الاتصالات عبر الألياف الضوئية

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

خزانة توصيل الألياف الضوئية. الكابلات الصفراء هي ألياف أحادية النمط ؛ أما الكابلات البرتقالية والزرقاء فهي ألياف متعددة الأنماط  : ألياف OM1 بقياس 62.5/125 ميكرومتر  وألياف OM3 بقياس 50/125 ميكرومتر، على التوالي.
فريق شركة ستيلث كوميونيكيشنز لتركيب الألياف الضوئية يقوم بتركيب كابل ألياف ضوئية داكنة مكون من 432 ليفًا ضوئيًا تحت شوارع وسط مانهاتن، مدينة نيويورك

الاتصالات عبر الألياف الضوئية هي شكل من أشكال الاتصالات الضوئية لنقل المعلومات من مكان إلى آخر عن طريق إرسال نبضات من الأشعة تحت الحمراء أو الضوء المرئي عبر الألياف الضوئية . [ 1 ] [ 2 ] الضوء عبارة عن موجة حاملة يتم تعديلها لنقل المعلومات. [ 3 ] يُفضل استخدام الألياف الضوئية على الكابلات الكهربائية عند الحاجة إلى نطاق ترددي عالٍ ، أو مسافات طويلة، أو مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي . [ 4 ] يمكن لهذا النوع من الاتصالات نقل الصوت والفيديو وبيانات القياس عن بُعد عبر الشبكات المحلية أو عبر مسافات طويلة. [ 5 ]

تستخدم العديد من شركات الاتصالات الألياف الضوئية لنقل إشارات الهاتف والإنترنت والتلفزيون الكبلي. وقد حقق باحثون في مختبرات بيل رقماً قياسياً في حاصل ضرب عرض النطاق الترددي في المسافة، حيث تجاوز 100 بيتابت × كيلومتر في الثانية، باستخدام تقنية الاتصالات بالألياف الضوئية. [ 6 ]

خلفية

أحدثت الألياف الضوئية، التي طُوّرت لأول مرة في سبعينيات القرن الماضي، ثورة في صناعة الاتصالات ولعبت دورًا رئيسيًا في ظهور عصر المعلومات . [ 7 ] ونظرًا لمزاياها على النقل الكهربائي ، حلت الألياف الضوئية محل أسلاك النحاس في شبكات العمود الفقري في العالم المتقدم إلى حد كبير . [ 8 ]

تتضمن عملية الاتصال باستخدام الألياف الضوئية الخطوات الأساسية التالية:

  1. إنشاء الإشارة الضوئية باستخدام جهاز إرسال، [ 9 ] عادةً من إشارة كهربائية
  2. نقل الإشارة عبر الألياف، مما يضمن عدم تشوه الإشارة أو ضعفها بشكل كبير
  3. استقبال الإشارة الضوئية
  4. تحويلها إلى إشارة كهربائية

التطبيقات

تستخدم شركات الاتصالات الألياف الضوئية لنقل إشارات الهاتف والإنترنت والتلفزيون الكبلي. كما تُستخدم في قطاعات أخرى، منها الطبية والدفاعية والحكومية والصناعية والتجارية. وإلى جانب استخدامها في الاتصالات، تُستخدم الألياف الضوئية كموجهات ضوئية، وأدوات تصوير، وليزر، وميكروفونات مائية للموجات الزلزالية، وسونار، ومستشعرات لقياس الضغط ودرجة الحرارة.

بسبب انخفاض التوهين والتداخل ، تتمتع الألياف الضوئية بمزايا على الأسلاك النحاسية في تطبيقات المسافات الطويلة ذات النطاق الترددي العالي. مع ذلك، يُعدّ تطوير البنية التحتية داخل المدن صعبًا نسبيًا ويستغرق وقتًا طويلًا، كما أن أنظمة الألياف الضوئية قد تكون معقدة ومكلفة التركيب والتشغيل. نتيجةً لهذه الصعوبات، تم تركيب أنظمة اتصالات الألياف الضوئية المبكرة بشكل أساسي في تطبيقات المسافات الطويلة، حيث يمكن استخدامها بكامل طاقتها الاستيعابية، مما يعوض التكلفة المرتفعة. وقد انخفضت أسعار اتصالات الألياف الضوئية بشكل ملحوظ منذ عام 2000. [ 10 ]

أصبح سعر مدّ الألياف الضوئية إلى المنازل حاليًا أقل تكلفة من سعر مدّ شبكة تعتمد على النحاس. وقد انخفضت الأسعار إلى 850 دولارًا أمريكيًا لكل مشترك في الولايات المتحدة، وأقل من ذلك في دول مثل هولندا، حيث تكاليف الحفر منخفضة وكثافة المساكن عالية.

منذ عام 1990، حين أصبحت أنظمة التضخيم الضوئي متاحة تجاريًا، أنشأت صناعة الاتصالات شبكة واسعة من خطوط الاتصالات بالألياف الضوئية بين المدن وعبر المحيطات. وبحلول عام 2002، اكتملت شبكة عابرة للقارات بطول 250,000  كيلومتر من كابلات الاتصالات البحرية بسعة 2.56 تيرابايت /ثانية، ورغم أن سعات الشبكة المحددة تُعد معلومات سرية، تشير تقارير استثمارات الاتصالات إلى أن سعة الشبكة قد زادت بشكل كبير منذ عام 2004. [ 11 ] وبحلول عام 2020، تم نشر أكثر من 5 مليارات كيلومتر من كابلات الألياف الضوئية حول العالم. [ 12 ]

تاريخ

In 1880, Alexander Graham Bell and his assistant Charles Sumner Tainter created a very early precursor to fiber-optic communications, the Photophone, at Bell's newly established Volta Laboratory in Washington, D.C.. Bell considered it his most important invention. The device allowed for the transmission of sound on a beam of light. On June 3, 1880, Bell conducted the world's first wireless telephone transmission between two buildings, some 213 meters apart.[13][14] Due to its use of an atmospheric transmission medium, the Photophone would not prove practical until advances in laser and optical fiber technologies permitted the secure transport of light. The Photophone's first practical use came in military communication systems many decades later.[15]

In 1954, Harold Hopkins and Narinder Singh Kapany showed that bundles of glass fibers could be used to transmit an image.[16]Jun-ichi Nishizawa, a Japanese scientist at Tohoku University, proposed the use of optical fibers for communications in 1963.[17] Nishizawa invented the PIN diode and the static induction transistor, both of which contributed to the development of optical fiber communications.[18][19]

In 1966, Charles K. Kao and George Hockham at Standard Telecommunication Laboratories showed that the losses of 1,000 dB/km in existing glass (compared to 5–10 dB/km in coaxial cable) were due to contaminants which could potentially be removed.

Optical fiber with attenuation low enough for communication purposes (about 20 dB/km) was developed in 1970 by Corning Glass Works. At the same time, GaAssemiconductor lasers were developed that were compact and therefore suitable for transmitting light through fiber optic cables for long distances.

في عام 1973، حصلت شركة أوبتليكوم ، التي شارك في تأسيسها مخترع الليزر، غوردون غولد ، على عقد من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) لتطوير أحد أوائل أنظمة الاتصالات الضوئية. وقد طُوّر هذا النظام لصالح قيادة صواريخ الجيش في هانتسفيل، ألاباما، وكان يهدف إلى تمكين صاروخ قصير المدى مزود بمعالجة فيديو من التواصل مع الأرض عبر الليزر باستخدام ليف بصري بطول خمسة كيلومترات يُسحب من الصاروخ أثناء تحليقه. [ 20 ] ثم قامت أوبتليكوم بتسليم أول نظام اتصالات ضوئية تجاري لشركة شيفرون. [ 21 ]

بعد فترة من البحث بدأت عام 1975، طُوِّر أول نظام اتصالات تجاري بالألياف الضوئية، والذي كان يعمل بطول موجي يبلغ حوالي 0.8  ميكرومتر، ويستخدم ليزرات أشباه الموصلات المصنوعة من زرنيخيد الغاليوم. عمل هذا النظام من الجيل الأول بمعدل بتات يبلغ 45 ميجابت/ثانية، مع تباعد بين أجهزة إعادة الإرسال يصل إلى 10  كيلومترات. بعد ذلك بوقت قصير، في 22 أبريل 1977، أرسلت شركة جنرال تيليفون آند إلكترونيكس أول حركة مرور هاتفية مباشرة عبر الألياف الضوئية بمعدل نقل بيانات يبلغ 6 ميجابت/ثانية في لونغ بيتش، كاليفورنيا. [ 22 ]

في أكتوبر 1973، وقعت شركة كورنينج جلاس عقد تطوير مع CSELT وبيريللي بهدف اختبار الألياف الضوئية في بيئة حضرية: في سبتمبر 1977، تم نشر الكابل الثاني في سلسلة الاختبار هذه، والذي أطلق عليه اسم COS-2، تجريبياً في خطين (9 كم) في تورينو ، لأول مرة في مدينة كبيرة، بسرعة 140 ميجابت/ثانية . [ 23 ] 

طُوّر الجيل الثاني من اتصالات الألياف الضوئية للاستخدام التجاري في أوائل ثمانينيات القرن العشرين، حيث كان يعمل عند طول موجي 1.3  ميكرومتر ويستخدم ليزرات أشباه الموصلات InGaAsP. كانت هذه الأنظمة المبكرة محدودة في البداية بسبب تشتت الألياف متعددة الأنماط ، وفي عام 1981، تبيّن أن الألياف أحادية النمط تُحسّن أداء النظام بشكل كبير؛ ومع ذلك، فقد ثبت صعوبة تطوير موصلات عملية قادرة على العمل مع الألياف أحادية النمط. أكملت شركة SaskTel الكندية، وهي مزود خدمة، بناء ما كان يُعتبر آنذاك أطول شبكة ألياف ضوئية تجارية في العالم، والتي غطت مسافة 3268 كيلومترًا (2031 ميلًا) وربطت 52 مجتمعًا. [ 24 ] وبحلول عام 1987، كانت هذه الأنظمة تعمل بمعدلات بت تصل إلى  1.7  جيجابت/ثانية مع تباعد بين أجهزة إعادة الإرسال يصل إلى 50 كم (31 ميل) .  

كان كابل الهاتف العابر للمحيط الأطلسي TAT-8 أول كابل يستخدم الألياف الضوئية ، وقد اعتمد على تقنية تضخيم الليزر المحسّنة من Desurvire . ودخل حيز التشغيل في عام 1988.

