชื่อมโยงและการสะท้อนโดเมนเวลาแบบออปติกที่ไวต่อเฟส

(2) เทคโนโลยีและระบบบูรณาการ
จุดประสงค์หลักของการรวมอุปกรณ์คือการลดต้นทุน ในเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง การส่งสัญญาณความเร็วสูงระยะสั้นสามารถทำได้โดยการสร้างสัญญาณใหม่อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัญหาในการกู้คืนสถานะเฟสและโพลาไรเซชัน การรวมระบบที่สอดคล้องกันจึงยังค่อนข้างยาก นอกจากนี้ หากสามารถรวมระบบออปติก-ไฟฟ้า-ออปติกขนาดใหญ่ได้ ความสามารถของระบบก็จะดีขึ้นอย่างมากเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพทางเทคนิคต่ำ ความซับซ้อนสูง และความยากลำบากในการรวมเข้าด้วยกัน จึงไม่สามารถส่งเสริมสัญญาณออปติกทั้งหมด เช่น 2R ออปติกทั้งหมด (การขยายสัญญาณใหม่ การปรับรูปร่างใหม่) 3R (การขยายสัญญาณใหม่ การปรับเวลาใหม่ และการปรับรูปร่างใหม่) ในสาขาเทคโนโลยีการประมวลผลการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงได้อย่างกว้างขวาง ดังนั้น ในแง่ของเทคโนโลยีและระบบการรวม ทิศทางการวิจัยในอนาคตมีดังนี้ แม้ว่าการวิจัยระบบมัลติเพล็กซ์แบ่งพื้นที่ที่มีอยู่จะค่อนข้างเข้มข้น แต่ส่วนประกอบสำคัญของระบบมัลติเพล็กซ์แบ่งพื้นที่ยังไม่บรรลุความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในแวดวงวิชาการและอุตสาหกรรม และจำเป็นต้องมีการเสริมความแข็งแกร่งเพิ่มเติม งานวิจัย เช่น เลเซอร์และตัวควบคุมสัญญาณแบบบูรณาการ ตัวรับแบบบูรณาการสองมิติ เครื่องขยายสัญญาณออปติกแบบบูรณาการประสิทธิภาพพลังงานสูง ฯลฯ เส้นใยแก้วนำแสงประเภทใหม่ ๆ อาจขยายแบนด์วิดท์ของระบบได้อย่างมาก แต่ยังคงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพการทำงานที่ครอบคลุมและกระบวนการผลิตสามารถเข้าถึงไฟเบอร์โหมดเดียวที่มีอยู่ได้ ศึกษาอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่สามารถใช้กับไฟเบอร์ใหม่ในลิงก์การสื่อสาร

(3) อุปกรณ์สื่อสารด้วยแสง
ในอุปกรณ์สื่อสารด้วยแสง การวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์โฟโตนิกซิลิคอนได้บรรลุผลเบื้องต้น อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน การวิจัยที่เกี่ยวข้องในประเทศส่วนใหญ่อิงกับอุปกรณ์แบบพาสซีฟ และการวิจัยเกี่ยวกับอุปกรณ์แอ็กทีฟค่อนข้างอ่อนแอ ในแง่ของอุปกรณ์สื่อสารด้วยแสง ทิศทางการวิจัยในอนาคต ได้แก่ การวิจัยการผสานรวมของอุปกรณ์แอ็กทีฟและอุปกรณ์ออปติกซิลิคอน การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผสานรวมของอุปกรณ์ออปติกที่ไม่ใช่ซิลิคอน เช่น การวิจัยเกี่ยวกับเทคโนโลยีการผสานรวมของวัสดุและพื้นผิว III-V การพัฒนาเพิ่มเติมของการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ใหม่ ๆ การติดตามผล เช่น ท่อนำแสงลิเธียมไนโอเบตแบบผสานรวมที่มีข้อดีคือความเร็วสูงและการใช้พลังงานต่ำ