مع التطور السريع لتقنية الذكاء الاصطناعي، وصل الطلب على معالجة البيانات وقدرات الاتصال إلى مستويات غير مسبوقة. لا سيما في مجالات مثل تحليل البيانات الضخمة، والتعلم العميق، والحوسبة السحابية، حيث تتطلب أنظمة الاتصالات سرعات عالية ونطاق ترددي واسع. تتأثر الألياف أحادية النمط التقليدية بحدود شانون غير الخطية، مما يؤدي إلى وصول قدرتها على الإرسال إلى حدها الأقصى. أما تقنية الإرسال بتقسيم الفضاء المتعدد (SDM)، التي تمثلها الألياف متعددة النوى (MCF)، فقد شاع استخدامها في شبكات الإرسال المتماسكة بعيدة المدى وشبكات الوصول الضوئية قصيرة المدى، مما أدى إلى تحسين كبير في قدرة الإرسال الإجمالية للشبكة.
تتجاوز الألياف الضوئية متعددة النوى قيود الألياف أحادية النمط التقليدية من خلال دمج عدة نوى ألياف مستقلة في ليف واحد، مما يزيد بشكل كبير من سعة الإرسال. قد يحتوي الليف متعدد النوى النموذجي على ما بين أربعة إلى ثمانية نوى ألياف أحادية النمط موزعة بالتساوي في غلاف واقٍ بقطر يبلغ حوالي 125 ميكرومتر، مما يعزز بشكل كبير قدرة عرض النطاق الترددي الإجمالية دون زيادة القطر الخارجي، موفرًا بذلك حلاً مثاليًا لتلبية النمو الهائل في متطلبات الاتصالات في مجال الذكاء الاصطناعي.
يتطلب استخدام الألياف الضوئية متعددة النوى حل سلسلة من المشكلات، مثل توصيل الألياف متعددة النوى والتوصيل بينها وبين الألياف التقليدية. ومن الضروري تطوير منتجات المكونات الطرفية ذات الصلة، مثل موصلات ألياف MCF، وأجهزة تحويل MCF-SCF، مع مراعاة التوافق والشمولية مع التقنيات التجارية الحالية.
جهاز مروحة متعددة النوى للألياف الضوئية (مدخل/مخرج)
كيفية توصيل الألياف الضوئية متعددة النوى بالألياف الضوئية التقليدية أحادية النواة؟ تُعدّ أجهزة FIFO (أجهزة إدخال وإخراج الألياف متعددة النوى) مكونات أساسية لتحقيق اقتران فعّال بين الألياف متعددة النوى والألياف أحادية النمط القياسية. توجد حاليًا عدة تقنيات لتنفيذ هذه الأجهزة، منها: تقنية الألياف المخروطية المدمجة، وطريقة تجميع الألياف، وتقنية الموجهات ثلاثية الأبعاد، وتقنية البصريات الفضائية. لكل من هذه الطرق مزاياها الخاصة، وهي مناسبة لتطبيقات مختلفة.
موصل ألياف ضوئية متعدد النوى MCF
تم حل مشكلة الربط بين الألياف الضوئية متعددة النوى والألياف الضوئية أحادية النواة، لكن لا يزال الربط بين الألياف الضوئية متعددة النوى بحاجة إلى حل. حاليًا، يتم ربط معظم الألياف الضوئية متعددة النوى عن طريق اللحام الانصهاري، إلا أن هذه الطريقة لها بعض القيود، مثل صعوبة التركيب والصيانة اللاحقة. ولا يوجد حاليًا معيار موحد لإنتاج الألياف الضوئية متعددة النوى، حيث ينتج كل مصنع أليافًا ضوئية متعددة النوى بترتيبات وأحجام ومسافات مختلفة بين النوى، مما يزيد من صعوبة اللحام الانصهاري بين الألياف الضوئية متعددة النوى.
وحدة الألياف متعددة النوى الهجينة (MCF) (تُطبق على نظام مكبر الصوت البصري EDFA)
في نظام الإرسال الضوئي بتقنية تقسيم الفضاء المتعدد (SDM)، يكمن مفتاح تحقيق سعة عالية وسرعة فائقة ونقل لمسافات طويلة في تعويض فقد الإشارة في الألياف الضوئية، وتُعدّ مضخمات الإشارة الضوئية مكونات أساسية في هذه العملية. وباعتبارها قوة دافعة مهمة للتطبيق العملي لتقنية SDM، فإن أداء مضخمات الألياف الضوئية في هذه التقنية يُحدد بشكل مباشر جدوى النظام بأكمله. ومن بينها، أصبح مضخم الألياف متعدد النوى المُشبع بالإربيوم (MC-EFA) مكونًا رئيسيًا لا غنى عنه في أنظمة الإرسال بتقنية SDM.
يتألف نظام مضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم (EDFA) النموذجي بشكل أساسي من مكونات رئيسية مثل الألياف المطعمة بالإربيوم (EDF)، ومصدر ضوء الضخ، والمقرن، والعازل، والمرشح البصري. في أنظمة MC-EFA، ولتحقيق تحويل فعال بين الألياف متعددة النوى (MCF) والألياف أحادية النواة (SCF)، يُستخدم عادةً نظام FIFO (مروحة الإدخال/مروحة الإخراج). من المتوقع أن يدمج حل EDFA المستقبلي للألياف متعددة النوى وظيفة تحويل MCF-SCF مباشرةً في المكونات البصرية ذات الصلة (مثل WDM 980/1550، ومرشح تسوية الكسب GFF)، مما يُبسط بنية النظام ويُحسّن الأداء العام.
مع التطور المستمر لتقنية SDM، ستوفر مكونات MCF الهجينة حلول مكبرات صوت أكثر كفاءة وأقل فقدًا لأنظمة الاتصالات الضوئية عالية السعة في المستقبل.
في هذا السياق، طورت شركة HYC موصلات ألياف ضوئية متعددة النوى (MCF) مصممة خصيصًا لتوصيلات الألياف الضوئية متعددة النوى، بثلاثة أنواع من الواجهات: LC وFC وMC. وقد تم تعديل وتصميم موصلات MCF متعددة النوى من نوعي LC وFC جزئيًا استنادًا إلى موصلات LC/FC التقليدية، مما أدى إلى تحسين وظيفة تحديد الموضع والتثبيت، وتحسين عملية التوصيل بالطحن، وضمان الحد الأدنى من التغيرات في فقد الإدخال بعد عمليات توصيل متعددة، والاستغناء مباشرةً عن عمليات اللحام الانصهاري المكلفة لضمان سهولة الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك، صممت شركة Yiyuantong موصل MC مخصصًا، يتميز بحجم أصغر من موصلات الواجهات التقليدية، ويمكن استخدامه في المساحات ذات الكثافة العالية.
تاريخ النشر: 5 يونيو 2025
