從銅纜切換到光纖可實現(xiàn)系統(tǒng)覆蓋范圍的巨大飛躍

多年來，長途電信線路利用光纜的到達優(yōu)勢。所需的電光轉換過程的成本和功耗已成為行業(yè)范圍內采用外部尤其是內部光纖互連的主要障礙。硅光子學的進步和光纖的性能特性正在改變這個方程式。

在國際標準化組織（ISO）通過一系列OM 1-5指定的標準化光纜的性能。

光纖在帶寬、堅固性、降低衰減、易于端接、減小光纖直徑和成本方面經歷了不斷改進的過程。早期的光纜極易受到信號減弱以及由于粗暴處理或急彎而導致的損壞。新的“彎曲不敏感”單模和多模電纜允許減少彎曲半徑限制而不會出現(xiàn)故障。

Axon' Cable提供混合電纜和多芯解決方案，其絕緣材料可耐受工業(yè)、軍事和太空等高要求環(huán)境。

用于形成光導體的玻璃不斷優(yōu)化，從而降低了散射損耗、色散、偏振模色散和微彎衰減。當前一代的光纜在 1550 m 處的衰減僅為 0.15 dB/km。

校園和城域數據中心的激增是一個新興趨勢。長達 100 公里的超高容量光通信鏈路對于網絡作為一個大型系統(tǒng)發(fā)揮作用至關重要。增加具有成本效益的光鏈路的容量已成為支持網絡流量指數增長的要求。

一種解決方案是使用多芯光纖。多芯光纖允許在同一包層直徑內沿不同的芯線同時傳輸不同的信號，從而提高單根光纖上的數據傳輸密度。

先進的、極高的光纖密度電纜也正在進入市場以支持不斷增長的流量。Furukawa 最近在兩個北美數據中心園區(qū)之間的 1.25 英寸直徑導管內安裝了 6,912 芯光纜。光纜外徑僅為35mm。

空心光纖是另一種引起人們興趣的變體。光不是穿過玻璃或塑料，而是在空氣的中央核心中傳輸。生產制造的改進降低了損耗和延遲特性，使空心光纖在需要以極短脈沖或最小延遲傳輸光或數據的應用中具有吸引力。

光纖可用于標準和定制的平面組件。多根光纖粘合到柔性基板上以形成混洗或光學背板。

工程師可以通過鋪設更多光纖（成本高）或尋找使現(xiàn)有光纖基礎設施更高效的方法來滿足不斷增長的網絡容量需求。

并行光學提供了傳統(tǒng)單光纖或雙光纖的替代方案。

一端的發(fā)射器與另一端的接收器通信，通過多根光纖傳播單個數據流。通過這種配置，并行光學鏈路可以使用四個 2.5 Gb/s 發(fā)射器來發(fā)送一個 10 Gb/s 信號。

不是使用單一顏色的光，而是可以使用稍微不同顏色的光通過同一根光纖同時發(fā)送多個數據流。

發(fā)送端的多路復用器使用不同頻率的光對多個數據流進行編碼，這些數據流嵌入到一個光束中并耦合到單根光纖中。相反的過程發(fā)生在通道的接收端。雙向光信號可以通過一根光纖傳輸。與密集波分復用，多達80個數據信道可以被復用成一個單一的光纖。

先進的調制技術使設計人員能夠進一步改進光傳輸鏈路。正交幅度調制 (QAM) 結合了多級幅度和相位變化，以增加光數據通信鏈路的容量。

使用幅度、相位和偏振的組合，相干技術是優(yōu)化光數據傳輸的最強大和最有效的調制。相干傳輸將四個級別的幅度調制和相位調制與光的垂直和水平偏振相結合，以最大限度地提高單根光纖的數據容量。使用該技術的下一代 800 Gb 鏈路已經進入市場。

這些技術中的每一項都將光纖的容量推向了更高的水平。業(yè)界現(xiàn)在面臨著接近單一通信渠道理論極限的前景。香農極限可追溯到 1948 年，它是計算出的無差錯數據的最大速率，這些數據可以通過任何類型的通信信道傳輸，這些信道會因噪聲而發(fā)生傳輸錯誤。直到幾年前，考慮到現(xiàn)有光通道的容量，這還不是特別值得關注的問題。然而，新一代的硬件和調制技術已經將香農極限放在了視線之內。

對高速數據鏈路的需求受到多種趨勢的推動，包括超大規(guī)模數據中心的增長、將計算資源轉移到邊緣、5G 的持續(xù)采用以及光纖到戶的擴展。光纖性能的進步和先進的調制技術，加上改進的高密度多光纖連接器，為高速計算和通信的未來提供了路線圖。