Van Koper naar Holle Kern: De Evolutie en Toekomst van Glasvezeltechnologie

De reis van de glasvezeltechnologie is een van de meest opmerkelijke verhalen in de moderne telecommunicatie.Optische vezels zijn voortdurend geëvolueerd om aan de groeiende vraag naar snellereIn dit artikel worden de belangrijkste aspecten van de gegevensoverdracht besproken.historische mijlpalenHet is een van de belangrijkste aspecten van de optische vezels en biedt een toekomstgerichte visie opnieuwe technologieënDat zal de netwerken van de toekomst vormen.

1.Vroege opvattingen: Licht als drager

Het idee om licht te gebruiken voor communicatie is niet nieuw.19e eeuwIn 1870 experimenteerde een Britse natuurkundige met het verzenden van licht door waterstralen en glazen staven.John TyndallHij toonde aan dat licht een gebogen pad door een waterstroom kon volgen, waardoor de conceptuele basis werd gelegd voor totale interne reflectie.

De eerste echte doorbraak kwam in deDe jaren vijftig en zestig, toen onderzoekers het concept vanoptische golfleiders¥structuren die licht door glasvezels kunnen leiden door het naar binnen te reflecteren; de eerste vezels hadden echter een extreem hoog signaalverlies (meer dan 1000 dB/km).Het maakt ze onpraktisch voor communicatie..

2.De doorbraak: laagverliesvezel (1970)

Het moderne glasvezeltijdperk begon in1970, wanneerCorning Glass Works(nu Corning Incorporated) heeft de ontwikkeling vanoptische vezels met een laag verliesmet een afname van minder dan20 dB/kmDeze doorbraak maakte het mogelijk om optische vezels te gebruiken voor communicatie over lange afstanden.

Kort daarna,halfgeleiderlasertechnologieZe leveren betrouwbare lichtbronnen die kunnen worden gekoppeld aan de vezels.Deze innovaties legden de basis voor commerciële glasvezelcommunicatiesystemen in de late jaren 70 en begin jaren 80..

3.Commerciële inzet en wereldwijde uitbreiding

In de1980 en 1990In de afgelopen jaren zijn traditionele glasvezelkabels begonnen te vervangen. koperen kabelsDe voordelen waren duidelijk:

• Extrem hoge bandbreedte

• Slechte signaalafzwakking

• Immuniteit tegen elektromagnetische interferentie

• Kleinere afmetingen en lichter gewichtin vergelijking met koper

Onderzeese glasvezelkabels verbonden continenten en terrestrische netwerken breidden zich snel uit.infrastructuur met een hoge capaciteit, die optische vezels op een unieke manier konden leveren.

4.Technologische vooruitgang: DWDM en verder

Een van de grootste sprongen in vezelcapaciteit kwam met de ontwikkeling vanDWDM (Densed Wavelength Division Multiplexing)DWDM maakte het mogelijk om meerdere golflengten (kanalen) van licht tegelijkertijd door een enkele vezel te verzenden, waardoor de capaciteit met orde van grootte werd vermenigvuldigd.

Andere belangrijke innovaties waren:

• Erbium-gedopte vezelversterkers (EDFA's)- de versterking van het signaal over lange afstanden zonder omzetting van elektriciteit mogelijk te maken.

• Verbeterde connectoren en splitsingstechnologieën- vermindering van verliezen en verbetering van de betrouwbaarheid.

• Buigvrije vezels en G.657-normen- verbetering van de prestaties in compacte datacenteromgevingen.

Deze technologieën maakten van glasvezel de ruggengraat van dewereldwijd interneten de explosie van bandbreedte hongerige toepassingen zoals video streaming, cloud computing en mobiele breedband mogelijk gemaakt.

5.Het heden: 5G, de cloud en datacenters

Tegenwoordig is glasvezel overalinternationale onderzeese kabelsde oceanen overspannen totFTTH (Fiber to the Home)verbindingen die gigabit-internet aan consumenten leveren.

De opkomst van5G-netwerken,hyperscale datacenters, enedge computingDe vraag van de netbeheerders is dat de technologieën van het internet de grenzen van de glasvezelprestaties blijven verleggen.ultralage latentie,hoge dichtheid, enmassacapaciteit¥de eisen waaraan traditionele enkelmodiebladen indrukwekkend, maar niet voor onbepaalde tijd, voldoen.nieuwe glasvezeltechnologieënom fundamentele fysieke beperkingen te overwinnen.

6.De toekomst: Hollow-Core vezeltechnologie

Een van de meest opwindende ontwikkelingen van de afgelopen jaren is:holle kernvezels(HCF)In tegenstelling tot conventionele vezels die licht door een vaste glazen kern leiden, leiden holle vezels licht door eenmet lucht gevulde kern, met behulp van een speciale microstructurele bekleding om het licht te beperken.

Dit unieke ontwerp biedt verschillendeaanzienlijke voordelen:

• Ultra-lage latentieLicht reist rond30% sneller in de lucht dan in glas, zodat holle kernvezels de signaallatentie met maximaal30 ∼ 50%Dit is van cruciaal belang voor definanciële handel,cloud computing, enrealtime toepassingen.

• Lagere niet-lineariteit en verstrooiing: Aangezien de kern voornamelijk uit lucht bestaat, hebben holle kernvezels minder niet-lineaire effecten, waardoorhogere signaalkwaliteitover lange afstanden.

• Potentieel voor een hoger vermogen: Ideaal voor gespecialiseerde toepassingen zoals sensoren of laser met een hoog vermogen.

Recente vooruitgang heeft holle kernvezels gemaaktcommercieel levensvatbaar, met bedrijven alsLumenisiteit(nu onderdeel van Microsoft) die HCF-kabels aantoont die geschikt zijn voor real-world implementatie.

7.Andere opkomende innovaties op het gebied van vezels

Naast holle kernvezels verleggen verschillende andere technologieën de grenzen van vezelprestaties:

• Multi-core vezels (MCF): Meerdere kernen in één bekleding vergroten de capaciteit zonder de kabelgrootte te vergroten.

• met een vermogen van niet meer dan 50 kVA: Gebruik meerdere ruimtelijke modi om de doorvoer van gegevens te vermenigvuldigen.

• met een gewicht van niet meer dan 50 kg: De verspreiding van licht via microstructurele bekleding op maat maken, waardoor nieuwe verspreidings- en geleidings eigenschappen mogelijk zijn.

Deze innovaties zijn bedoeld om tegemoet te komen aan de exponentiële groei van het wereldwijde dataverkeer, waarvan naar verwachtinghonderden zettabytes per jaarIn de komende tien jaar.

8.Conclusies

De evolutie van glasvezeltechnologie is een bewijs van menselijk vindingrijkheid.Glasvezel heeft de wereldwijde communicatie veranderd.Nu netwerken de fysieke grenzen van traditionele enkelmodusvezels naderen,technologieën van de volgende generatie zoals holle-kern- en meerkernvezelsHet is de bedoeling van de Commissie dat de Europese Unie de weg vrijmaakt voor de toekomst.

Deze vooruitgang zal het mogelijk makensneller, efficiënter en schaalbaarder netwerken, het ondersteunen van innovaties zoals6G,AI-gedreven toepassingen, enkwantumcommunicatieNet zoals glasvezel een revolutie veroorzaakte in de telecommunicatie van de 20e eeuw,holle kernvezels en gevorderde vezelsDe Europese Unie is een van de belangrijkste bronnen van energie.