Optinis ryšys

Pasaulinės tendencijos rodo, jog nepaisant atsargaus specialistų vertinimo, bevielio optinio duomenų perdavimo (FSO, angl. Free Space Optical comunications) technologijos sparčiai vystosi. Nežiūrint į tai, kad kol kas FSO turi trapios bei laikinos technologijos įvaizdį, interneto paslaugų tiekėjai ir spartaus ryšio reikalaujančios bendrovės pradeda ją naudoti ne tik kaip rezervinę sistemą optikai, bet kaip puikiausią sprendimą paskutinės mylios situacijoms. Tuo tarpu kompanijos, gaminančios FSO duomenų perdavimo principu paremtą įrangą (Optical Access, LightPointe, AirFiber), sparčiai auga.

Atlikus tyrimą taip vadinamos paskutinės mylios problemos tema paaiškėjo, kad mažiau nei 5% pastatų yra sujungti tiesiogiai didelio pralaidumo (virš 2.5 Gbit/s) optinėmis skaidulomis ir iš jų daugiau nei 75% yra arčiau nei vienos mylios atstumu. Dauguma įmonių pastatų viduje naudoja greitą Ethernetą (100 Mbit/s) ar Gigabit Ethernetą (1.0 Gbit/s). Dauguma iš jų naudoja išėjimui į internetą mažo pralaidumo pasenusių technologijų tinklus. Paskutinės mylios problema pasireiškia apjungiant didelio pralaidumo tinklus tarp pastatų, kuriuos sujungti naudojant esamas linijas yra gana problematiška norint išlaikyti didelį pralaidumą.

“Dell’Oro tyrimų duomenys kompanijai “Lucent Technologies” sugražino lyderio pozicijas optinių tinklų technologijų srityje. Konkuruojančioje rinkoje pasiekti tokie rezultatai rodo, kad “Lucent Technologies” eina teisingu keliu”, – sakė kompanijos Optinių tinklų departamento prezidentas Tim Sullivan. “Lucent Technologies” (www.lucent.com) yra informacijos technologijų kompanija, projektuojanti ir tiekianti sistemas, programinę įrangą ir paslaugas naujosios kartos (3G) komunikaciniams tinklams paslaugų teikėjams ir kitoms įmonėms. Kartu su tyrimų ir vystymo laboratorija “Bell Labs”, kompanija “Lucent Technologies” skiria didelį dėmesį greitai augančioms sritims – plačiajuosčio ir mobilaus interneto infrastruktūrai, komunikacinei programinei įrangai, įmonių interneto sprendimams, kurie sujungia privačius ir viešuosius tinklus, taip pat teikia profesionalaus tinklų dizaino ir konsultavimo paslaugas.

Laser 2001 – World of Photonics. Taip nuo šiol vadinsis jau 30 metų Miunchene vykstanti lazerių mugė. Tai visiškai atitinka realią situaciją, nes didžiausios lazerinės technikos vystymosi galimybės atsiras būtent tada, kai ji priartės prie elektronikos. Terminu „fotonika” apibūdinami visi pritaikymai, generuojant, apdorojant, saugant, stiprinant ar perduodant optinius signalus. Šiuo atveju apibrėžimas vienas su vienu atitinka elektronikos definicijos skirtumą, kai vietoj elektronų naudojami fotonai. Bet fotonikos termino išskyrimas nereiškia, kad pramoniniai lazerinės technologijos pritaikymai nustumiami šešėlin. Šviesa yra universalus įrankis, todėl jos pritaikymo sritys aprėpia viską – nuo kompaktinių plokštelių grotuvų ir skenerių iki lazerinių gręžimo ir pjovimo staklių. Tarp jų rasime daugybę pritaikymų matavimo technikoje, medicinoje ar mene.

Optinės jungtys, pagamintos silicio CMOS lustų pagrindu, greitai įveiks elektrinių jungčių galimybių ribas. Apie šių jungčių perspektyvas žurnale „SPIE’s Magazine” svarsto Standfordo universiteto profesorius Davidas A. B. Milleris. D. A. B. Milleris anksčiau yra dirbęs Bello laboratorijoje, kur kartu su bendradarbiais atrado kvantinio ribojimo sąlygotą Starko efektą ir sukūrė pirmuosius šviesos moduliatorius su puslaidininkinių kvantinių duobių dariniais. Dabar beveik visi tolimieji ryšiai remiasi optika, o visiškai optinės technologijos užkariauja vis didesnę rinkos dalį ir artimojo nuotolio tinkluose. Ateities vietinių tinklų technologijoje, pavyzdžiui, 10 Gb Ethernete optika turėtų būti naudojama labai plačiai. Be to, duomenų perdavimo optinių jungčių jau dabar yra didelių elektroninių sistemų viduje, ypač jungiant įrangos blokus prie įvairių periferijos blokų, pavyzdžiui, atminties.

