कुछ समय पहले, ज़ुहाई और मकाओ के बीच हेंगकिन के संयुक्त विकास के लिए मध्य-वर्ष की उत्तर पुस्तिका धीरे-धीरे सामने आ रही थी। सीमा पार ऑप्टिकल फाइबर में से एक ने ध्यान आकर्षित किया। यह मकाओ से हेंगकिन तक कंप्यूटिंग पावर इंटरकनेक्शन और संसाधन साझाकरण का एहसास करने और एक सूचना चैनल बनाने के लिए झुहाई और मकाओ से होकर गुजरा। शंघाई निवासियों के लिए उच्च गुणवत्ता वाले आर्थिक विकास और बेहतर संचार सेवाओं को सुनिश्चित करने के लिए "ऑप्टिकल इनटू कॉपर बैक" ऑल-फाइबर संचार नेटवर्क के उन्नयन और परिवर्तन परियोजना को भी बढ़ावा दे रहा है।
इंटरनेट प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के साथ, उपयोगकर्ताओं की इंटरनेट ट्रैफ़िक की मांग दिन-ब-दिन बढ़ती जा रही है, ऑप्टिकल फाइबर संचार की क्षमता में सुधार कैसे किया जाए यह एक जरूरी समस्या बन गई है।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी के आगमन के बाद से, इसने विज्ञान और प्रौद्योगिकी और समाज के क्षेत्र में बड़े बदलाव लाए हैं। लेजर प्रौद्योगिकी के एक महत्वपूर्ण अनुप्रयोग के रूप में, ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी द्वारा प्रस्तुत लेजर सूचना प्रौद्योगिकी ने आधुनिक संचार नेटवर्क की रूपरेखा तैयार की है और सूचना प्रसारण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गया है। ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी वर्तमान इंटरनेट दुनिया की एक महत्वपूर्ण वाहक शक्ति है, और यह सूचना युग की मुख्य प्रौद्योगिकियों में से एक भी है।
इंटरनेट ऑफ थिंग्स, बिग डेटा, वर्चुअल रियलिटी, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई), पांचवीं पीढ़ी के मोबाइल संचार (5जी) और अन्य प्रौद्योगिकियों जैसी विभिन्न उभरती प्रौद्योगिकियों के निरंतर उद्भव के साथ, सूचना विनिमय और प्रसारण पर उच्च मांग रखी गई है। 2019 में सिस्को द्वारा जारी शोध आंकड़ों के अनुसार, वैश्विक वार्षिक आईपी ट्रैफ़िक 2017 में 1.5ZB (1ZB=1021B) से बढ़कर 2022 में 4.8ZB हो जाएगा, जिसमें 26% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर होगी। उच्च ट्रैफ़िक की वृद्धि की प्रवृत्ति का सामना करते हुए, ऑप्टिकल फाइबर संचार, संचार नेटवर्क के सबसे रीढ़ वाले हिस्से के रूप में, अपग्रेड करने के लिए जबरदस्त दबाव में है। उच्च गति, बड़ी क्षमता वाले ऑप्टिकल फाइबर संचार सिस्टम और नेटवर्क ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी की मुख्यधारा विकास दिशा होंगे।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी का विकास इतिहास और अनुसंधान स्थिति
1958 में आर्थर शोलो और चार्ल्स टाउन्स द्वारा लेजर कैसे काम करते हैं, इसकी खोज के बाद, 1960 में पहला रूबी लेजर विकसित किया गया था। फिर, 1970 में, कमरे के तापमान पर निरंतर संचालन में सक्षम पहला AlGaAs सेमीकंडक्टर लेजर सफलतापूर्वक विकसित किया गया था, और 1977 में, यह महसूस किया गया कि सेमीकंडक्टर लेजर व्यावहारिक वातावरण में हजारों घंटों तक लगातार काम करता है।