عملت أنظمة الألياف الضوئية من الجيل الثالث عند طول موجي 1.55  ميكرومتر، وبلغت خسائرها حوالي 0.2 ديسيبل/كم . وقد حفز هذا التطور اكتشاف زرنيخيد الإنديوم والغاليوم وتطوير بيرسال للثنائي الضوئي المصنوع من زرنيخيد الإنديوم والغاليوم. تغلب المهندسون على الصعوبات السابقة المتعلقة بانتشار النبضات باستخدام ليزرات أشباه الموصلات التقليدية المصنوعة من إنديوم غاليوم أرسينيد فوسفيد عند هذا الطول الموجي، وذلك باستخدام ألياف ذات إزاحة تشتت مصممة لتقليل التشتت إلى أدنى حد عند 1.55  ميكرومتر، أو عن طريق حصر طيف الليزر في نمط طولي واحد . وقد سمحت هذه التطورات في نهاية المطاف لأنظمة الجيل الثالث بالعمل تجاريًا عند2.5  جيجابت/ثانية مع تباعد بين أجهزة إعادة الإرسال يزيد عن 100 كم (62 ميل) .  

استخدم الجيل الرابع من أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية التضخيم الضوئي لتقليل الحاجة إلى أجهزة إعادة الإرسال، وتقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) لزيادة سعة البيانات . وكان إدخال تقنية WDM بدايةً لشبكات الألياف الضوئية ، حيث أصبحت التقنية المفضلة لتوسيع نطاق تردد الألياف الضوئية. [ 25 ] وكانت شركة سيينا أول من طرح نظام WDM عالي الكثافة في السوق، في يونيو 1996. [ 26 ] وقد أدى إدخال المضخمات الضوئية وتقنية WDM إلى مضاعفة سعة النظام كل ستة أشهر من عام 1992 حتى وصل معدل نقل البيانات إلى 1000 بت/ثانية.تم الوصول إلى سرعة 10 تيرابايت/ثانية  بحلول عام 2001. وفي عام 2006، بلغ معدل نقل البيانات 10 تيرابايت/ثانية.تم الوصول إلى سرعة 14  تيرابايت/ثانية عبر خط واحد بطول 160 كيلومترًا (99 ميلًا) باستخدام مضخمات بصرية. [ 27 ] اعتبارًا من عام 2021  قام علماء يابانيون بنقل 319 تيرابت في الثانية على مسافة 3000 كيلومتر باستخدام كابلات ألياف رباعية النواة ذات قطر كابل قياسي. [ 28 ]

يركز تطوير الجيل الخامس من اتصالات الألياف الضوئية على توسيع نطاق الطول الموجي الذي يمكن لنظام تقسيم الطول الموجي (WDM) العمل ضمنه. تغطي نافذة الطول الموجي التقليدية، المعروفة باسم النطاق C، نطاق 1525-1565  نانومتر، بينما تتميز الألياف الجافة بنافذة منخفضة الفقد، مما يبشر بتوسيع هذا النطاق إلى 1300-1650  نانومتر. تشمل التطورات الأخرى مفهوم السوليتونات الضوئية ، وهي نبضات تحافظ على شكلها من خلال موازنة تأثيرات التشتت مع التأثيرات غير الخطية للألياف باستخدام نبضات ذات شكل محدد.

في أواخر التسعينيات وحتى عام 2000، توقعت جهات فاعلة في قطاع الاتصالات وشركات بحثية مثل KMI وRHK زيادة هائلة في الطلب على سعة النطاق الترددي للاتصالات نتيجةً لتزايد استخدام الإنترنت ، وتسويق خدمات استهلاكية متنوعة تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا، مثل خدمة الفيديو حسب الطلب . كانت حركة بيانات بروتوكول الإنترنت تتزايد بشكل متسارع، بوتيرة أسرع من وتيرة ازدياد تعقيد الدوائر المتكاملة وفقًا لقانون مور . إلا أنه منذ انهيار فقاعة الإنترنت وحتى عام 2006، كان الاتجاه السائد في هذا القطاع هو اندماج الشركات ونقل عمليات التصنيع إلى الخارج لخفض التكاليف. وقد استغلت شركات مثل فيريزون و AT&T تقنية الاتصالات بالألياف الضوئية لتقديم مجموعة متنوعة من خدمات البيانات عالية السرعة وخدمات النطاق العريض إلى منازل المستهلكين.

شهد الغزو الروسي لأوكرانيا عام 2022 استخدام الألياف الضوئية للاتصالات في الطائرات المسيّرة. وقد ساهمت مقاومتها للتشويش الإلكتروني في استخدامها من قبل كلا الجانبين. [ 29 ]

تكنولوجيا

تتضمن أنظمة الاتصالات الحديثة بالألياف الضوئية عادةً أجهزة إرسال ضوئية تحول الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية، وكابلات ألياف ضوئية لنقل الإشارة، ومضخمات ضوئية، وأجهزة استقبال ضوئية لتحويل الإشارة مرة أخرى إلى إشارة كهربائية. وتكون المعلومات المنقولة عادةً معلومات رقمية مُولَّدة بواسطة أجهزة الكمبيوتر أو أنظمة الهاتف .

أجهزة الإرسال

وحدة GBIC (الموضحة هنا بعد إزالة غطائها) هي جهاز إرسال واستقبال ضوئي وكهربائي ، يجمع بين جهاز إرسال وجهاز استقبال في غلاف واحد. يوجد الموصل الكهربائي في أعلى اليمين، والموصلات الضوئية في أسفل اليسار.

تُعدّ أجهزة أشباه الموصلات، مثل الثنائيات الباعثة للضوء (LED) وثنائيات الليزر ، من أكثر أجهزة الإرسال الضوئية شيوعًا . ويكمن الفرق بينهما في أن الثنائيات الباعثة للضوء تُصدر ضوءًا غير متماسك ، بينما تُصدر ثنائيات الليزر ضوءًا متماسكًا. وللاستخدام في الاتصالات الضوئية، يجب تصميم أجهزة الإرسال الضوئية لأشباه الموصلات لتكون صغيرة الحجم، وفعّالة، وموثوقة، مع العمل ضمن نطاق أطوال موجية مثالي، وتعديلها مباشرةً عند الترددات العالية.

في أبسط صورها، تُصدر مصابيح LED الضوء من خلال الانبعاث التلقائي ، وهي ظاهرة تُعرف باسم التألق الكهربائي . يكون الضوء المنبعث غير متماسك وله نطاق طيفي واسع نسبيًا يتراوح بين 30 و60  نانومترًا. [ أ ] يخضع النطاق الطيفي الواسع لمصابيح LED لتشتت أكبر في الألياف، مما يحد بشكل كبير من حاصل ضرب معدل نقل البيانات في المسافة (وهو مقياس شائع للفائدة). تُعد مصابيح LED مناسبة بشكل أساسي لتطبيقات الشبكات المحلية ذات معدلات نقل بيانات تتراوح بين 10 و 100 ميجابت/ثانية ومسافات إرسال تصل إلى بضعة كيلومترات.

إن نقل الضوء بواسطة مصابيح LED غير فعال، حيث يتم تحويل حوالي 1% فقط من طاقة الإدخال، أو حوالي 100 ميكروواط، في النهاية إلى طاقة يتم إرسالها إلى الألياف البصرية. [ 30 ]

تم تطوير مصابيح LED تستخدم العديد من الآبار الكمومية لإصدار الضوء بأطوال موجية مختلفة عبر طيف واسع، وهي تستخدم حاليًا لتطبيقات تقسيم الطول الموجي المحلي (WDM).

حلت أجهزة الليزر ذات التجويف الرأسي الباعث للضوء (VCSEL) محل مصابيح LED إلى حد كبير، لما توفره من سرعة وقدرة وخصائص طيفية محسّنة، بتكلفة مماثلة. ومع ذلك، ونظرًا لتصميمها البسيط نسبيًا، تُعدّ مصابيح LED مفيدة جدًا للتطبيقات منخفضة التكلفة. تشمل أنواع أجهزة إرسال الليزر شبه الموصلة الشائعة الاستخدام في الألياف البصرية: ليزر VCSEL، وليزر فابري-بيرو ، وليزر التغذية الراجعة الموزعة .

يُصدر ليزر أشباه الموصلات الضوء عبر الانبعاث المحفز بدلاً من الانبعاث التلقائي، مما ينتج عنه قدرة خرج عالية (حوالي 100  ميلي واط) بالإضافة إلى مزايا أخرى مرتبطة بطبيعة الضوء المتماسك. يتميز خرج الليزر بتوجيهه النسبي، مما يسمح بكفاءة اقتران عالية (حوالي 50%) مع الألياف أحادية النمط. كما تقترن أجهزة VCSEL الشائعة جيدًا بالألياف متعددة الأنماط. ويسمح عرض الطيف الضيق أيضًا بمعدلات بت عالية لأنه يقلل من تأثير التشتت اللوني . علاوة على ذلك، يمكن تعديل ليزر أشباه الموصلات مباشرةً عند الترددات العالية نظرًا لقصر زمن إعادة التركيب .

غالبًا ما تُعدّل ثنائيات الليزر مباشرةً ؛ أي أن خرج الضوء يُتحكم فيه بتيار يُطبق مباشرةً على الجهاز. وللحصول على معدلات بيانات عالية جدًا أو روابط لمسافات طويلة جدًا، يمكن تشغيل مصدر الليزر بموجة مستمرة ، ويتم تعديل الضوء بواسطة جهاز خارجي، وهو مُعدِّل بصري ، مثل مُعدِّل الامتصاص الكهربائي أو مقياس تداخل ماخ-زيندر . يزيد التعديل الخارجي من مسافة الرابط الممكنة عن طريق إزالة تذبذب الليزر ، الذي يُوسِّع عرض الخط في الليزر المُعدَّل مباشرةً، مما يزيد من التشتت اللوني في الألياف. وللحصول على كفاءة عالية جدًا في عرض النطاق الترددي، يمكن استخدام التعديل المتماسك لتغيير طور الضوء بالإضافة إلى سعته، مما يُتيح استخدام QPSK و QAM و OFDM . "يُعدّ مفتاح إزاحة الطور التربيعي ثنائي الاستقطاب تنسيق تعديل يُرسل فعليًا أربعة أضعاف المعلومات التي تُرسلها عمليات الإرسال البصرية التقليدية بنفس السرعة." [ 31 ]

أجهزة الاستقبال

المكون الرئيسي لجهاز الاستقبال الضوئي هو كاشف ضوئي يحول الضوء إلى كهرباء باستخدام التأثير الكهروضوئي . تُصنع الكواشف الضوئية الأساسية المستخدمة في الاتصالات من زرنيخيد الإنديوم والغاليوم . عادةً ما يكون الكاشف الضوئي ثنائيًا ضوئيًا شبه موصل . تشمل أنواع الثنائيات الضوئية ثنائيات p-n، وثنائيات p-i-n، وثنائيات الانهيار. كما تُستخدم كواشف MSM الضوئية نظرًا لملاءمتها للتكامل في دوائر المُجددات ومُضاعفات تقسيم الطول الموجي.

