Non ita pridem, charta responsorum medii anni de communi evolutione Hengqin inter Zhuhai et Macao paulatim explicabatur. Una ex fibris opticis transfinis attentionem attraxit. Per Zhuhai et Macao transiit ut interconnexionem potentiae computandi et communicationem opum a Macao ad Hengqin efficiret, et canalem informationis construeret. Shanghai etiam promovet proiectum emendationis et transformationis retiaculi communicationis "ab fibra optica in cupreum reversum" ut progressus oeconomicus altae qualitatis et meliora officia communicationis incolis praestet.
Cum technologia interretialis celeriter progrediatur, desiderium usorum pro commeatu interretiali in dies crescit, quomodo capacitatem communicationis fibrae opticae augere possimus, quaestio urgentissima solvenda facta est.
Ex quo technologia communicationis per fibras opticas apparuit, mutationes magnas in campis scientiae, technologiae et societatis effecit. Technologia informationis laserica, quae per fibras opticas repraesentatur, ut applicatio magni momenti technologiae lasericae, structuram retiaculi communicationis modernae struxit et pars magni momenti transmissionis informationis facta est. Technologia communicationis per fibras opticas est vis gravis in mundo interretiali hodierno, et etiam una ex technologiis principalibus aetatis informationis est.
Cum continua emergentia variarum technologiarum emergentium, ut puta Internet Rerum, magnae copiae datorum (Anglice "big data"), realitas virtualis, intelligentia artificialis (IA), communicationes mobiles quintae generationis (5G), aliaeque technologiae, maiores postulationes in commutatione et transmissione informationum imponuntur. Secundum data investigationis a Cisco anno 2019 edita, commeatus IP globalis annuus ab 1.5ZB (1ZB = 1021B) anno 2017 ad 4.8ZB anno 2022 augebitur, cum incremento annuo composito 26%. Obstante incremento commeatus magni, communicatio fibrae opticae, ut pars fundamentalis retiaculi communicationis, sub ingenti pressione est ad emendandum. Systema et retia communicationis fibrae opticae celeritatis et capacitatis magnae erunt directio progressionis principalis technologiae communicationis fibrae opticae.
Historia Evolutionis et Status Investigationis Technologiae Communicationis Fibrae Opticae
Primus laser rubinus anno 1960 elaboratus est, postquam Arthurus Showlow et Carolus Townes anno 1958 inventum est quomodo laseres operantur. Deinde, anno 1970, primus laser semiconductor AlGaAs capax operationis continuae ad temperaturam ambientem feliciter elaboratus est, et anno 1977, laser semiconductor effectus est ut continue per decem milia horarum in ambitu practico operari posset.
Hactenus, laseres necessaria ad communicationem commercialem per fibras opticas habent. Ab initio inventionis laseris, inventores eius applicationem potentialem magni momenti in campo communicationis agnoverunt. Attamen, duo manifesta vitia in technologia communicationis laseris sunt: unum est quod magna copia energiae propter divergentiam radii laseris amittitur; alterum est quod applicatio magnopere afficitur ab ambitu applicationis, ut applicatio in ambitu atmosphaerico significanter obnoxia erit mutationibus condicionum caeli. Ergo, ad communicationem laseris, dux undarum opticarum idoneus magni momenti est.
Fibra optica, quam Dr. Kao Kung, physicae laureatus Praemio Nobeliano, ad communicationem adhibuit, necessitatibus technologiae communicationis lasericae pro ducibus undarum satisfacit. Proposuit iacturam dispersionis Rayleigh fibrae opticae vitreae valde infimam esse posse (minus quam 20 dB/km), et iacturam potentiae in fibra optica praecipue ex absorptione lucis ab impuritatibus in materiis vitreis provenire, itaque purificatio materiae clavis est ad iacturam fibrae opticae minuendam, et etiam demonstravit transmissionem monomodalem magni momenti esse ad bonam communicationis efficacitatem conservandam.
Anno MCMLXX, Societas Corning Glass fibram opticam multimodalem quarzo fundatam cum iactura circiter 20dB/km secundum purificationis suggestionem Dr. Kao elaboravit, fibram opticam realitatem pro mediis transmissionis communicationis faciens. Post investigationem et progressionem continuam, iactura fibrarum opticarum quarzo fundatarum limitem theoreticum attigit. Hactenus, condiciones communicationis fibrae opticae plene satisfactae sunt.
Prima systemata communicationis per fibras opticas omnia methodum receptionis detectionis directae amplectebantur. Haec methodus communicationis per fibras opticas relative simplex est. PD est detector legis quadratae, et sola intensitas signi optici detegi potest. Haec methodus receptionis detectionis directae a prima generatione technologiae communicationis per fibras opticas annis 1970 ad initium annorum 1990 continuata est.