अब तक, लेजर के पास वाणिज्यिक ऑप्टिकल फाइबर संचार के लिए आवश्यक शर्तें हैं। लेजर के आविष्कार की शुरुआत से ही, आविष्कारकों ने संचार के क्षेत्र में इसके महत्वपूर्ण संभावित अनुप्रयोग को पहचाना। हालाँकि, लेज़र संचार प्रौद्योगिकी में दो स्पष्ट कमियाँ हैं: एक यह है कि लेज़र बीम के विचलन के कारण बड़ी मात्रा में ऊर्जा नष्ट हो जाएगी; दूसरा यह है कि यह अनुप्रयोग वातावरण से बहुत प्रभावित होता है, जैसे कि वायुमंडलीय वातावरण में अनुप्रयोग मौसम की स्थिति में परिवर्तन के अधीन होगा। इसलिए, लेजर संचार के लिए, एक उपयुक्त ऑप्टिकल वेवगाइड बहुत महत्वपूर्ण है।
भौतिकी में नोबेल पुरस्कार विजेता डॉ. काओ कुंग द्वारा प्रस्तावित संचार के लिए उपयोग किया जाने वाला ऑप्टिकल फाइबर, वेवगाइड के लिए लेजर संचार तकनीक की जरूरतों को पूरा करता है। उन्होंने प्रस्तावित किया कि ग्लास ऑप्टिकल फाइबर का रेले स्कैटरिंग नुकसान बहुत कम (20 डीबी/किमी से कम) हो सकता है, और ऑप्टिकल फाइबर में बिजली का नुकसान मुख्य रूप से ग्लास सामग्री में अशुद्धियों द्वारा प्रकाश के अवशोषण से होता है, इसलिए सामग्री शुद्धिकरण कुंजी है ऑप्टिकल फाइबर हानि को कम करने की कुंजी, और यह भी बताया कि अच्छे संचार प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए सिंगल-मोड ट्रांसमिशन महत्वपूर्ण है।
1970 में, कॉर्निंग ग्लास कंपनी ने डॉ. काओ के शुद्धिकरण सुझाव के अनुसार लगभग 20 डीबी/किमी के नुकसान के साथ एक क्वार्ट्ज-आधारित मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर विकसित किया, जिससे ऑप्टिकल फाइबर संचार ट्रांसमिशन मीडिया के लिए एक वास्तविकता बन गया। निरंतर अनुसंधान और विकास के बाद, क्वार्ट्ज-आधारित ऑप्टिकल फाइबर का नुकसान सैद्धांतिक सीमा तक पहुंच गया। अब तक, ऑप्टिकल फाइबर संचार की शर्तें पूरी तरह से संतुष्ट हैं।
आरंभिक ऑप्टिकल फ़ाइबर संचार प्रणालियों में सभी ने प्रत्यक्ष पहचान प्राप्त करने की विधि को अपनाया। यह अपेक्षाकृत सरल ऑप्टिकल फाइबर संचार विधि है। पीडी एक वर्ग कानून डिटेक्टर है, और केवल ऑप्टिकल सिग्नल की तीव्रता का पता लगाया जा सकता है। यह प्रत्यक्ष पता लगाने की विधि 1970 के दशक में ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी की पहली पीढ़ी से 1990 के दशक की शुरुआत तक जारी रही है।
बैंडविड्थ के भीतर स्पेक्ट्रम उपयोग को बढ़ाने के लिए, हमें दो पहलुओं से शुरुआत करने की आवश्यकता है: एक है शैनन सीमा तक पहुंचने के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग करना, लेकिन स्पेक्ट्रम दक्षता में वृद्धि ने दूरसंचार-से-शोर अनुपात की आवश्यकताओं को बढ़ा दिया है, जिससे कम हो गया है। संचरण दूरी; दूसरा चरण का पूर्ण उपयोग करना है, ध्रुवीकरण राज्य की सूचना वहन क्षमता का उपयोग संचरण के लिए किया जाता है, जो दूसरी पीढ़ी की सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रणाली है।