نظرًا لاحتمالية تعرض الضوء للتوهين والتشوه أثناء مروره عبر الألياف، تُقترن الكواشف الضوئية عادةً بمضخم مقاومة تحويلية ومضخم محدد لإنتاج إشارة رقمية في المجال الكهربائي مُستخلصة من الإشارة الضوئية الواردة. ويمكن أيضًا تطبيق معالجة إضافية للإشارة، مثل استعادة إشارة الساعة من البيانات بواسطة حلقة قفل الطور، قبل تمرير البيانات.

تستخدم أجهزة الاستقبال المتماسكة ليزر مذبذب محلي بالاشتراك مع زوج من الموصلات الهجينة وأربعة كاشفات ضوئية لكل استقطاب، متبوعًا بمحولات تناظرية رقمية عالية السرعة ومعالجة الإشارات الرقمية لاستعادة البيانات المعدلة باستخدام QPSK أو QAM أو OFDM.

التشويه الرقمي المسبق

يتكون جهاز إرسال نظام الاتصالات الضوئية من محول رقمي تناظري (DAC)، ومضخم إشارة ، ومعدل ماخ-زيندر . ويدعم هذا النظام استخدام تنسيقات تعديل أعلى (> 4-QAM ) أو معدلات نقل بيانات أعلى (>يؤدي معدل نقل بيانات يصل إلى 32 جيجابت/  ثانية إلى انخفاض أداء النظام نتيجة لتأثيرات خطية وغير خطية في جهاز الإرسال. يمكن تصنيف هذه التأثيرات إلى تشوهات خطية ناتجة عن محدودية عرض نطاق محول الإشارة الرقمية إلى التناظرية وانحراف إشارة I/Q في جهاز الإرسال، بالإضافة إلى تأثيرات غير خطية ناتجة عن تشبع الكسب في مضخم القيادة ومعدل ماخ-زيندر. تعمل المعالجة المسبقة الرقمية على معالجة هذه التأثيرات السلبية، مما يتيح معدلات نقل بيانات تصل إلى 32 جيجابت/ثانية .يدعم الجهاز تردد 56  جيجابت/ثانية وأنماط تعديل مثل 64-QAM و128- QAM باستخدام المكونات المتوفرة تجاريًا. يقوم معالج الإشارة الرقمية في جهاز الإرسال بإجراء تشويه رقمي مسبق على إشارات الإدخال باستخدام نموذج جهاز الإرسال العكسي قبل إرسال العينات إلى محول الإشارة الرقمية إلى التناظرية (DAC).

كانت طرق المعالجة الرقمية القديمة للتشويه المسبق تعالج التأثيرات الخطية فقط. أما المنشورات الحديثة فتتناول أيضًا التشوهات غير الخطية. قام بيرينغوير وآخرون بنمذجة مُعدِّل ماخ-زيندر كنظام وينر مستقل ، وتم نمذجة مُحوِّل الإشارة الرقمية إلى التناظرية ومُضخِّم القيادة بواسطة متسلسلة فولتيرا مُقتطعة وثابتة زمنيًا . [ 32 ] استخدم خانا وآخرون متعددة حدود الذاكرة لنمذجة مُكوِّنات المُرسِل معًا. [ 33 ] في كلا النهجين، يتم إيجاد مُعاملات متسلسلة فولتيرا أو متعددة حدود الذاكرة باستخدام بنية تعلُّم غير مباشر . قام دوثيل وآخرون بتسجيل عدة إشارات بأقطاب وأطوار مختلفة لكل فرع من فروع مُعدِّل ماخ-زيندر. تُستخدم هذه الإشارات لحساب المجال البصري. يُحدِّد الارتباط المتبادل بين المجالات المتوافقة في الطور والمجالات المتعامدة انحراف التوقيت . يتم تحديد استجابة التردد والتأثيرات غير الخطية بواسطة بنية التعلُّم غير المباشر. [ 34 ]

أنواع كابلات الألياف الضوئية

مقطورة بكرة كابل مزودة بقناة يمكنها حمل الألياف الضوئية
ألياف بصرية متعددة الأنماط في حفرة خدمة تحت الأرض

يتكون كابل الألياف الضوئية من لبٍّ، وغلاف ، وطبقة عازلة (طبقة خارجية واقية)، حيث يوجه الغلاف الضوء على طول اللب باستخدام طريقة الانعكاس الداخلي الكلي . عادةً ما يُصنع اللب والغلاف (ذو معامل انكسار منخفض) من زجاج السيليكا عالي الجودة ، مع إمكانية تصنيعهما من البلاستيك أيضًا. يتم توصيل ليفين ضوئيين عن طريق اللحام بالانصهار أو اللحام الميكانيكي ، ويتطلب ذلك مهارات خاصة وتقنية توصيل متطورة نظرًا للدقة المجهرية المطلوبة لمحاذاة لبّي الألياف. [ 35 ]

يُستخدم نوعان رئيسيان من الألياف الضوئية في الاتصالات الضوئية: الألياف الضوئية متعددة الأنماط والألياف الضوئية أحادية النمط . تتميز الألياف الضوئية متعددة الأنماط بنواة أكبر (≥  50 ميكرومترًا )، مما يسمح بتوصيل أجهزة إرسال واستقبال أقل دقة وأرخص ثمنًا، بالإضافة إلى موصلات أرخص. مع ذلك، تُسبب الألياف متعددة الأنماط تشوهًا متعدد الأنماط ، مما يحد غالبًا من عرض النطاق الترددي وطول الوصلة. علاوة على ذلك، نظرًا لارتفاع نسبة الشوائب فيها ، عادةً ما تكون الألياف متعددة الأنماط باهظة الثمن وتُظهر توهينًا أعلى. أما نواة الألياف أحادية النمط فهي أصغر (<  10 ميكرومترات) وتتطلب مكونات وطرق توصيل أكثر تكلفة، لكنها تسمح بوصلات أطول بكثير وأعلى أداءً. تتوفر الألياف أحادية ومتعددة الأنماط بدرجات مختلفة.

مقارنة درجات الألياف [ 36 ]
نوع الأليافتم تقديمه​​الأداء​​
MMF FDDI 62.5/125  ميكرومتر1987 160  ميجاهرتز·كم  @ 850  نانومتر
MMF OM1 62.5/125  ميكرومتر1989 200  ميجاهرتز·كم  عند 850  نانومتر
MMF OM2 50/125  ميكرومتر1998 500  ميجاهرتز·كم  عند 850  نانومتر
MMF OM3 50/125  ميكرومتر20031500  ميجاهرتز·كم  عند 850  نانومتر
MMF OM4 50/125  ميكرومتر20083500  ميجاهرتز·كم  عند 850  نانومتر
MMF OM5 50/125  ميكرومتر20163500  ميجاهرتز·كم  عند 850  نانومتر و 1850  ميجاهرتز·كم  عند 950  نانومتر
SMF OS1 9/125  ميكرومتر19981.0  ديسيبل/كم  عند 1300/1550  نانومتر
SMF OS2 9/125  ميكرومتر20000.4  ديسيبل/كم  عند 1300/1550  نانومتر

لتحويل الألياف إلى منتج تجاري قابل للتسويق، تُغطى عادةً بطبقة واقية باستخدام بوليمرات الأكريلات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية ، ثم تُجمع في كابل. بعد ذلك، يمكن مدها تحت الأرض، ثم تمريرها عبر جدران المبنى، ونشرها هوائياً بطريقة مشابهة لكابلات النحاس. تتطلب هذه الألياف صيانة أقل من أسلاك الأزواج الملتوية الشائعة بعد نشرها. [ 37 ]

تُستخدم كابلات متخصصة لنقل البيانات تحت سطح البحر لمسافات طويلة، مثل كابل الاتصالات عبر المحيط الأطلسي . تحتوي الكابلات الجديدة (2011-2013) التي تشغلها شركات تجارية (مثل Emerald Atlantis و Hibernia Atlantic ) عادةً على أربعة ألياف ضوئية، وتعبر الإشارات المحيط الأطلسي (نيويورك - لندن) في غضون 60-70  مللي ثانية. بلغت تكلفة كل كابل من هذه الكابلات حوالي 300 مليون دولار أمريكي في عام 2011. [ 38 ]

ومن الممارسات الشائعة الأخرى تجميع العديد من خيوط الألياف الضوئية داخل كابلات نقل الطاقة لمسافات طويلة باستخدام، على سبيل المثال، سلك أرضي ضوئي . وهذا يستغل حقوق مرور نقل الطاقة بشكل فعال، ويضمن لشركة الطاقة امتلاك والتحكم في الألياف اللازمة لمراقبة أجهزتها وخطوطها، كما أنه محصن بشكل فعال ضد التلاعب، ويبسط نشر تقنية الشبكة الذكية .

التضخيم

لطالما كانت مسافة نقل البيانات في أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية محدودةً بسبب توهين الألياف وتشوهها. وباستخدام مُكرِّرات الإشارة الكهروضوئية ، تم التغلب على هذه المشاكل. إذ تقوم هذه المُكرِّرات بتحويل الإشارة إلى إشارة كهربائية، ثم تستخدم جهاز إرسال لإعادة إرسال الإشارة بكثافة أعلى من كثافتها الأصلية، ما يُعوض الفقد الحاصل في الجزء السابق. ونظرًا لتعقيد إشارات تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الحديثة، بما في ذلك ضرورة تركيبها مرة كل 20 كيلومترًا تقريبًا ، فإن تكلفة هذه المُكرِّرات مرتفعة للغاية.  

يتمثل أحد البدائل في استخدام مضخمات ضوئية ، والتي تُضخّم الإشارة الضوئية مباشرةً دون الحاجة إلى تحويلها إلى المجال الكهربائي. ومن أنواع المضخمات الضوئية الشائعة مضخم الألياف المُطعّمة بالإربيوم (EDFA). تُصنع هذه المضخمات بتطعيم جزء من الألياف بمعدن الإربيوم النادر ، ثم ضخها بالليزر باستخدام ضوء ذي طول موجي أقصر من طول موجة إشارة الاتصالات (عادةً 980 نانومتر ). توفر مضخمات الألياف المُطعّمة بالإربيوم كسبًا في نطاق التردد C للاتحاد الدولي للاتصالات عند 1550 نانومتر.  

