Wraz z szybkim rozwojem technologii sztucznej inteligencji (AI), zapotrzebowanie na przetwarzanie danych i przepustowość komunikacyjną osiągnęło niespotykaną dotąd skalę. Szczególnie w takich dziedzinach jak analiza dużych zbiorów danych, głębokie uczenie (deep learning) i przetwarzanie w chmurze, systemy komunikacyjne stawiają coraz wyższe wymagania dotyczące wysokiej prędkości i przepustowości. Tradycyjne światłowody jednomodowe (SMF) podlegają nieliniowej granicy Shannona, a ich przepustowość osiągnie swój górny limit. Technologia transmisji z multipleksowaniem z podziałem przestrzennym (SDM), reprezentowana przez światłowody wielordzeniowe (MCF), jest szeroko stosowana w długodystansowych sieciach transmisji koherentnej oraz krótkodystansowych sieciach dostępu optycznego, znacznie zwiększając ogólną przepustowość sieci.
Wielordzeniowe włókna optyczne przełamują ograniczenia tradycyjnych włókien jednomodowych, integrując wiele niezależnych rdzeni światłowodowych w jednym włóknie, co znacznie zwiększa przepustowość. Typowe włókno wielordzeniowe może zawierać od czterech do ośmiu rdzeni jednomodowych, równomiernie rozłożonych w osłonie ochronnej o średnicy około 125 µm, co znacznie zwiększa ogólną przepustowość bez zwiększania średnicy zewnętrznej, stanowiąc idealne rozwiązanie, aby sprostać gwałtownemu wzrostowi zapotrzebowania na komunikację w dziedzinie sztucznej inteligencji.
Zastosowanie światłowodów wielordzeniowych wymaga rozwiązania szeregu problemów, takich jak połączenie światłowodów wielordzeniowych oraz połączenie między światłowodami wielordzeniowymi a światłowodami tradycyjnymi. Konieczne jest opracowanie produktów z zakresu komponentów peryferyjnych, takich jak złącza światłowodowe MCF, urządzenia wejściowe i wyjściowe do konwersji MCF na SCF, a także uwzględnienie kompatybilności i uniwersalności z istniejącymi i komercyjnymi technologiami.
Urządzenie do wejścia/wyjścia wentylatora światłowodowego wielordzeniowego
Jak połączyć światłowody wielordzeniowe z tradycyjnymi światłowodami jednordzeniowymi? Urządzenia FIFO (ang. Fan In and Fan Out) dla światłowodów wielordzeniowych są kluczowymi komponentami umożliwiającymi efektywne sprzężenie między światłowodami wielordzeniowymi a standardowymi światłowodami jednomodowymi. Obecnie istnieje kilka technologii wdrażania urządzeń FIFO dla światłowodów wielordzeniowych: technologia stożkowa (Fused Tapered), metoda wiązki włókien, technologia falowodów 3D oraz technologia optyki kosmicznej. Wszystkie powyższe metody mają swoje zalety i nadają się do różnych zastosowań.
Złącze światłowodowe wielordzeniowe MCF
Problem połączenia między światłowodami wielordzeniowymi a światłowodami jednordzeniowymi został rozwiązany, ale połączenie między światłowodami wielordzeniowymi nadal wymaga rozwiązania. Obecnie światłowody wielordzeniowe są łączone głównie metodą spawania zgrzewanego, ale ta metoda ma również pewne ograniczenia, takie jak wysoki poziom trudności konstrukcyjnej i trudności w późniejszej konserwacji. Obecnie nie ma ujednoliconego standardu produkcji światłowodów wielordzeniowych. Każdy producent produkuje światłowody wielordzeniowe z różnymi układami rdzeni, rozmiarami rdzeni, odstępami między nimi itp., co w niewidoczny sposób zwiększa poziom trudności spawania zgrzewanego między światłowodami wielordzeniowymi.
Wielordzeniowy moduł hybrydowy MCF z włókna szklanego (zastosowany w systemie wzmacniacza optycznego EDFA)
W optycznym systemie transmisji z multipleksowaniem z podziałem przestrzennym (SDM) kluczem do osiągnięcia wysokiej przepustowości, szybkości i dalekiego zasięgu jest kompensacja strat transmisji sygnałów w światłowodach, a wzmacniacze optyczne stanowią kluczowe elementy tego procesu. Jako ważna siła napędowa praktycznego zastosowania technologii SDM, wydajność wzmacniaczy światłowodowych SDM bezpośrednio decyduje o wykonalności całego systemu. Wśród nich, wielordzeniowy wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem (MC-EFA) stał się niezbędnym, kluczowym elementem systemów transmisyjnych SDM.
Typowy system EDFA składa się głównie z komponentów rdzeniowych, takich jak światłowód domieszkowany erbem (EDF), źródło światła pompującego, sprzęgacz, izolator i filtr optyczny. W systemach MC-EFA, w celu uzyskania wydajnej konwersji między światłowodem wielordzeniowym (MCF) a światłowodem jednordzeniowym (SCF), system zazwyczaj wprowadza układy FIFO (Fan in/Fan out). Oczekuje się, że przyszłe rozwiązanie EDFA dla światłowodów wielordzeniowych będzie bezpośrednio integrować funkcję konwersji MCF-SCF z powiązanymi komponentami optycznymi (takimi jak 980/1550 WDM, filtr spłaszczający wzmocnienie GFF), upraszczając w ten sposób architekturę systemu i poprawiając jego ogólną wydajność.
Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii SDM, komponenty hybrydowe MCF zapewnią wydajniejsze i mniej stratne rozwiązania wzmacniaczy dla przyszłych systemów komunikacji optycznej o dużej przepustowości.
W tym kontekście firma HYC opracowała złącza światłowodowe MCF, zaprojektowane specjalnie do wielordzeniowych połączeń światłowodowych, z trzema typami interfejsów: LC, FC i MC. Wielordzeniowe złącza światłowodowe MCF typu LC i FC zostały częściowo zmodyfikowane i zaprojektowane w oparciu o tradycyjne złącza LC/FC, optymalizując pozycjonowanie i funkcję retencji, usprawniając proces łączenia szlifierskiego, zapewniając minimalne zmiany tłumienności wtrąceniowej po wielokrotnym sprzężeniu oraz bezpośrednio zastępując kosztowne procesy spawania, co zapewnia wygodę użytkowania. Ponadto, firma Yiyuantong zaprojektowała również dedykowane złącze MC, które ma mniejszy rozmiar niż tradycyjne złącza interfejsowe i może być stosowane w bardziej gęsto zabudowanych przestrzeniach.
Czas publikacji: 05-06-2025