दूसरी पीढ़ी की सुसंगत ऑप्टिकल संचार प्रणाली इंट्राडाइन का पता लगाने के लिए एक ऑप्टिकल मिक्सर का उपयोग करती है, और ध्रुवीकरण विविधता रिसेप्शन को अपनाती है, अर्थात, प्राप्त अंत में, सिग्नल लाइट और स्थानीय ऑसिलेटर प्रकाश प्रकाश की दो किरणों में विघटित हो जाते हैं जिनकी ध्रुवीकरण अवस्थाएं ऑर्थोगोनल होती हैं एक दूसरे से। इस तरह, ध्रुवीकरण-असंवेदनशील स्वागत प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, यह बताया जाना चाहिए कि इस समय, फ़्रीक्वेंसी ट्रैकिंग, कैरियर चरण रिकवरी, इक्वलाइज़ेशन, सिंक्रोनाइज़ेशन, ध्रुवीकरण ट्रैकिंग और प्राप्त अंत में डीमल्टीप्लेक्सिंग सभी को डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) तकनीक द्वारा पूरा किया जा सकता है, जो हार्डवेयर को बहुत सरल बनाता है। रिसीवर का डिज़ाइन, और सिग्नल पुनर्प्राप्ति क्षमता में सुधार।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी के विकास के सामने आने वाली कुछ चुनौतियाँ और विचार
विभिन्न प्रौद्योगिकियों के अनुप्रयोग के माध्यम से, शैक्षणिक मंडल और उद्योग मूल रूप से ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली की वर्णक्रमीय दक्षता की सीमा तक पहुंच गए हैं। ट्रांसमिशन क्षमता में वृद्धि जारी रखने के लिए, इसे केवल सिस्टम बैंडविड्थ बी (रैखिक रूप से बढ़ती क्षमता) को बढ़ाकर या सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाकर हासिल किया जा सकता है। विशिष्ट चर्चा इस प्रकार है.
1. संचार शक्ति बढ़ाने का उपाय
चूंकि उच्च-शक्ति ट्रांसमिशन के कारण होने वाले नॉनलाइनियर प्रभाव को फाइबर क्रॉस-सेक्शन के प्रभावी क्षेत्र को उचित रूप से बढ़ाकर कम किया जा सकता है, इसलिए यह ट्रांसमिशन के लिए सिंगल-मोड फाइबर के बजाय कुछ-मोड फाइबर का उपयोग करने के लिए शक्ति बढ़ाने का एक समाधान है। इसके अलावा, नॉनलाइनियर प्रभावों का वर्तमान सबसे आम समाधान डिजिटल बैकप्रॉपैगेशन (डीबीपी) एल्गोरिदम का उपयोग करना है, लेकिन एल्गोरिदम प्रदर्शन में सुधार से कम्प्यूटेशनल जटिलता में वृद्धि होगी। हाल ही में, नॉनलाइनियर मुआवजे में मशीन लर्निंग तकनीक के शोध ने एक अच्छी एप्लिकेशन संभावना दिखाई है, जो एल्गोरिदम की जटिलता को काफी कम कर देती है, इसलिए भविष्य में डीबीपी सिस्टम के डिजाइन को मशीन लर्निंग द्वारा सहायता प्रदान की जा सकती है।
2. ऑप्टिकल एम्पलीफायर की बैंडविड्थ बढ़ाएँ
बैंडविड्थ बढ़ाने से ईडीएफए की आवृत्ति रेंज की सीमा टूट सकती है। सी-बैंड और एल-बैंड के अलावा, एस-बैंड को भी एप्लिकेशन रेंज में शामिल किया जा सकता है, और एसओए या रमन एम्पलीफायर का उपयोग प्रवर्धन के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, मौजूदा ऑप्टिकल फाइबर में एस-बैंड के अलावा अन्य आवृत्ति बैंड में बड़ा नुकसान होता है, और ट्रांसमिशन नुकसान को कम करने के लिए एक नए प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर को डिजाइन करना आवश्यक है। लेकिन बाकी बैंड के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ऑप्टिकल एम्प्लीफिकेशन तकनीक भी एक चुनौती है।
3. कम ट्रांसमिशन लॉस ऑप्टिकल फाइबर पर शोध
कम संचरण हानि वाले फाइबर पर अनुसंधान इस क्षेत्र में सबसे महत्वपूर्ण मुद्दों में से एक है। खोखले कोर फाइबर (एचसीएफ) में ट्रांसमिशन हानि कम होने की संभावना होती है, जिससे फाइबर ट्रांसमिशन के समय में देरी कम हो जाएगी और फाइबर की नॉनलाइनियर समस्या को काफी हद तक खत्म किया जा सकता है।
4. अंतरिक्ष प्रभाग मल्टीप्लेक्सिंग संबंधित प्रौद्योगिकियों पर अनुसंधान