تتمتع المضخمات الضوئية بعدة مزايا هامة مقارنةً بالمكررات الكهربائية. أولًا، يمكن للمضخم الضوئي تضخيم نطاق ترددي واسع جدًا في آنٍ واحد، قد يشمل مئات القنوات المتعددة ، مما يُغني عن الحاجة إلى فك تشفير الإشارات عند كل مضخم. ثانيًا، تعمل المضخمات الضوئية بشكل مستقل عن معدل نقل البيانات ونمط التضمين، مما يسمح بتعايش معدلات نقل بيانات وأنماط تضمين متعددة، ويتيح ترقية معدل نقل البيانات في النظام دون الحاجة إلى استبدال جميع المكررات. ثالثًا، تُعد المضخمات الضوئية أبسط بكثير من المكررات ذات القدرات نفسها، وبالتالي فهي أكثر موثوقية بشكل ملحوظ. وقد حلت المضخمات الضوئية محل المكررات إلى حد كبير في المنشآت الجديدة، على الرغم من أن المكررات الإلكترونية لا تزال تُستخدم على نطاق واسع عند الحاجة إلى معالجة الإشارة بما يتجاوز التضخيم.

تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي

تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) هي تقنية لنقل قنوات متعددة من المعلومات عبر ليف بصري واحد، وذلك بإرسال حزم ضوئية متعددة بأطوال موجية مختلفة عبر الليف، حيث يتم تعديل كل حزمة بقناة معلومات منفصلة. يتيح ذلك مضاعفة السعة المتاحة للألياف البصرية. ويتطلب ذلك وجود مُضاعِف إرسال بتقسيم الطول الموجي في جهاز الإرسال، ومُفَكِّك إرسال (وهو في الأساس مطياف ) في جهاز الاستقبال. تُستخدم محززات الموجات الدليلية المصفوفة بشكل شائع لعمليتي تعدد الإرسال وفك الإرسال في تقنية WDM. [ 39 ] باستخدام تقنية WDM المتوفرة تجاريًا حاليًا، يمكن تقسيم عرض نطاق الليف إلى ما يصل إلى 160 قناة [ 40 ] لدعم معدل بت مُجمَّع في نطاق1.6 تيرابت/ثانية  .

حدود

حاصل ضرب عرض النطاق الترددي في المسافة

نظرًا لأن تأثير التشتت يزداد مع طول الألياف، غالبًا ما يُوصف نظام نقل الألياف بحاصل ضرب عرض النطاق الترددي في المسافة ، والذي يُعبر عنه عادةً بوحدة ميغاهرتز ·كيلومتر. هذه القيمة هي حاصل ضرب عرض النطاق الترددي والمسافة، لوجود علاقة عكسية بين عرض نطاق الإشارة والمسافة التي يمكن نقلها عبرها. على سبيل المثال، يمكن لألياف متعددة الأنماط شائعة ذات حاصل ضرب عرض نطاق ترددي في المسافة يبلغ 500  ميغاهرتز·كيلومتر أن تنقل  إشارة بتردد 500 ميغاهرتز لمسافة  كيلومتر واحد، أو  إشارة بتردد 1000 ميغاهرتز لمسافة نصف  كيلومتر.

سرعات قياسية

باستخدام تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي ، يمكن لكل ليف نقل العديد من القنوات المستقلة، كل منها يستخدم طولًا موجيًا مختلفًا من الضوء. معدل البيانات الصافي (معدل البيانات بدون بايتات إضافية) لكل ليف هو معدل البيانات لكل قناة مطروحًا منه تكلفة تصحيح الخطأ الأمامي (FEC)، مضروبًا في عدد القنوات (عادةً ما يصل إلى 80 قناة في أنظمة WDM التجارية عالية الكثافة اعتبارًا من عام 2008).).

كابلات الألياف الضوئية القياسية

يلخص ما يلي الأبحاث التي تستخدم كابلات الألياف أحادية الوضع أحادية النواة الصلبة القياسية المستخدمة في الاتصالات السلكية واللاسلكية.

سنةمنظمةالسرعة الإجماليةعرض النطاق التردديالكفاءة الطيفية ، (بت/ثانية)/هرتزقنوات WDMلكل قناةمسافة
2009ألكاتيل-لوسنت [ 41 ]15.5  تيرابت/ثانية155100  جيجابت/ثانية7000  كم
2010NTT [ 42 ]69.1  تيرابت/ثانية432171  جيجابت/ثانية240  كم
2011NEC [ 43 ]101.7  تيرابت/ثانية370273  جيجابت/ثانية165  كم
2011مجموعة [ 44 ] [ 45 ]26  تيرابت/ثانية336 [ أ ]77  جيجابت/ثانية50  كم
2016بي تي وهواوي [ 46 ]5.6  تيرابت/ثانية28200  جيجابت/ثانيةحوالي 140  كم؟
2016نوكيا بيل لابز ، دويتشه تيليكوم وجامعة ميونخ التقنية [ 47 ] [ 48 ]1  تيرابت/ثانية5–6.754250  جيجابت/ثانية419–951  كم
2016نوكيا-ألكاتيل-لوسنت [ 49 ]65  تيرابت/ثانية6600  كم
2017بي تي وهواوي [ 50 ]11.2  تيرابت/ثانية6.2528400  جيجابت/ثانية250  كم
2020جامعات RMIT وموناش وسوينبرن [ 51 ] [ 52 ]39.0–40.1  تيرابت/ثانية~4  تيراهيرتز10.4 (10.1–10.4)160 [ أ ]244  جيجابت/ثانية76.6  كم
2020جامعة لندن [ 53 ]178.08  تيرابت/ثانية16.83  تيراهيرتز10.8660 (نطاقات S، C، L)270  جيجابت/ثانية40  كم
2023المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 54 ]301  تيرابت/ثانية27.8  تيراهيرتز10.81097 (نطاقات E، S، C، L)250-300  جيجابت/ثانية50-150  كم
2024المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 55 ]402  تيرابت/ثانية37.6  تيراهيرتز10.71505 (نطاقات O، E، S، C، L، U)170–320  جيجابت/ثانية50  كم
  1. 1 2 تم استخدام مصدر واحد لتشغيل جميع القنوات.

كابلات متخصصة

يلخص الجدول التالي النتائج التي تم تحقيقها باستخدام الألياف متعددة النوى أو متعددة الأنماط المتخصصة.

سنةمنظمةالسرعة الإجماليةبير  كوريسعرض النطاق التردديالكفاءة الطيفية، (بت/ثانية)/هرتزعدد أنماط الانتشارعدد النوىقنوات WDM (لكل نواة)لكل قناةمسافة
2011المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 43 ]109.2 تيرابت/ثانية15.6 تيرابت/ثانية7
2012NEC ، كورنينج [ 56 ]1.05 بيتابت/ثانية87.5 تيرابت/ثانية1252.4  كم
2013جامعة ساوثهامبتون [ 57 ]73.7 تيرابت/ثانية73.7 تيرابت/ثانية1 (مجوف)3 × 96 (وضع DM) [ 58 ]256 جيجابت/ثانية310  م
2014الجامعة التقنية في الدنمارك [ 59 ]43 تيرابت/ثانية6.14 تيرابت/ثانية71045  كم
2014جامعة أيندهوفن للتكنولوجيا (TU/e) وجامعة سنترال فلوريدا (CREOL) [ 60 ]255 تيرابت/ثانية36.4 تيرابت/ثانية750~728 جيجابت/ثانية1  كم
2015NICT ، وSumitomo Electric، و RAM Photonics [ 61 ]2.15 بيتابت/ثانية97.7 تيرابت/ثانية22402 (نطاقات C، L)243 جيجابت/ثانية31  كم
2017NTT [ 62 ]1 بيتابت/ثانية31.25 تيرابت/ثانيةأحادي الوضع3246680 جيجابت/ثانية205.6  كم
2017KDDI Research و Sumitomo Electric [ 63 ]10.16 بيتابت/ثانية535 تيرابت/ثانية6 أوضاع19739 (نطاقات C و L)120 جيجابت/ثانية11.3  كم
2018المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 64 ]159 تيرابت/ثانية159 تيرابت/ثانيةالوضع الثلاثي1348414 جيجابت/ثانية1045  كم
2020المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 65 ]10.66 بيتابت/ثانية280.5 تيرابت/ثانية9.2 تيراهيرتز30.5الوضع الثلاثي38368 (نطاقات C، L)762 جيجابت/ثانية13  كم
2021المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 66 ]319 تيرابت/ثانية79.8 تيرابت/ثانيةأحادي الوضع4552 (نطاقات S، C، L)144.5 جيجابت/ثانية3001  كم (69.8  كم)
2022NICT [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]1.02 بيتابت/ثانية255 تيرابت/ثانية4801 (نطاقات S، C، L)51.7  كم
2022 [ أ ]الجامعة التقنية في الدنمارك [ 70 ] [ 71 ]1.84 بيتابت/ثانية49.7 تيرابت/ثانية37223223 جيجابت/ثانية7.9  كم
2022NICT [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]1.53 بيتابت/ثانية1.53 بيتابت/ثانية4.6 تيراهيرتز33255 (مضاعف إرسال MIMO 110)1184 (النطاق C)1.03 تيرابت/ثانية25.9  كم
2023المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات [ 75 ]22.9 بيتابت/ثانية603 تيرابت/ثانية18.8 تيراهيرتز32الوضع الثلاثي38750 (نطاقات S، C، L)803.5 جيجابت/ثانية13  كم
  1. ↑ رقم قياسي جديد للإنتاجية باستخدام شريحة ضوئية.

تقنيات جديدة

وتُعد الأبحاث التي أجرتها جامعة DTU وشركة Fujikura وشركة NTT جديرة بالملاحظة حيث تمكن الفريق من تقليل استهلاك الطاقة للبصريات إلى حوالي 5٪ مقارنة بالتقنيات السائدة، مما قد يؤدي إلى جيل جديد من مكونات البصريات عالية الكفاءة في استهلاك الطاقة.