Ad augendam utilitatem spectri intra latitudinem frequentiae, a duobus aspectibus incipiendum est: uno est technologia uti ad limitem Shannon accedendum, sed incrementum efficientiae spectri requisita pro ratione telecommunicationis ad strepitum auxit, ita distantiam transmissionis minuens; altero est plene uti phase, capacitas informationis portandae status polarizationis ad transmissionem adhibetur, quae est systema communicationis opticae cohaerens secundae generationis.
Systema communicationis opticae cohaerentis secundae generationis mixtorem opticum ad detectionem intradynam adhibet, et receptionem diversitatis polarizationis adhibet, id est, in parte recipiente, lumen signalis et lumen oscillatoris localis in duos radios lucis resolvuntur quorum status polarizationis inter se orthogonales sunt. Hoc modo, receptio polarizationis insensibilis obtineri potest. Praeterea, notandum est hoc tempore, frequentiae indagationem, recuperationem phasis portantis, aequalizationem, synchronizationem, polarizationis indagationem et demultiplexationem in parte recipiente omnia per technologiam processus signalis digitalis (DSP) perfici posse, quae designium apparati receptoris valde simplificat et facultatem recuperationis signalis emendat.
Quaedam Provocationes et Considerationes Progressioni Technologiae Communicationis Fibrae Opticae Obiciuntur
Per applicationem variarum technologiarum, circuli academici et industria ad limitem efficaciae spectralis systematis communicationis fibrae opticae fere pervenerunt. Ad capacitatem transmissionis augendam, hoc solum per amplificationem latitudinis systematis B (capacitatem lineariter augendo) vel per amplificationem rationis signalis ad strepitum effici potest. Disputatio specifica haec est.
1. Solutio ad potentiam transmissionis augendam
Cum effectus non linearis a transmissione magnae potentiae causatus reduci possit per rite augendam aream effectivam sectionis transversalis fibrae, solutio est ad potentiam augendam fibram paucimodalem loco fibrae monomodalis ad transmissionem adhibere. Praeterea, solutio hodie frequentissima ad effectus non lineares est algorithmus retropropagationis digitalis (DBP) adhibere, sed emendatio perfunctionis algorithmi ad augmentum complexitatis computationalis ducet. Nuper, investigatio technologiae machinalis discendi in compensatione non lineari bonam prospectum applicationis ostendit, quae complexitatem algorithmi magnopere minuit, ita ut designatio systematis DBP machinali discendi in futuro adiuvari possit.
2. Latitudinem frequentiae amplificatoris optici auge.
Augmentatio latitudinis frequentiae limites amplitudinis frequentiae EDFA superare potest. Praeter amplitudinem C et L, etiam amplitudo S includi potest, et amplificator SOA vel Raman ad amplificationem adhiberi potest. Attamen fibra optica exstans magnam iacturam in amplitudinibus praeter amplitudinem S habet, et novum genus fibrae opticae designare necesse est ad iacturam transmissionis minuendam. Sed pro reliquis amplitudinibus, technologia amplificationis opticae commercialiter praesto etiam provocatio est.
3. Investigatio de fibra optica cum iactura transmissionis humilis
Investigatio fibrarum cum iactura transmissionis humilis una ex rebus gravissimis in hoc campo est. Fibra nucleo cavo (HCF) facultatem iacturae transmissionis inferioris habet, quae moram transmissionis fibrarum minuet et problema nonlineare fibrarum magnopere eliminare potest.
4. Investigatio de technologiis multiplexationi divisionis spatialis conexis
Technologia multiplexandi divisionis spatii solutio efficax est ad capacitatem fibrae singularis augendam. Speciatim, fibra optica multi-nuclearis ad transmissionem adhibetur, et capacitas fibrae singularis duplicatur. Quaestio principalis hac in re est utrum amplificator opticus maioris efficientiae exstet, alioquin tantum aequivalere potest multis fibris opticis uni-nuclearis; utens technologia multiplexandi divisionis modi, incluso modo polarizationis linearis, fasciculo OAM fundato in singularitate phasis et fasciculo vectori cylindrico fundato in singularitate polarizationis, talis technologia multiplexandi potest esse. Multiplexatio fasciculi novum gradum libertatis praebet et capacitatem systematum communicationis opticae auget. Latas habet prospectus applicationis in technologia communicationis fibrae opticae, sed investigatio de amplificatoribus opticis conexis etiam est provocatio. Praeterea, quomodo aequilibrari complexitatem systematis causatam a mora gregis modi differentialis et technologia aequalizationis digitalis multi-input multi-output etiam attentione digna est.