स्पेस-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक एकल फाइबर की क्षमता बढ़ाने के लिए एक प्रभावी समाधान है। विशेष रूप से, ट्रांसमिशन के लिए मल्टी-कोर ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग किया जाता है, और एकल फाइबर की क्षमता दोगुनी हो जाती है। इस संबंध में मुख्य मुद्दा यह है कि क्या उच्च दक्षता वाला ऑप्टिकल एम्पलीफायर है। , अन्यथा यह केवल एकाधिक सिंगल-कोर ऑप्टिकल फाइबर के बराबर हो सकता है; रैखिक ध्रुवीकरण मोड, चरण विलक्षणता पर आधारित ओएएम बीम और ध्रुवीकरण विलक्षणता पर आधारित बेलनाकार वेक्टर बीम सहित मोड-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक का उपयोग करके, ऐसी तकनीक बीम मल्टीप्लेक्सिंग स्वतंत्रता की एक नई डिग्री प्रदान करती है और ऑप्टिकल संचार प्रणालियों की क्षमता में सुधार करती है। ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी में इसकी व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, लेकिन संबंधित ऑप्टिकल एम्पलीफायरों पर शोध भी एक चुनौती है। इसके अलावा, डिफरेंशियल मोड ग्रुप डिले और मल्टीपल-इनपुट मल्टीपल-आउटपुट डिजिटल इक्वलाइजेशन तकनीक के कारण होने वाली सिस्टम जटिलता को कैसे संतुलित किया जाए, यह भी ध्यान देने योग्य है।
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी के विकास की संभावनाएँ
ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी प्रारंभिक कम गति ट्रांसमिशन से वर्तमान उच्च गति ट्रांसमिशन तक विकसित हुई है, और सूचना समाज का समर्थन करने वाली रीढ़ प्रौद्योगिकियों में से एक बन गई है, और एक विशाल अनुशासन और सामाजिक क्षेत्र का गठन किया है। भविष्य में, जैसे-जैसे सूचना प्रसारण के लिए समाज की मांग बढ़ती जा रही है, ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियाँ और नेटवर्क प्रौद्योगिकियाँ अल्ट्रा-बड़ी क्षमता, बुद्धिमत्ता और एकीकरण की ओर विकसित होंगी। ट्रांसमिशन प्रदर्शन में सुधार करते हुए, वे लागत कम करना और लोगों की आजीविका की सेवा करना जारी रखेंगे और देश को जानकारी बनाने में मदद करेंगे। समाज एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। CeiTa ने कई प्राकृतिक आपदा संगठनों के साथ सहयोग किया है, जो भूकंप, बाढ़ और सुनामी जैसी क्षेत्रीय सुरक्षा चेतावनियों की भविष्यवाणी कर सकते हैं। इसे केवल CeiTa के ONU से कनेक्ट करने की आवश्यकता है। जब कोई प्राकृतिक आपदा आती है, तो भूकंप स्टेशन प्रारंभिक चेतावनी जारी करेगा। ONU अलर्ट के अंतर्गत टर्मिनल को सिंक्रनाइज़ किया जाएगा।
(1) बुद्धिमान ऑप्टिकल नेटवर्क
वायरलेस संचार प्रणाली की तुलना में, बुद्धिमान ऑप्टिकल नेटवर्क की ऑप्टिकल संचार प्रणाली और नेटवर्क अभी भी नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन, नेटवर्क रखरखाव और दोष निदान के मामले में प्रारंभिक चरण में हैं, और बुद्धिमत्ता की डिग्री अपर्याप्त है। एकल फाइबर की विशाल क्षमता के कारण, किसी भी फाइबर की विफलता की घटना का अर्थव्यवस्था और समाज पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ेगा। इसलिए, भविष्य के बुद्धिमान नेटवर्क के विकास के लिए नेटवर्क मापदंडों की निगरानी बहुत महत्वपूर्ण है। भविष्य में इस पहलू पर जिन अनुसंधान दिशाओं पर ध्यान देने की आवश्यकता है उनमें शामिल हैं: सरलीकृत सुसंगत प्रौद्योगिकी और मशीन लर्निंग पर आधारित सिस्टम पैरामीटर निगरानी प्रणाली, सुसंगत सिग्नल विश्लेषण और चरण-संवेदनशील ऑप्टिकल टाइम-डोमेन प्रतिबिंब पर आधारित भौतिक मात्रा निगरानी प्रौद्योगिकी।