سنةمنظمةفعالعدد أنماط الانتشارعدد النوىقنوات WDM (لكل نواة)لكل قناةمسافة
2018هاو هو، وآخرون. (DTU، فوجيكورا، NTT) [ 76 ]768 تيرابت/ثانية (661  تيرابت/ثانية)أحادي النمط3080320  جيجابت/ثانية

طوّرت أبحاثٌ أجرتها جامعة RMIT في ملبورن، أستراليا، جهازًا نانوفوتونيًا ينقل البيانات عبر موجات ضوئية ملتفة بشكل حلزوني، وحققت زيادةً قدرها 100 ضعف في سرعات الألياف الضوئية المتاحة حاليًا. [ 77 ] تُعرف هذه التقنية باسم الزخم الزاوي المداري (OAM). يستخدم الجهاز النانوفوتوني صفائح رقيقة للغاية لقياس جزء من المليمتر من الضوء الملتوي. يُدمج جهاز إلكتروني نانوي داخل موصل أصغر من موصل USB، ويمكن تركيبه في نهاية كابل الألياف الضوئية. [ 78 ]

تشتت

في الألياف البصرية الزجاجية الحديثة، لا يحدّ الامتصاص المباشر للمادة أقصى مسافة نقل، بل التشتت ، أي انتشار النبضات الضوئية أثناء انتقالها عبر الليف. يحدّ التشتت من عرض نطاق الليف، لأن انتشار النبضة الضوئية يحدّ من معدل تتابع النبضات على الليف مع الحفاظ على إمكانية تمييزها عند جهاز الاستقبال. وينتج التشتت في الألياف البصرية عن عوامل متعددة.

يُحدّ التشتت بين الأنماط ، الناتج عن اختلاف السرعات المحورية للأنماط المستعرضة المختلفة ، من أداء الألياف متعددة الأنماط . ولأن الألياف أحادية النمط تدعم نمطًا مستعرضًا واحدًا فقط، فإن التشتت بين الأنماط يُزال.

في الألياف أحادية النمط، يُحدَّد الأداء بشكل أساسي بالتشتت اللوني ، الذي يحدث نتيجة لتغير معامل انكسار الزجاج بشكل طفيف تبعًا لطول موجة الضوء، وبسبب التضمين، يشغل الضوء الصادر من أجهزة الإرسال الضوئية نطاقًا ضيقًا من الأطوال الموجية. أما تشتت نمط الاستقطاب ، وهو مصدر آخر للقيود، فيحدث لأنه على الرغم من أن الألياف أحادية النمط لا يمكنها استيعاب سوى نمط عرضي واحد، إلا أنها قادرة على نقل هذا النمط باستقطابين مختلفين، ويمكن أن تؤدي العيوب أو التشوهات الطفيفة في الألياف إلى تغيير سرعات الانتشار لكلا الاستقطابين. تُعرف هذه الظاهرة بالانكسار المزدوج ، ويمكن التغلب عليها باستخدام ألياف ضوئية تحافظ على الاستقطاب .

يمكن إزالة بعض التشتت، وخاصة التشتت اللوني، باستخدام مُعَوِّض التشتت . يعمل هذا الجهاز باستخدام قطعة من الألياف مُجهزة خصيصًا ذات تشتت معاكس للتشتت الناتج عن ألياف الإرسال، مما يُحسِّن النبضة بحيث يمكن فك تشفيرها بشكل صحيح بواسطة الدوائر الإلكترونية.

التوهين

ينتج توهين الألياف عن مزيج من امتصاص المادة ، وتشتت رايلي ، وتشتت مي ، وفقدان الإشارة في الموصلات . يبلغ امتصاص مادة السيليكا النقية حوالي 0.03 ديسيبل/كم فقط . أما الشوائب في الألياف الضوئية القديمة فقد تسببت في توهين يصل إلى حوالي 1000 ديسيبل/كم . بينما يبلغ توهين الألياف الحديثة حوالي 0.3 ديسيبل/كم . وتنتج أشكال أخرى من التوهين عن الإجهادات الفيزيائية التي تتعرض لها الألياف، والتقلبات المجهرية في الكثافة، وتقنيات التوصيل غير المتقنة . [ 79 ]

نوافذ ناقل الحركة

يعتمد كل تأثير يُسهم في التوهين والتشتت على الطول الموجي البصري. توجد نطاقات (أو نوافذ) من الأطوال الموجية تكون فيها هذه التأثيرات أضعف ما يمكن، وهي الأنسب للإرسال. وقد تم توحيد هذه النوافذ. [ 80 ]

النطاقات القياسية للاتصالات عبر الألياف الضوئية
فرقةوصفنطاق الطول الموجي
نطاق Oإبداعي1260–1360  نانومتر
النطاق Eممتد1360–1460  نانومتر
نطاق Sالأطوال الموجية القصيرة1460–1530  نانومتر
النطاق Cتقليدي ( نافذة الإربيوم )1530–1565  نانومتر
نطاق Lالأطوال الموجية الطويلة1565–1625  نانومتر
يو إلأطوال موجية فائقة الطول1625–1675  نانومتر

لاحظ أن هذا الجدول يوضح أن التكنولوجيا الحالية قد تمكنت من ربط النوافذ الشرقية والجنوبية التي كانت منفصلة في الأصل.

تاريخيًا، كانت هناك نافذة من الأطوال الموجية الأقصر من نطاق O، تُسمى النافذة الأولى، عند 800-900  نانومتر؛ إلا أن الفقد في هذه المنطقة مرتفع، لذا تُستخدم هذه النافذة بشكل أساسي للاتصالات قصيرة المدى. أما النوافذ السفلية الحالية (O وE) حول 1300  نانومتر، فتتميز بفقد أقل بكثير، حيث تنعدم فيها ظاهرة التشتت. وتُعد النوافذ الوسطى (S وC) حول 1500  نانومتر الأكثر استخدامًا، إذ تتميز بأقل فقد في التوهين وأطول مدى. ومع ذلك، فهي تعاني من بعض التشتت، لذا تُستخدم أجهزة تعويض التشتت لمعالجة هذه المشكلة.

تجديد

عندما يتطلب الأمر أن يمتد رابط الاتصالات لمسافة أطول مما تستطيع تقنية الألياف الضوئية الحالية تغطيته، يجب إعادة توليد الإشارة في نقاط وسيطة على طول الرابط باستخدام مُكرِّرات الاتصالات الضوئية . تُضيف المُكرِّرات تكلفة كبيرة إلى نظام الاتصالات، ولذلك يسعى مصممو الأنظمة إلى تقليل استخدامها قدر الإمكان.

أدت التطورات الحديثة في تكنولوجيا الألياف والاتصالات الضوئية إلى تقليل تدهور الإشارة إلى درجة أن إعادة توليد الإشارة الضوئية لا تتطلب سوى مسافات لا تتجاوز مئات الكيلومترات. وقد ساهم ذلك بشكل كبير في خفض تكلفة الشبكات الضوئية، لا سيما عبر الامتدادات البحرية حيث تُعد تكلفة وموثوقية أجهزة إعادة الإرسال من العوامل الرئيسية التي تحدد أداء نظام الكابلات بأكمله. ومن أبرز التطورات التي ساهمت في تحسين الأداء إدارة التشتت، التي تسعى إلى موازنة تأثيرات التشتت مع اللاخطية؛ والسوليتونات ، التي تستخدم التأثيرات اللاخطية في الألياف لتمكين انتشار الإشارة دون تشتت عبر مسافات طويلة.

الميل الأخير

على الرغم من تفوق أنظمة الألياف الضوئية في تطبيقات النطاق الترددي العالي، إلا أن مشكلة " الميل الأخير" لا تزال قائمة، حيث شهد توصيل الألياف إلى المباني انتشارًا بطيئًا. مع ذلك، تسارع نشر تقنية الألياف إلى المنازل (FTTH). ففي اليابان، على سبيل المثال، حلت تقنية EPON محل تقنية DSL إلى حد كبير كمصدر للإنترنت عريض النطاق. وتُعد اليابان وكوريا الجنوبية والصين من أكبر الدول التي شهدت انتشارًا لتقنية FTTH. بدأت سنغافورة بتنفيذ شبكتها الوطنية للنطاق العريض من الجيل التالي (Next Gen NBN) التي تعتمد كليًا على الألياف الضوئية، والمقرر اكتمالها في عام 2012، وتتولى شركة OpenNet تركيبها. ومنذ بدء تقديم الخدمات في سبتمبر 2010، وصلت تغطية الشبكة في سنغافورة إلى 85% على مستوى البلاد.

في الولايات المتحدة، تُقدّم شركة فيريزون للاتصالات خدمة الألياف الضوئية إلى المنزل (FTTH) المسماة FiOS لأسواق مختارة ذات متوسط ​​إيرادات مرتفع لكل مستخدم ضمن نطاق تغطيتها الحالية. أما شركة AT&T ، وهي شركة الاتصالات المحلية الرئيسية الأخرى المتبقية ، فتستخدم خدمة الألياف الضوئية إلى العقدة (FTTN) المسماة U-verse، مع كابلات زوجية مجدولة تصل إلى المنازل. وتستخدم شركات خدمات الكابلات المتعددة (MSO) المنافسة خدمة FTTN مع كابلات محورية، وذلك من خلال شبكات هجينة تجمع بين الألياف والكابلات المحورية . وتعتمد جميع شبكات الوصول الرئيسية على الألياف الضوئية في معظم المسافة بين شبكة مزود الخدمة والعميل.

تُعدّ تقنية شبكة الوصول الضوئية السلبية عبر الإيثرنت (EPON) التقنية السائدة عالميًا . أما في أوروبا، وبين شركات الاتصالات في الولايات المتحدة، فقد نشأت تقنيتا شبكة الوصول الضوئية السلبية ذات النطاق العريض القائمة على تقنية ATM (BPON) وشبكة الوصول الضوئية السلبية ذات سرعة جيجابت (GPON) من خلال شبكة الوصول للخدمات الكاملة (FSAN) ومنظمات معايير الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T) الخاضعة لسيطرتها.

مقارنة مع النقل الكهربائي

مختبر متنقل لربط الألياف الضوئية يُستخدم للوصول إلى الكابلات الأرضية وربطها
تم فتح صندوق توصيل الألياف الضوئية تحت الأرض

يعتمد اختيار طريقة نقل البيانات بين الألياف الضوئية والكهرباء (أو النحاس ) لنظام معين على عدد من المفاضلات. تُختار الألياف الضوئية عمومًا للأنظمة التي تتطلب نطاقًا تردديًا أعلى ، أو تعمل في بيئات قاسية، أو تمتد لمسافات أطول مما تستطيع الكابلات الكهربائية استيعابه.