Prospectus progressionis technologiae communicationis fibrae opticae
Technologia communicationis fibrae opticae ab initiali transmissione lenta ad hodiernam transmissionem celerem progressa est, et una ex technologiis principalibus societatem informationis sustinentibus facta est, disciplinamque ingentem et campum socialem formavit. In futuro, cum postulatio societatis pro transmissione informationis crescere pergat, systemata communicationis fibrae opticae et technologiae retium ad capacitatem, intelligentiam, et integrationem ingentiae evoluentur. Dum efficaciam transmissionis emendant, sumptus minuere pergent, victum populi inservient et patriae informationem aedificare adiuvabunt. Societas partes magnas agit. CeiTa cum pluribus societatibus calamitatum naturalium cooperata est, quae monita salutis regionalis, ut terrae motus, inundationes, et tsunamis, praedicere possunt. Tantum cum ONU CeiTa coniungi debet. Cum calamitas naturalis accidit, statio terrae motus praemonitionem praecocem emittet. Terminale sub Monitis ONU synchronizatur.
(1) Rete opticum intelligente
Comparatum cum systemate communicationis sine filo, systema communicationis opticae et rete opticae intelligentis adhuc in stadio initiali sunt quod ad configurationem, sustentationem et diagnosim errorum attinet, et gradus intelligentiae insufficiens est. Propter ingentem capacitatem fibrae singularis, eventus cuiuslibet defectus fibrae magnum impulsum in oeconomiam et societatem habebit. Ergo, monitorium parametrorum retis magni momenti est ad progressionem futurarum retium intelligentium. Directiones investigationis quibus in hoc aspectu in futuro attendendum est includunt: systema monitorium parametrorum systematis fundatum in technologia cohaerenti simplificata et doctrina automatica, technologia monitoria quantitatis physicae fundata in analysi signorum cohaerentium et reflexione temporali optica phasis-sensitiva.
(2) Technologia et systema integratum
Propositum principale integrationis instrumentorum est sumptus minuere. In technologia communicationis fibrae opticae, transmissio signorum brevis distantiae celerrima per regenerationem continuam signorum effici potest. Attamen, propter problemata recuperationis status phasis et polarizationis, integratio systematum cohaerentium adhuc relative difficilis est. Praeterea, si systema opticum-electricum-opticum integratum magnae scalae effici potest, capacitas systematis etiam significanter augebitur. Attamen, propter factores ut parvam efficientiam technicam, magnam complexitatem, et difficultatem integrationis, impossibile est late promovere signa omnino optica, ut omnia optica 2R (reamplificatio, reformatio), 3R (reamplificatio, retemporisatione, et reformatio) in campo technologiae processus communicationum opticarum. Ergo, quod ad technologiam et systemata integrationis attinet, directiones investigationis futurae hae sunt: Quamquam investigatio exstans de systematibus multiplexandi divisionis spatialis relative dives est, partes principales systematum multiplexandi divisionis spatialis nondum progressus technologicos in academia et industria consecuti sunt, et ulterius roborari necesse est. Investigationes, ut laseres et modulatores integrati, receptores integrati bidimensionales, amplificatores optici integrati altae efficientiae energiae, et cetera; nova genera fibrarum opticarum fortasse significanter latitudinem systematis augebunt, sed ulteriores investigationes adhuc necessariae sunt ut earum comprehensiva efficacia et processus fabricationis ad gradum singularis modi fibrae existentis pervenire possint; studia varia instrumenta quae cum nova fibra in nexu communicationis adhiberi possunt.
(3) Instrumenta communicationis opticae
In instrumentis communicationis opticæ, investigatio et progressus instrumentorum photonicorum siliconis initium iam consecutus est. Attamen, hoc tempore, investigatio domestica plerumque in instrumentis passivis nititur, investigatio autem in instrumentis activis satis debilis est. Quod ad instrumenta communicationis opticæ attinet, futurae investigationes includunt: investigationem integrationis instrumentorum activorum et instrumentorum opticorum siliconis; investigationem technologiae integrationis instrumentorum opticorum non-siliconis, ut investigationem technologiae integrationis materiarum et substratorum III-V; ulteriorem progressionem investigationis et progressionis novorum instrumentorum. Sequela, ut dux undarum opticus integratus lithii niobati cum commodis celeritatis altae et consumptionis energiae humilis.
Tempus publicationis: III Augusti, MMXXIII
