ما هي بالضبط الألياف المجوفة الأساسية؟

1. ما هي الألياف الأساسية المجوفة؟

تستخدم الألياف المجوفة (HCF) الهواء كوسيط نقل، لتحل محل الألياف الضوئية التقليدية التي تستخدم 'القلب الزجاجي' كوسيط نقل. مع الكمون المنخفض للغاية، واللاخطية المنخفضة للغاية، والخسارة المنخفضة للغاية المحتملة وعرض النطاق الترددي الأوسع، يمكن للألياف المجوفة أن تساعد أنظمة OTN على تحقيق قدرة نقل أكبر، ومسافة إرسال أطول، وتأخير وقت إرسال أصغر.

2. مبدأ توجيه الضوء من الألياف الضوئية الأساسية المجوفة

يختلف عن مبدأ الانعكاس الكلي لأدلة ضوء الدليل الموجي للألياف الضوئية التقليدية، فإن جوهر الألياف الضوئية المجوفة هو الهواء، ويعتمد توجيه الضوء كليًا على تقييد الضوء بواسطة الكسوة. على سبيل المثال، يمكن استخدام الفضة شديدة الانعكاس لتقييد انعكاس الضوء بحيث لا يمكن أن ينتقل إلا في قلب الهواء. تم اقتراح هذه التكنولوجيا لأول مرة في الستينيات. فهو يغطي الجدار الداخلي للشعيرة الزجاجية بطبقة عاكسة ثم ينقل ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في المنتصف. ومع ذلك، نظرًا لأن الثقب كبير نسبيًا، فمن الأسهل تغطيته، ولكن كلما زاد حجم الثقب، زاد عدد طرق النقل. في هذا الهيكل، يكون تحقيق الإرسال أحادي الوضع لمسافات طويلة أكثر صعوبة.

مع تقدم التكنولوجيا، في الثمانينيات والتسعينيات، اقترح الناس هياكل تكسية مصممة خصيصًا، مثل الألياف البلورية الضوئية المجوفة. المبدأ التوجيهي للضوء هو تأثير فجوة شريط الكريستال الضوئي. على غرار مفهوم فجوات النطاق في أشباه الموصلات، فإن هيكل فتحة الهواء الكسوة لهذه الألياف له دورية صارمة. عندما يتم تدمير هذا الهيكل الدوري عن طريق إدخال نواة الألياف، تتشكل حالة خلل أو حالة محلية ذات نطاق ترددي معين، ولا يمكن أن تنتشر في منطقة العيب هذه سوى موجات الضوء ذات تردد معين، بينما لا تستطيع الموجات الضوئية ذات الترددات الأخرى. ينتشر، وبالتالي يشكل عائقا على الضوء. مع هذا الهيكل، لا يلزم أن يكون معامل الانكسار للطبقة الأساسية أكبر من الكسوة، لذلك تظهر ألياف بصرية مجوفة أكثر عملية بهياكل مختلفة.

مخطط هيكل الألياف الأساسية المجوفة

3. لماذا هناك حاجة إلى الألياف الأساسية المجوفة؟

كما نعلم جميعًا، منذ ما يقرب من نصف قرن، كانت الشبكات الضوئية التي تمثلها أنظمة الألياف الضوئية أحادية الوضع بمثابة قاعدة اتصال متينة في عالم الاتصالات مع مزاياها مثل 'السعة الكبيرة، وانخفاض استهلاك الطاقة، وزمن الوصول المنخفض'. ومع ذلك، فإن الكوارتز (الزجاج)، باعتباره مادة أساسية للألياف الضوئية، له حدود متأصلة، بما في ذلك اختناقات السعة وحدود الأداء.

FCST GYTA كابل الألياف الضوئية

عنق الزجاجة في السعة: نظرًا لقيود عرض النطاق الترددي للقناة لمواد الكوارتز، فإن الحد الأعلى لسعة النطاق C+L أحادي الوضع من الألياف الواحدة يبلغ حوالي 100 تيرابايت في الثانية. حتى لو تم توسيع نطاق O/S/U، فإنه لا يزال غير قادر على اختراق المستوى P.

حدود الأداء : هناك حدود نظرية تشمل اللاخطية والتوهين والتأخير وما إلى ذلك، مما يحد من مواصلة تحسين أداء الإرسال (مثل المسافة والتأخير).

في السنوات الأخيرة، مع الاختراقات المستمرة في التقنيات المتعلقة بالألياف المجوفة، من المتوقع أن يتم تحسين قدرة النقل والمسافة والتأخير لأنظمة الألياف المجوفة بشكل شامل في المستقبل، لتصبح الحل الأنسب لسيناريوهات الكمون المنخفض للغاية مثل مراكز البيانات وشبكات الطاقة الحاسوبية. سيعطي الخيار الأفضل أيضًا الأولوية للتجارب التجارية في هذه السيناريوهات.