تتمثل المزايا الرئيسية للألياف الضوئية في انخفاض فقد الإشارة بشكل استثنائي (مما يسمح بنقلها لمسافات طويلة بين أجهزة إعادة الإرسال)، وانعدام التيارات الأرضية وغيرها من مشاكل الإشارة والطاقة الطفيلية الشائعة في خطوط النقل الكهربائية الطويلة المتوازية (نظرًا لاعتمادها على الضوء بدلًا من الكهرباء في النقل، وطبيعة الألياف الضوئية العازلة)، وقدرتها العالية على نقل البيانات. يتطلب استبدال كابل ألياف ضوئية واحد عالي النطاق الترددي آلاف الوصلات الكهربائية. ومن مزايا الألياف الضوئية أيضًا أنها، حتى عند مدّها جنبًا إلى جنب لمسافات طويلة، لا تعاني من أي تداخل فعلي ، على عكس بعض أنواع خطوط النقل الكهربائية . يمكن تركيب الألياف الضوئية في المناطق ذات التداخل الكهرومغناطيسي العالي ، مثل خطوط الكهرباء وخطوط السكك الحديدية. كما تُعد الكابلات غير المعدنية ذات العازل الكهربائي مثالية للمناطق المعرضة لخطر الصواعق.

للمقارنة، في حين أن أنظمة النحاس أحادية الخط ذات الجودة الصوتية التي يزيد طولها عن بضعة كيلومترات تتطلب مكررات إشارة مدمجة للحصول على أداء مرضٍ، فليس من غير المألوف أن تتجاوز الأنظمة البصرية 100 كيلومتر (62 ميلاً) ، دون أي معالجة نشطة أو سلبية. 

تُعدّ وصل الألياف الضوئية أكثر صعوبة وتكلفة من وصل الموصلات الكهربائية. وعند مستويات طاقة عالية، تكون الألياف الضوئية عرضة للانصهار ، مما يؤدي إلى تدمير كارثي لقلب الليف وتلف مكونات الإرسال. [ 81 ]

في التطبيقات قصيرة المدى وذات النطاق الترددي المنخفض نسبيًا، يُفضّل غالبًا النقل الكهربائي نظرًا لانخفاض تكلفته. أما الاتصالات الضوئية فليست شائعة في تطبيقات التوصيل بين الأجهزة، أو التوصيل بين اللوحات الخلفية ، أو التوصيل بين الشرائح.

في بعض الحالات، يمكن استخدام الألياف الضوئية حتى للتطبيقات قصيرة المدى أو ذات النطاق الترددي المنخفض، وذلك بفضل ميزات أخرى مهمة:

  • المناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، بما في ذلك النبضات الكهرومغناطيسية النووية .
  • مقاومة كهربائية عالية ، مما يجعلها آمنة للاستخدام بالقرب من المعدات ذات الجهد العالي أو بين المناطق ذات الجهود الأرضية المختلفة .
  • الوزن الأخف - وهو أمر مهم، على سبيل المثال، في الطائرات.
  • عدم وجود احتمال لحدوث شرارة كهربائية - وهو أمر مهم في بيئات الغازات القابلة للاشتعال أو الانفجار. [ 82 ]
  • لا تشع كهرومغناطيسياً، ويصعب التنصت عليها دون تعطيل الإشارة - وهو أمر مهم في البيئات ذات الأمن العالي.
  • حجم الكابلات أصغر بكثير - وهو أمر مهم عندما يكون المسار محدودًا، مثل ربط مبنى قائم بالشبكة، حيث يمكن حفر قنوات أصغر ويمكن توفير المساحة في قنوات الكابلات والصواني الموجودة.
  • مقاومة للتآكل بفضل وسط النقل غير المعدني

يمكن تركيب كابلات الألياف الضوئية في المباني باستخدام نفس المعدات المستخدمة لتركيب كابلات النحاس والكابلات المحورية، مع بعض التعديلات بسبب صغر حجم كابلات الألياف الضوئية ومحدودية قوة الشد المسموح بها ونصف قطر الانحناء.

المعايير الحاكمة

لتمكين مختلف المصنّعين من تطوير مكونات تعمل بتوافق في أنظمة الاتصالات بالألياف الضوئية، تم وضع عدد من المعايير. وينشر الاتحاد الدولي للاتصالات عدة معايير تتعلق بخصائص وأداء الألياف نفسها، بما في ذلك

  • ITU-T G.651، "خصائص  كابل الألياف الضوئية متعدد الأنماط ذي معامل الانكسار المتدرج 50/125 ميكرومتر"
  • ITU-T G.652 ، "خصائص كابل الألياف الضوئية أحادي النمط"

تحدد معايير أخرى معايير الأداء للألياف وأجهزة الإرسال والاستقبال التي يجب استخدامها معًا في الأنظمة المتوافقة. ومن هذه المعايير:

يُعد TOSLINK هو التنسيق الأكثر شيوعًا لكابلات الصوت الرقمية التي تستخدم الألياف البصرية البلاستيكية لتوصيل المصادر الرقمية بأجهزة الاستقبال الرقمية .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. تُصنع مصابيح LED المستخدمة في الاتصالات عادةً من فوسفيد زرنيخيد الإنديوم والغاليوم (InGaAsP) أو زرنيخيد الغاليوم (GaAs). ولأن مصابيح InGaAsP تعمل عند طول موجي أطول من مصابيح GaAs (1.3 ميكرومتر مقابل 0.81-0.87 ميكرومتر)، فإن طيف خرجها، على الرغم من تساويهما في الطاقة، يكون أوسع من حيث الطول الموجي بمعامل 1.7 تقريبًا.

