เส้นใยหลายคอร์ (MCF) เป็นใยแก้วนำแสงชนิดสูงที่มีคอร์อิสระหลายแกนภายในแผ่นหุ้มเดี่ยว, อนุญาตการส่งสัญญาณออปติคัลหลายสัญญาณพร้อมกันผ่านเส้นใยหนึ่งเส้น . มันเป็นเทคโนโลยีสำคัญในระบบการสื่อสารที่มีความจุสูงรุ่นต่อไปรวมถึงศูนย์ข้อมูล 5G, เครือข่ายควอนตัมและมัลติเพล็กซ์พื้นที่ (SDM) .}
เส้นใยหลายแกนคืออะไร?
คำนิยาม:
เส้นใยหลายคอร์ (MCF)เป็นโครงสร้างใยแก้วนำแสงที่รวมเข้าด้วยกันสองแกนขึ้นไปในการหุ้มที่ใช้ร่วมกันถึงเพิ่มความหนาแน่นของการส่งในขณะที่ลดพื้นที่และน้ำหนักให้น้อยที่สุด .
ประเภทของเส้นใยแบบมัลติคอร์
| พิมพ์ | คำอธิบาย |
|---|---|
| MCF ที่ไม่ได้แยกออก | แต่ละแกนส่งข้อมูลอย่างอิสระด้วยcrosstalk น้อยที่สุด. |
| MCF คู่ | แกนคือคู่โดยเจตนาเพื่อเปิดใช้งานการประมวลผลที่สอดคล้องกันหรือระบบ mimo . |
| MCF ที่ต่างกัน | แต่ละแกนมีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน(e . g ., na, ดัชนีการหักเหของแสง) . |
| MCF ที่เป็นเนื้อเดียวกัน | คอร์ทั้งหมดคือเหมือนกันในเรขาคณิตและดัชนีการหักเหของแสง . |
| ไฟเบอร์สองสามคอร์ (FCF) | การเปลี่ยนแปลงด้วย 2–6 คอร์สำหรับแอปพลิเคชัน SDM ขนาดกะทัดรัดหรือเซ็นเซอร์ . |
โครงสร้างทั่วไป
จำนวนแกน: 2, 4, 7, 12, 19, 37, หรือมากกว่า
การจัดเรียงหลัก: linear, Ring, hexagonal lattice หรือ layouts ที่กำหนดเอง
เส้นผ่าศูนย์กลางแกน: โดยทั่วไป 6–10 μm (สำหรับการทำงานโหมดเดียว)
เส้นผ่านศูนย์กลางการหุ้ม: โดยปกติมาตรฐาน 125 μmหรือใหญ่กว่าสำหรับแกนเพิ่มเติม (e . g ., 150–250 μm)
ลักษณะทางแสง
| พารามิเตอร์ | ค่าทั่วไป (7- Core MCF) |
|---|---|
| สนามหลัก | ~35–40 μm |
| เส้นผ่านศูนย์กลางของโหมด | ~ 8–10 μm (ต่อแกน) |
| Crosstalk (ไม่ได้แยก) | < −40 dB/100 km |
| การลดทอน | ~ 0.2–0.4 dB/km |
| รัศมี | มากกว่าหรือเท่ากับ 10 มม. (ขึ้นอยู่กับเค้าโครงหลัก) |
| วงเกียร์ | วง C-band, O-band หรือ S/L |
แอปพลิเคชันของเส้นใยหลายคอร์
1. การสื่อสารด้วยแสงที่มีความจุสูง
ใช้ในมัลติเพล็กซ์อวกาศ (SDM)เพื่อเพิ่มแบนด์วิดท์โดยไม่ต้องใช้เส้นใยใหม่ .
แต่ละแกนสามารถพกพาไฟล์สัญญาณความยาวคลื่นอิสระ → ปริมาณงานขนาดใหญ่.
2. ศูนย์ข้อมูลและโครงสร้างพื้นฐานคลาวด์
รวมสายส่งหลายสายไว้ในเส้นใยเดี่ยว
ลดความซับซ้อนของการเดินสาย, การใช้พลังงานและพื้นที่
3. 5G และเกินกว่า
Fronthaul/Backhaul Optical Links โดยใช้ MCF เพื่อรองรับเครือข่ายเซลล์ขนาดเล็กหนาแน่น
4. การสื่อสารควอนตัม
มีช่องควอนตัมหลายช่อง (โฟตอน) ด้วยสัญญาณรบกวนระหว่างกันต่ำ
เปิดใช้งานเครือข่ายการกระจายคีย์คีย์ (QKD) ผ่านเส้นใยน้อยลง
5. เซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติก
MCFs ที่ใช้ในอาร์เรย์ตรวจจับแบบกระจาย
เปิดใช้งานความเครียดหลายจุดหรือการตรวจจับอุณหภูมิด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่
6. การถ่ายภาพและการส่องกล้อง
ในออพติกชีวการแพทย์ MCF สามารถพกพาภาพหลายภาพหรือช่องสัญญาณส่องสว่างได้
ประโยชน์ของเส้นใยหลายคอร์
| ผลประโยชน์ | คำอธิบาย |
|---|---|
| ความหนาแน่นของข้อมูลสูง | หลายคอร์=ความจุที่สูงขึ้นในเส้นใยเดียว |
| ขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา | ลดความต้องการพื้นที่และการเดินสาย |
| crosstalk ต่ำ (ไม่ได้แยก) | การแพร่กระจายสัญญาณอิสระในแต่ละแกน |
| ประหยัดพลังงาน | พลังงานลดลงต่อบิตในการส่ง |
| ปรับขนาดได้ | เปิดใช้งานการอัพเกรดเครือข่ายในอนาคตโดยไม่ต้องใช้งานอีกครั้ง |
ความท้าทายและการพิจารณา
การประกบและเชื่อมต่อ
ต้องการความแม่นยำการจัดตำแหน่งของคอร์ทั้งหมด
พิเศษเครื่องต่อมัลติคอร์ฟิวชั่นและFan-in/fan-out (FIFO)อุปกรณ์ที่จำเป็น
ความเข้ากันได้ของส่วนประกอบ
MCFS ต้องการมัลติเพล็กเซอร์ที่กำหนดเองแอมพลิฟายเออร์และเครื่องรับส่งสัญญาณ
crosstalk ระหว่างคอร์
ต้องควบคุมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความหนาแน่นสูง
การสูญเสียการงอ
ไวต่อการดัดเส้นใยเนื่องจากเค้าโครงหลักหลายรูปแบบ