De reis van de optische communicatie is bepaald door de voortdurende zoektocht van de mensheid om informatie sneller en verder te verzenden.Van oude bakens en optische semaphorelijnen in het tijdperk van Napoleon tot de uitvinding van de telegraaf in de 19e eeuwDe eerste trans-Atlantische kabel werd gelegd in 1858, in staat om Morsecode over de oceaan te sturen.Het symboliseert de dageraad van de wereldwijde interconnectie..
In de daaropvolgende decennia veranderden radiogolven de communicatie, maar hun bandbreedtebeperkingen en interferentieproblemen onthulden de noodzaak van betere media.met behulp van verfijnde geleidende en isolerende materialen, domineerde de langeafstandstransmissie tot het einde van de 20e eeuw.De ontdekking door Charles Kao en George Hockham in de jaren zestig dat gezuiverd glas licht over kilometers kon leiden, markeerde het begin van het glasvezel-tijdperk.Toen Corning in de jaren zeventig glasvezel met weinig verlies introduceerde, werd de basis gelegd voor de moderne internetinfrastructuur.
De wetenschap achter holle kernvezels (DNANF)
In tegenstelling tot traditionele optische vezels die afhankelijk zijn van een vaste glazen kern, leiden holle glasvezels licht door een centraal luchtkanaal dat omgeven is door gestructureerde glaslagen.de Double Nested Anti-Resonant Nodeless Fiber (DNANF) valt op als een revolutionair ontwerp.
Deze architectuur werkt door antiresonante reflectie en remmende koppeling, waardoor het licht in de luchtkern blijft zitten in plaats van met het glas in wisselwerking te komen.Deze innovatie elimineert belangrijke verliezenmechanismen, met name Rayleigh-dispersing, die de traditionele silicavezels fundamenteel beperken..
De productie van DNANF vereist een nauwkeurige controle over lekkageverlies, oppervlakteverspreiding en micro-buigingseffecten, die allemaal afhankelijk zijn van de vezelgeometrie en golflengte.Om deze parameters te optimaliseren worden geavanceerde modellen gebruikt., waardoor een stabiele prestatie met weinig verlies mogelijk is in brede spectrumvensters.
Ongekende prestatiemeters
Recente experimenten hebben buitengewone resultaten aangetoond: de nieuw ontwikkelde HCF2-vezel bereikte een recorddemping van 0,091 dB/km bij 1550 nm, het laagste optische verlies ooit geregistreerd.Dit overtreft de langdurige prestatiebarrière van conventionele silicavezels.
Naast de recordlage demping heeft DNANF een uitzonderlijk transmissiescherm, waarbij de verliezen onder 0,1 dB/km over 144 nm (18 THz) en onder 0,2 dB/km over 66 THz blijven.een verbetering van 260% ten opzichte van standaard telecomvezels.
Geavanceerde tests, waaronder optische tijddomeinreflectometrie en herhaalde cutbackmetingen, bevestigden een gelijkmatig verlies over de 15 km lange vezel.De vezels vertonen ook een uitstekende moduszuiverheid (intermodale interferentie < −70 dB/km), waardoor een superieure signaalkwaliteit wordt gewaarborgd voor ultra-langeafstandscommunicatie.
Verschillende technische voordelen
Naast zijn recordprestaties biedt holle kernvezeltechnologie meerdere voordelen voor optische systemen van de volgende generatie.Bijna zeven keer lager dan in conventionele vezels, waardoor de noodzaak van complexe dispersiecompensatie wordt verminderd.
De snelheid van overdracht is een ander hoogtepunt aangezien licht hoofdzakelijk door de lucht reist, neemt de verspreidingssnelheid met tot 45% toe in vergelijking met vaste kernvezels.De luchtgeleide structuur onderdrukt ook niet-lineaire optische effecten, waardoor een hoog vermogen en een hoge gegevenssnelheid zonder signaalvervorming mogelijk zijn.
De productie omvat een zeer gecontroleerd stapel-en-trekproces met dunne glazen haarvaten.moet nauwkeurig worden onderhouden om consistent antiresonant gedrag te bereikenGeavanceerde microscopie en testen met meerdere golflengten zorgen voor geometrische en optische kwaliteitscontrole.
Bredere impact en toekomstpotentieel
De implicaties van DNANF gaan verder dan conventionele communicatiesystemen.met een vermogen van meer dan 50 W,.
Bijvoorbeeld, versterkers op basis van ytterbium (≈1060 nm) bieden 13,7 THz bandbreedte, bismut-gedopte versterkers leveren 21 THz over O / E / S banden, en thulium / holmium systemen (≈2000 nm) bieden meer dan 31 THz.Het aanpassen van DNANF voor deze banden kan de huidige transmissiebandbreedte vermenigvuldigen met vijf tot tien keer.
In de toekomst kunnen de verliezen nog verder worden verminderd tot ongeveer 0,01 dB/km door middel van grotere kernen en betere mechanische versterking.hun prestatievoordelen maken ze geschikt voor hoogvermogend lasertransport en ultra-langeafstandscommunicatie.
Perspectief: naar de volgende generatie optische netwerken
DNANF is een belangrijke stap vooruit in de optische golfgeleidertechniek.energiezuiniger, en glasvezelnetwerken met een langere bereik.
De toepassingen zullen betrekking hebben op telecominfrastructuur, datacenters, industriële laserlevering, sensorsystemen en wetenschappelijke instrumentatie..Naarmate de productiemethoden rijpen en de schaalbaarheid verbetert, staat holle kernvezel op het punt een hoeksteen te worden van de volgende generatie communicatietechnologie.
Deze doorbraak toont aan dat met innovatief golfgeleiderontwerp,de langdurige fysieke barrières van glasvezeltransmissie kunnen inderdaad worden overwonnen, wat een nieuw tijdperk voor optische verbinding inluidt.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!