مراجع

  1. ↑ "فهم الأطوال الموجية في الألياف البصرية" . thefoa.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-12-2019 .
  2. ↑ ماكنتوش، جين ؛ كريسب، بيتر ؛ باركر، فيليب؛ جيبسون، كاري؛ جرانت، آر جي؛ ريجان، سالي (أكتوبر 2014). تاريخ العالم في 1000 قطعة . نيويورك: دار نشر DK ومؤسسة سميثسونيان . ص 382. ISBN  978-1-4654-2289-7.
  3. ↑ الاتجاهات المستقبلية في اتصالات الألياف الضوئية (ملف PDF) . WCE، لندن، المملكة المتحدة. 2 يوليو 2014. ISBN 978-988-19252-7-5.
  4. ↑ "كيف تعمل الألياف الضوئية" . كيف تعمل الأشياء . 6 مارس 2001. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مايو 2020 .
  5. ↑ "ما هي العناصر الأساسية لنظام اتصالات الألياف الضوئية؟" . FOS . مؤرشف من الأصل في 15 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2020 .
  6. ↑ «بيان صحفي: أعلنت شركة ألكاتيل-لوسنت بيل لابز عن رقم قياسي جديد في نقل البيانات عبر الألياف الضوئية، متجاوزةً حاجز 100 بيتابت في الثانية لكل كيلومتر» . ألكاتيل-لوسنت. 28 سبتمبر/أيلول 2009. مؤرشف من الأصل في 18 أكتوبر/تشرين الأول 2009.
  7. ↑ ألوين، فيفيك (23 أبريل 2004). "تقنيات الألياف الضوئية". تصميم وتنفيذ الشبكات الضوئية . دار نشر سيسكو . ISBN 978-1-58705-105-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 2020-08-08 .
  8. ↑ جاكوبي، ميتش (16 مارس 2020). "مع تزايد الطلب على الاتصالات، ستحتاج الألياف الضوئية إلى تطوير شامل" . أخبار الهندسة الكيميائية . تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2020 .
  9. ↑ "دليل الألياف الضوئية وكابلات المباني" . جمعية الألياف الضوئية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 ديسمبر 2015 .
  10. ↑ "سوق الألياف الضوئية حسب التطبيق والمنطقة - التوقعات العالمية حتى عام 2024 | تكنوفيو" . بزنس واير . 10 نوفمبر 2020. تاريخ الاطلاع: 18 أبريل 2021 .
  11. ↑ نوفيسيو، تريش (3 ديسمبر 2020). "أكبر 15 شركة للألياف الضوئية في العالم" . finance.yahoo.com . تاريخ الاسترجاع: 18 أبريل 2021 .
  12. ↑ "كورنينج تحتفل بتسليم مليار كيلومتر من الألياف الضوئية" . كورنينج. 28 سبتمبر 2017. تاريخ الاطلاع: 23 نوفمبر 2021 .
  13. ↑ ماري كاي كارسون (2007). ألكسندر غراهام بيل: إعطاء صوت للعالم . سير ستيرلينغ. نيويورك: دار نشر ستيرلينغ. الصفحات 76-78 . ISBN  978-1-4027-3230-0.
  14. ↑ ألكسندر غراهام بيل (أكتوبر 1880). "حول إنتاج الصوت وإعادة إنتاجه بواسطة الضوء" . المجلة الأمريكية للعلوم . السلسلة الثالثة. XX (118): 305-324 . Bibcode : 1880AmJS...20..305B . doi : 10.2475/ajs.s3-20.118.305 . S2CID 130048089 . نُشرت أيضاً بعنوان "السيلينيوم والفوتوفون" في مجلة نيتشر ، سبتمبر 1880.
  15. ↑ بواسطة (2021-02-18). "نبذة تاريخية عن الاتصالات الضوئية" . هاكاداي . تم الاسترجاع في 2021-04-18 .
  16. ↑ بهات، جايمين؛ جونز، آدم؛ فولي، ستيفن؛ شاه، ظهير؛ مالون، بيتر؛ فوسيت، ديريك؛ كومار، سونيل (27 أكتوبر 2010). "هارولد هوراس هوبكنز: سيرة ذاتية مختصرة" . مجلة BJU الدولية . 106 (10): 1425-1428 . doi : 10.1111/j.1464-410X.2010.09717.x . PMID 21049584. S2CID 36285370 .  
  17. ↑ نيشيزاوا، جون-إيتشي وسوتو، كين (2004). "توليد موجات تيراهيرتز وتضخيم الضوء باستخدام تأثير رامان" . في بهات، كيه إن وداسغوبتا، أميتافا (محرران). فيزياء أجهزة أشباه الموصلات . نيودلهي، الهند: دار ناروسا للنشر. ص 27. ISBN  978-81-7319-567-9.
  18. ↑ "الألياف الضوئية" . صحيفة سينداي نيوز . مؤرشف من الأصل في 29 سبتمبر 2009. تم الاطلاع عليه في 5 أبريل 2009 .
  19. ↑ "ميدالية جديدة تُكرّم رائد صناعة الإلكترونيات الدقيقة اليابانية" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات .{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )
  20. ↑ تايلور، نيك (2007). الليزر: المخترع، الحائز على جائزة نوبل، حرب براءات الاختراع التي استمرت ثلاثين عامًا ( طبعة مُعاد طباعتها). يونيفرس. ص 169-171 . ISBN   9780595465286.
  21. ↑ تايلور، نيك (2000). الليزر: المخترع، الحائز على جائزة نوبل، وحرب براءات الاختراع التي استمرت ثلاثين عامًا . سيمون وشوستر. ص 226. 
  22. ↑ "من البصري إلى الكهربائي إلى البصري: رسائل عبر الضوء" . مكتبات سميثسونيان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-07-2025 .
  23. ↑ بوزيلي، س.؛ وآخرون (1980). تجارب ميدانية على الألياف الضوئية في إيطاليا: COS1 وCOS2 وCOS3/FOSTER (ملف PDF) . المؤتمر الدولي للاتصالات. سياتل. 
  24. ↑ ريغبي، بولين (22 يناير 2014). "ثلاثة عقود من الابتكار" . لايتويف .
  25. ↑ جروب، كلاوس؛ إيزلت، مايكل (2013). تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي: دليل هندسي عملي (سلسلة وايلي في البصريات البحتة والتطبيقية) . وايلي. ص 2. 
  26. ↑ ماركوف، جون (3 مارس 1997). "تكنولوجيا الألياف الضوئية تجذب قيمة أسهم قياسية" . صحيفة نيويورك تايمز . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0362-4331 . تاريخ الاسترجاع: 9 نوفمبر 2021 . 
  27. ↑ " 14 تيرابت/ثانية عبر ليف بصري واحد: عرض ناجح لأكبر سعة في العالم" . بيان صحفي . شركة NTT. 29 سبتمبر 2006. مؤرشف من الأصل في 21 سبتمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 17 يونيو 2011 .
  28. ↑ ستار، ميشيل (16 يوليو 2021). "اليابان تحطم الرقم القياسي العالمي لسرعة نقل البيانات بسرعة 319 تيرابايت/ثانية" . ساينس أليرت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 نوفمبر 2021 .
  29. ↑ باهوليتش، رومان (12 مارس 2025). "طائرات بدون طيار تعمل بالألياف الضوئية: ضرورة جديدة في حرب أوكرانيا" . راديو أوروبا الحرة/راديو الحرية . تاريخ الاسترجاع: 4 مايو 2025 .
  30. ↑ "مرجع FOA للألياف الضوئية - أجهزة إرسال واستقبال الألياف الضوئية" . thefoa.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أبريل 2021 .
  31. ↑ "شبكات فائقة السرعة تستعد للنشر" . مجلة Nature Photonics . 4 (3): 144. مارس 2010. Bibcode : 2010NaPho...4..144. . doi : 10.1038/nphoton.2010.23 . ISSN 1749-4885 . 
  32. ↑ بيرينغوير، ب. و.؛ نول، م.؛ مول، ل.؛ رامان، ت.؛ نابولي، أ.؛ شوبرت، س.؛ فيشر، ج. ك. (2016). "التشويه الرقمي غير الخطي المسبق لمكونات جهاز الإرسال". مجلة تكنولوجيا الموجات الضوئية . 34 (8): 1739-1745 . رمز Bibcode : 2016JLwT...34.1739B . doi : 10.1109/JLT.2015.2510962 . S2CID 47550517 – عبر IEEE Xplore. 
  33. ↑ خانا، ج.؛ سبينلر، ب.؛ كالابرو، س.؛ دي مان، إ.؛ هانيك، ن. (2016). "طريقة تشويه مسبق تكيفية قوية لأجهزة إرسال الاتصالات الضوئية". رسائل تقنية الفوتونات IEEE . 28 (7): 752-755 . Bibcode : 2016IPTL...28..752K . doi : 10.1109/LPT.2015.2509158 . S2CID 6740310 – عبر IEEE Xplore. 
  34. ↑ دوثيل، ت.؛ هيرمان، ب.؛ شيل، ج.؛ فلودجر، سي آر إس؛ بيسبلينجهوف، أ.؛ كوبر، ت. (2016). "توصيف وتشويه مسبق لعيوب الإرسال الخطية وغير الخطية لتطبيقات PM-64QAM" . المؤتمر والمعرض الأوروبي الثاني والأربعون للاتصالات البصرية (ECOC) : 785-787 - عبر IEEE Xplore.
  35. ↑ ألوين، فيفيك (23 أبريل 2004). "الوصل" . تقنيات الألياف الضوئية . أنظمة سيسكو . تم الاسترجاع في 31 ديسمبر 2006. ينكسر الليف البصري إذا تم ثنيه بشدة .
  36. ↑ سبيرجن، تشارلز إي. (2014). إيثرنت: الدليل الشامل ( الطبعة الثانية). أورايلي ميديا. ISBN  978-1-4493-6184-6.
  37. ↑ "تحديث الألياف الضوئية سيُحدث نقلة نوعية في الساحات والشوارع" . موقع Observer الإلكتروني . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-09-2007.
  38. ↑ صحيفة هاليفاكس كرونيكل هيرالد
  39. ↑ تسفيتش، ميلوراد؛ ديورديفيتش، إيفان (2013). أنظمة وشبكات الاتصالات البصرية المتقدمة . بوسطن: دار أرتيك هاوس. ISBN 978-1-60807-556-0. OCLC 875895386 . 
  40. ↑ "إنفينرا تُطلق نظام خطوط إنتاج جديد" . بيان صحفي صادر عن شركة إنفينرا . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15 يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2009 .
  41. ↑ «ألكاتيل-لوسنت بيل لابز تعلن عن رقم قياسي جديد في نقل البيانات عبر الألياف الضوئية، وتتجاوز حاجز 100 بيتابت في الثانية لكل كيلومتر» (بيان صحفي). ألكاتيل-لوسنت. 28 أكتوبر 2009. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 يوليو 2013.
  42. ↑ "رقم قياسي عالمي بسعة 69 تيرابت لنقل البيانات عبر الألياف الضوئية عبر ليف ضوئي واحد" (بيان صحفي). NTT. 25 مارس 2010. مؤرشف من الأصل بتاريخ 1 ديسمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 أبريل 2010 .
  43. 1 2 هيشت، جيف (29 أبريل 2011). "الألياف البصرية فائقة السرعة تسجل رقماً قياسياً جديداً في السرعة" . مجلة نيو ساينتست . 210 (2809): 24. رمز Bibcode : 2011NewSc.210R..24H . doi : 10.1016/S0262-4079(11)60912-3 . تاريخ الاسترجاع: 26 فبراير 2012 .
  44. ↑ "الليزر يحقق معدل بيانات قياسي عبر الألياف الضوئية" . بي بي سي. 22-05-2011.
  45. ↑ هيلركوس، د.؛ شموجرو، ر.؛ شيلينجر، ت.؛ وآخرون (2011). " نقل فائق السرعة بمعدل 26 تيرابت/ ثانية باستخدام معالجة تحويل فورييه السريع الضوئي بالكامل". مجلة نيتشر فوتونيكس . 5 (6): 364. رمز Bibcode : 2011NaPho...5..364H . doi : 10.1038/NPHOTON.2011.74 . 
  46. ↑ "تجربة BT بسرعة 5.6 تيرابت في الثانية على ليف بصري واحد و2 تيرابت في الثانية على وصلة أساسية مباشرة" . ISPreview. 25 مايو 2016. مؤرشف من الأصل في 8 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه في 30 يونيو 2018 .
  47. ↑ "علماء ينجحون في دفع عمليات نقل البيانات عبر الألياف الضوئية إلى ما يقارب حد شانون" . ISPreview. 19-09-2016. مؤرشف من الأصل في 29-03-2023 . تم الاطلاع عليه في 30-06-2018 .