4. الألياف الأساسية المجوفة مقابل الألياف الزجاجية الأساسية؟

بالمقارنة مع الألياف الضوئية ذات النواة الزجاجية المستخدمة على نطاق واسع حاليًا، تتمتع الألياف الضوئية المجوفة بمزايا كبيرة في الجوانب التالية.

الكمون المنخفض: ينتقل الضوء بشكل رئيسي في المنطقة الأساسية بالقرب من فتحات الهواء. معامل الانكسار أقل من الزجاج الصلب، وسرعة النقل أسرع. ينخفض ​​زمن الوصول من 5us/km إلى 3.46us/km. تتم مقارنة زمن انتقال الإرسال بالألياف الضوئية الموجودة. يتم تقليل النظام بنسبة 30٪. ومن المهم جدًا إرسال الخدمة الحالية والمستقبلية الحساسة للتأخير.

اللاخطية المنخفضة للغاية: التأثير غير الخطي للألياف الأساسية المجوفة أقل بمقدار 3 إلى 4 أوامر من تأثير الألياف الزجاجية التقليدية، مما يسمح بزيادة الطاقة الضوئية المدخلة بشكل كبير، وبالتالي زيادة مسافة الإرسال. بدأت العديد من الشركات المصنعة للمعدات في الصناعة، بما في ذلك ZTE، البحث عن الأنظمة البصرية ذات الصلة بناءً على هذه الميزة، مثل التعديل عالي الترتيب 128QAM وتقنية مكبر الصوت عالي الطاقة، والتي من المتوقع أن تزيد سعة النظام ومسافة الإرسال بمقدار مرتين على الأقل.

خسارة منخفضة للغاية محتملة: تبلغ خسارة التيار التي تحققها الألياف الضوئية المجوفة 0.174 ديسيبل/كم، وهو نفس أداء أحدث جيل من الألياف الضوئية ذات النواة الزجاجية الحالية. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يصل الحد الأدنى النظري لنافذة الاتصال للألياف الضوئية المجوفة إلى 0.1 ديسيبل/كم، وهو أصغر من الحد النظري البالغ 0.14 ديسيبل/كم من الألياف الضوئية العادية ذات النواة الزجاجية.

نطاق تردد تشغيل واسع للغاية: مع التحسين المستمر لتصميم هيكل الألياف المجوفة، يمكن أن يوفر نطاق تردد واسع للغاية يتجاوز 1000 نانومتر، ويدعم بسهولة نطاقات O وS وE وC وL وU وغيرها.

5. ما هو التقدم المحرز في تطبيق صناعة الألياف المجوفة؟

في ضوء المزايا التقنية للألياف الضوئية المجوفة، أجرت الجامعات والشركات المحلية والأجنبية في مجال الألياف الضوئية حاليًا أبحاثًا ذات صلة . والأكثر شهرة هو Lumenisity، وهي شركة تابعة لجامعة ساوثهامبتون، والتي ستخفض معامل التوهين للألياف الضوئية المجوفة إلى 0.174 ديسيبل / كم في عام 2022، وهو ما يمثل أعلى مستوى تقني في الصناعة. بالطبع، نظرًا لنضج تكنولوجيا الألياف المجوفة، بما في ذلك تحسين أداء الألياف (انخفاض معامل التوهين)، ونضج عملية التصنيع وتحسين المعايير، فإنها تركز حاليًا بشكل أساسي على الاختبار والبحث العلمي. على سبيل المثال، في عام 2021، أعلنت شركة الاتصالات البريطانية أنها ستتعاون مع شركة Lumenisity وشركة الشبكات العالمية Mavenir في مختبر الاتصالات البريطانية لاختبار كابل ألياف ضوئية مجوف بطول 10 كيلومترات. لذلك، من المتوقع أن يستغرق الأمر بعض الوقت حتى يتم تسويقه تجاريًا.

FCST - FTTx أفضل، حياة أفضل.

لقد قمنا بتصميم وتصنيع وتوريد المكونات السلبية لشبكات الألياف الضوئية منذ عام 2003. كل ما نقوم به في FCST مصمم لتوفير حلول فعالة وبسيطة ومبتكرة لحل المهام المعقدة.

نحن نقدم 4 حلول

ل حل FTTH ODN

ل حل تركيب الكابلات تحت الأرض

ل حل تركيب الكابلات الجوية

ل أدوات الألياف وحل الاختبار

كمورد لحلول FTTx، يمكننا أيضًا تنفيذ ODM وفقًا للمشروع. سنواصل الابتكار والمساهمة بشكل أكبر في بناء شبكة الألياف الضوئية العالمية.