(2) एकीकृत प्रौद्योगिकी और प्रणाली
डिवाइस एकीकरण का मुख्य उद्देश्य लागत कम करना है। ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रौद्योगिकी में, निरंतर सिग्नल पुनर्जनन के माध्यम से सिग्नल की कम दूरी की उच्च गति संचरण को महसूस किया जा सकता है। हालाँकि, चरण और ध्रुवीकरण स्थिति पुनर्प्राप्ति की समस्याओं के कारण, सुसंगत प्रणालियों का एकीकरण अभी भी अपेक्षाकृत कठिन है। इसके अलावा, यदि बड़े पैमाने पर एकीकृत ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल प्रणाली का एहसास किया जा सकता है, तो सिस्टम क्षमता में भी काफी सुधार होगा। हालाँकि, कम तकनीकी दक्षता, उच्च जटिलता और एकीकरण में कठिनाई जैसे कारकों के कारण, ऑल-ऑप्टिकल 2R (पुनः प्रवर्धन, पुनः आकार देना), 3R (पुनः प्रवर्धन) जैसे सभी-ऑप्टिकल संकेतों को व्यापक रूप से बढ़ावा देना असंभव है। , ऑप्टिकल संचार के क्षेत्र में पुनः समय निर्धारण और पुनः आकार देना)। प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी. इसलिए, एकीकरण प्रौद्योगिकी और प्रणालियों के संदर्भ में, भविष्य के अनुसंधान निर्देश इस प्रकार हैं: हालांकि अंतरिक्ष प्रभाग मल्टीप्लेक्सिंग सिस्टम पर मौजूदा शोध अपेक्षाकृत समृद्ध है, अंतरिक्ष प्रभाग मल्टीप्लेक्सिंग सिस्टम के प्रमुख घटकों ने अभी तक शिक्षा और उद्योग में तकनीकी सफलता हासिल नहीं की है। और इसे और मजबूत करने की जरूरत है. अनुसंधान, जैसे एकीकृत लेजर और मॉड्यूलेटर, द्वि-आयामी एकीकृत रिसीवर, उच्च-ऊर्जा-दक्षता एकीकृत ऑप्टिकल एम्पलीफायर, आदि; नए प्रकार के ऑप्टिकल फाइबर सिस्टम बैंडविड्थ का काफी विस्तार कर सकते हैं, लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए अभी भी और शोध की आवश्यकता है कि उनका व्यापक प्रदर्शन और विनिर्माण प्रक्रियाएं मौजूदा एकल मोड फाइबर के स्तर तक पहुंच सकें; विभिन्न उपकरणों का अध्ययन करें जिनका उपयोग संचार लिंक में नए फाइबर के साथ किया जा सकता है।
(3) ऑप्टिकल संचार उपकरण
ऑप्टिकल संचार उपकरणों में, सिलिकॉन फोटोनिक उपकरणों के अनुसंधान और विकास ने प्रारंभिक परिणाम प्राप्त किए हैं। हालाँकि, वर्तमान में, घरेलू संबंधित अनुसंधान मुख्य रूप से निष्क्रिय उपकरणों पर आधारित है, और सक्रिय उपकरणों पर अनुसंधान अपेक्षाकृत कमजोर है। ऑप्टिकल संचार उपकरणों के संदर्भ में, भविष्य के अनुसंधान निर्देशों में शामिल हैं: सक्रिय उपकरणों और सिलिकॉन ऑप्टिकल उपकरणों का एकीकरण अनुसंधान; गैर-सिलिकॉन ऑप्टिकल उपकरणों की एकीकरण प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान, जैसे III-V सामग्री और सबस्ट्रेट्स की एकीकरण प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान; नए उपकरण अनुसंधान और विकास का और विकास। उच्च गति और कम बिजली की खपत के फायदे के साथ एकीकृत लिथियम नाइओबेट ऑप्टिकल वेवगाइड जैसे अनुवर्ती कार्रवाई करें।
पोस्ट करने का समय: अगस्त-03-2023