  48. ↑ إيدلر، ويلفريد؛ بوخالي، فريد؛ شمالين، لوران؛ لاخ، يوجين؛ براون، رالف-بيتر؛ بوشيرر، جورج؛ شولت، باتريك؛ شتاينر، فابيان (15 أبريل 2017). "تجربة ميدانية لشبكة فائقة القنوات بسرعة 1 تيرابت/ثانية باستخدام تشكيلات احتمالية". مجلة تكنولوجيا الموجات الضوئية . 35 (8): 1399-1406 . Bibcode : 2017JLwT...35.1399I . doi : 10.1109/JLT.2017.2664581 . ISSN 0733-8724 . 
  49. ↑ "65 تيرابت في الثانية عبر كابل ألياف ضوئية واحد: نوكيا تسجل رقماً قياسياً جديداً في سرعة نقل البيانات عبر كابلات الألياف الضوئية البحرية" . ARS Technica. 10 ديسمبر 2016. تاريخ الاطلاع: 30 يونيو 2018 .
  50. ↑ "مختبرات بي تي تقدم قناة فائقة الكفاءة بسرعة تيرابايت"" . BT. 2017-06-19. مؤرشف من الأصل في 2018-08-04 . تم الاسترجاع في 2018-08-03 .
  51. ↑ «سجل باحثون للتو أسرع سرعة إنترنت في العالم باستخدام شريحة بصرية واحدة» . www.rmit.edu.au. 22 مايو 2020. مؤرشف من الأصل في 22 مايو 2020. تم الاطلاع عليه في 23 مايو 2020 .
  52. ↑ كوركوران، بيل؛ تان، مينغشي؛ شو، شينغيوان؛ بويس، أندرياس؛ وو، جيايانغ؛ نغوين، ثاتش جي.؛ تشو، ساي تي.؛ ليتل، برنت إي.؛ موراندوتي، روبرتو؛ ميتشل، أرنان؛ موس، ديفيد جيه. (22 مايو 2020). "نقل البيانات الضوئية فائق الكثافة عبر الألياف القياسية باستخدام مصدر شريحة واحدة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (1). نيتشر: 2568. arXiv : 2003.11893 . Bibcode : 2020NatCo..11.2568C . doi : 10.1038/s41467-020-16265- x . PMC 7244755. PMID 32444605 . S2CID 214667352 .   
  53. ↑ "فريق من لندن بالمملكة المتحدة يحقق سرعة قياسية تبلغ 178 تيرابت في الثانية عبر الألياف الضوئية" . ISPreview. 15 أغسطس 2020. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 سبتمبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2021 .
  54. ↑ "رقم قياسي عالمي في نقل البيانات بسرعة 301 تيرابايت/ثانية عبر ألياف بصرية قياسية متوفرة تجارياً" (بيان صحفي). المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 29 يناير 2024.
  55. ↑ "رقم قياسي عالمي في نقل البيانات بسرعة 402 تيرابايت/ثانية عبر ألياف بصرية قياسية متوفرة تجارياً" (بيان صحفي). المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 26-06-2024.
  56. ↑ "شركتا NEC وCorning تحققان نقلًا ضوئيًا بسرعة بيتابت" . Optics.org. 22-01-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-01-2013 .
  57. ↑ "البيانات الضخمة، الآن بسرعة الضوء" . مجلة نيو ساينتست. 30 مارس 2013. تاريخ الاسترجاع: 3 أغسطس 2018 .
  58. ↑ أنتوني، سيباستيان (25 مارس 2013). "باحثون يبتكرون شبكة ألياف ضوئية تعمل بسرعة 99.7% من سرعة الضوء، محطمين بذلك أرقام السرعة وزمن الاستجابة القياسية - إكستريم تك" . إكستريم تك .
  59. ↑ "ليزر واحد وكابل واحد يوفران سرعات ألياف ضوئية تصل إلى 43 تيرابت في الثانية" . ISPreview. 2014-07-03. مؤرشف من الأصل في 2023-04-04 . تم الاطلاع عليه في 2018-06-30 .
  60. ↑ "255 تيرابت في الثانية: أسرع شبكة في العالم قادرة على نقل جميع بيانات الإنترنت عبر ليف ضوئي واحد" . إكستريم تك . 27 أكتوبر 2014. تاريخ الاطلاع: 30 يونيو 2018 .
  61. ↑ "تحقيق رقم قياسي عالمي في سعة نقل البيانات عبر الألياف الضوئية يبلغ 2.15 بيتابايت/ثانية" . المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 13 أكتوبر 2015. تاريخ الاطلاع: 25 أغسطس 2018 .
  62. ↑ "نقل بيانات عبر الألياف الضوئية بسرعة بيتابت واحد في الثانية لمسافة قياسية تبلغ 200 كيلومتر" (ملف PDF) . شركة NTT. 23 مارس 2017. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 30 يونيو 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 يونيو 2018 .
  63. ↑ "نجاح نقل البيانات عبر الألياف الضوئية فائقة السعة، محطماً الرقم القياسي العالمي بخمسة أضعاف، ليصل إلى 10 بيتابت في الثانية" (ملف PDF) . غلوبال ساينس. 13 أكتوبر 2017. تاريخ الاطلاع: 25 أغسطس 2018 .
  64. ↑ "باحثون في اليابان يحطمون الرقم القياسي في نقل البيانات لمسافة تزيد عن 1045 كيلومترًا باستخدام ألياف بصرية ثلاثية الأنماط" . أنظمة الألياف. 16 أبريل 2018. تاريخ الاطلاع: 30 يونيو 2018 .
  65. ↑ "عرضٌ لسعة نقل بيانات قياسية عالمية في ليف بصري واحد عبر ليف بصري ثلاثي الأنماط مكون من 38 نواة" (بيان صحفي). المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 14 فبراير 2020.
  66. ↑ "رقم قياسي عالمي جديد مع وصول سرعات الألياف الضوئية إلى 319 تيرابت في الثانية" . ISPreview. 16 يوليو 2021. مؤرشف من الأصل في 4 أبريل 2023. تم الاطلاع عليه في 18 يوليو 2021 .
  67. ↑ "أول عملية نقل ناجحة في العالم بسرعة 1 بيتابت في الثانية عبر ألياف متعددة النوى ذات قطر غلاف قياسي" . المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 30 مايو 2022. تاريخ الاطلاع: 11 نوفمبر 2022 .
  68. ↑ "تسجيل رقم قياسي جديد في سرعة الألياف الضوئية بلغ 1.02 بيتابِت في الثانية على مسافة 51.7 كيلومترًا" . ISPreview. 7 يونيو 2022. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 نوفمبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 نوفمبر 2022 .
  69. ↑ "رقم قياسي مذهل في نقل البيانات يتجاوز 1 بيتابت في الثانية" . newatlas. 2022-06-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2022-11-11 .
  70. ↑ يورغنسن، أ.أ.؛ كونغ، د.؛ هنريكسن، م.ر.؛ كليجس، ف.؛ يي، ز.؛ هيلغاسون، أ.ب.؛ هانسن، هـ.إ.؛ هو، هـ.؛ يانكوف، م.؛ فورشامر، س.؛ أندريكسون، ب.؛ لارسون، أ.؛ كارلسون، م.؛ شرودر، ج.؛ ساساكي، ي.؛ أيكاوا، ك.؛ تومسن، ج.و.؛ موريؤكا، ت.؛ غاليلي، م.؛ توريس-كومباني، ف.؛ أوكسنلو، ل.ك. (2022-10-20). "نقل البيانات بسرعة بيتابت في الثانية باستخدام مصدر رنين حلقي دقيق على مستوى الشريحة" . مجلة نيتشر فوتونيكس . 16 (11). نيتشر: 798-802 . Bibcode : 2022NaPho..16..798J . doi : 10.1038/s41566-022-01082-z . S2CID 253055705. تاريخ الاسترجاع: 23-10-2022 . 
  71. ↑ تايسون، مارك (2022-10-20). "تحقيق رقم قياسي في نقل البيانات بلغ 1.84 بيتابت/ثانية باستخدام شريحة ضوئية وكابل ألياف بصرية" . موقع تومز هاردوير . تاريخ الاسترجاع: 2022-10-23 .
  72. ↑ "نقل بيانات بسرعة 1.53 بيتابت في الثانية عبر ألياف ضوئية من 55 نمطًا بقطر غلاف قياسي" . المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 10 نوفمبر 2022. تاريخ الاسترجاع: 11 نوفمبر 2022 .
  73. ↑ "تحطيم الرقم القياسي لسرعة نقل البيانات عبر الألياف الضوئية القياسية" . نيو أطلس. 10 نوفمبر 2022. تاريخ الاطلاع: 11 نوفمبر 2022 .
  74. ↑ «تحطيم الرقم القياسي لسرعة نقل البيانات عبر الألياف الضوئية القياسية» . ISPreview. ١٢ نوفمبر ٢٠٢٢. مؤرشف من الأصل في ١١ نوفمبر ٢٠٢٢. تم الاطلاع عليه في ١١ نوفمبر ٢٠٢٢ .
  75. ↑ "تضاعفت سعة نقل البيانات عبر الألياف الضوئية لتصل إلى 22.9 بيتابت في الثانية، وهو رقم قياسي عالمي" (بيان صحفي). المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات. 5 نوفمبر 2023.
  76. ^ هو، هاو؛ دا روس، فرانشيسكو؛ بو، مينهاو؛ أيها فيهونج؛ إنغرسليف، كاسبر؛ بورتو دا سيلفا، إدسون؛ نور الزمان، ماريلاند؛ أما، يوشيميتشي؛ ساساكي، يوسوكي؛ ميزونو، تاكايوكي؛ مياموتو، يوتاكا؛ أوتافيانو، لويزا؛ سيمينوفا، إليزافيتا؛ قوان، بينغيو؛ زيبار، داركو؛ جاليلي، مايكل. يفند، كريستين. موريوكا، توشيو؛ أوكسنلوي، ليف ك. (2018/07/02). “مشط ترددي قائم على شريحة أحادية المصدر يتيح نقل البيانات المتوازي للغاية” (PDF) . الضوئيات الطبيعة . 12 (8). مجلة Nature Photonics (المجلد 12، الصفحات 469-473): 469-473 . Bibcode : 2018NaPho..12..469H . doi : 10.1038/s41566-018-0205-5 . S2CID 116723996 . 
  77. ↑ «تقنية جديدة رائدة قد تتيح إنترنت أسرع بمئة ضعف من خلال تسخير أشعة الضوء الملتوية» . Phys.org. 24-10-2018 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-10-2018 .
  78. ^ يو ، زينججي. رن، حوران؛ وي، شيبياو؛ لين، جياو؛ قو مين (2018/10/24). "علم قياس النانو الزاوي الزاوي في فيلم عازل طوبولوجي بلازموني فائق النحافة" . اتصالات الطبيعة . 9 (1). اتصالات الطبيعة (المجلد 9، رقم المقالة: 4413): 4413. بيب كود : 2018NatCo...9.4413Y . دوى : 10.1038/s41467-018-06952-1 . بمك 6200795 . بميد 30356063 .  
  79. ↑ كريستوفر سي. ديفيس. "تقنية الألياف الضوئية ودورها في ثورة المعلومات" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 8 أبريل 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2020 .
  80. ↑ باشوتا، د. روديجر (9 مارس 2005). "اتصالات الألياف الضوئية" . rp-photonics.com .
  81. ↑ لي، م.م.؛ روث، ج.م.؛ أولمر، ت.ج.؛ كريان، س.ف. (2006). "ظاهرة انصهار الألياف في الألياف الحافظة للاستقطاب عند 1.55 ميكرومتر" (ملف PDF) . مؤتمر الليزر والإلكترونيات الضوئية/مؤتمر علوم الليزر والإلكترونيات الكمومية وتقنيات أنظمة التطبيقات الضوئية . ورقة بحثية JWB66. الجمعية البصرية الأمريكية . مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) في 17 يوليو 2011. تم الاطلاع عليها في 14 مارس 2010 . 
  82. ↑ ماكولي، ألاستير د. (2011). تكنولوجيا الليزر العسكرية للدفاع: تكنولوجيا لإحداث ثورة في حروب القرن الحادي والعشرين . جون وايلي وأولاده. ISBN 9781118019542تُعد أجهزة الاستشعار البصرية مفيدة في البيئات الخطرة لأنه لا توجد شرارات عند انقطاع الألياف أو تآكل غطائها.

للمزيد من القراءة

  • كايزر، جيرد. (2011). اتصالات الألياف الضوئية ، الطبعة الرابعة. نيويورك: ماكجرو هيل، ISBN 9780073380711
  • سينيور، جون. (2008). اتصالات الألياف الضوئية: المبادئ والتطبيق ، الطبعة الثالثة. برنتيس هول. ISBN 978-0130326812
  • "فهم الاتصالات الضوئية" كتاب أحمر من شركة IBM
  • جوليا هول. "الألياف الضوئية - الاتصالات عبر الإنترنت والكابلات والهاتف" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-10-2016.