Japonijos elektronikos kompanijos, reaguodamos į rinkos poreikius, sparčiai artėja prie 40 Gb/s spartos komponentų ir perdavimo sistemų sukūrimo. „Netolimoje ateityje, kai pavyks suderinti 40 Gb/s ir 80 bangos ilgių optinio ryšio sistemas, visiems Japonijos namuose esantiems telefonams prijungti pakaks vos vienos skaidulos”, – teigia Shinzo Suzaki iš Tokijuje įsikūrusios kompanijos Fujikura. Fujikura – viena iš daugelio japonų kompanijų, kuriančių šią technologiją. Svarbiausi dalykai 40 Gb/s sistemoms yra chromatinės dispersijos ir poliarizacijos modų dispersijos valdymas”, – sako Suzaki. – „Todėl kurdami savo gaminius šiems klausimams mes skiriame daugiausia dėmesio.”

Šiomis dienomis galima rasti daugybę mikroelektromechaninių sistemų (MEMS) taikymo optiniams tinklams skirtuose perjungikliuose pavyzdžių. Tarp tokiems prietaisams reikalingų savybių reiktų išskirti mažą sunaudojamą galią, didelę perjungimo spartą, didelį patikimumą, kompaktiškumą ir gamybos paprastumą. Bet kai kurias jų tam tikrose konstrukcijose yra labai sunku pasiekti. Floridos Optikos ir lazerių tyrimo ir studijų centro CREOL mokslininkai, kūrę kapiliarinį bangolaidinį perjungiklį (viršuje, kairėje) stengėsi, kad jis patenkintų kuo daugiau šių reikalavimų. 1″2 perjungiklis yra nesunkiai gaminamas ir jau buvo išbandytas perjunginėjant šviesą daugiau kaip 300 mln. kartų.

Jurijus Ovčinikovas ir Timanas Pfau iš Štutgarto universiteto sukūrė naujovišką interferometrą, kuris senuosius metodus lenkia net 500 kartų ir leidžia matuoti pačius mažiausius judesius. Interferometrai ir šiaip jau yra labai jautrūs matavimo prietaisai, leidžiantys nustatyti koordinatės pasikeitimą šimtų nanometrų tikslumu – tai atitinka apie pusę naudojamos šviesos bangos ilgio. Paprastai tam reikia dviejų koherentiškų lazerio pluoštelių, sudedamų ekrane arba fotodetektoriaus paviršiuje. Vienas pluoštelis visada nueina tą patį kelią, o kito, matuojamojo pluoštelio kelias kinta. Ekrane dėl to atsiranda interferencinis vaizdas, kuris leidžia išmatuoti atstumą arba judesį.

Pastaruoju dešimtmečiu atsirado naujų puslaidininkinių šviesos šaltinių, kurie ėmė sparčiai keisti kaitinamąsias lempas įvairiose sferose, pirmiausia ten, kur reikalingi skaistieji šviesos signalai. Šie šaltiniai – tai gerai žinomi injekcinės elektroliuminescencijos principu veikiantys šviesos diodai, kurie iki tol buvo taikomi tik kaip indikatorinės lemputės ir miniatiūrinės skaitmeninės matricos. Pirmųjų didelio skaisčio šviesos diodų (puslaidininkinių lempų – PL) pagrindas buvo AlGaAs puslaidininkinis lydinys, jie spinduliavo vien ilgabangę raudoną šviesą. Tačiau sukūrus naujas puslaidininkinių medžiagų sistemas AlGaInP ir AlInGaN, panaudojus nanometrinių matmenų puslaidininkinius darinius ir patobulinus lustų optinę konstrukciją, atsirado nauja karta šviesos diodų, spinduliuojančių visuose regimo spektro ruožuose.

Didėjant ryšių sistemų dažnių juostos pločiui optinio ryšio tinklų, perduodančių duomenų paketus, mazgams vis daugiau reikia optinių maršrutizatorių su sparčiais optiniais perjungikliais. Šį poreikį gali patenkinti puslaidininkiniai optiniai stiprintuvai, turintys ir didelę perjungimo spartą, ir stiprinimą, gerą kontrastą bei integravimo į didesnius darinius potencialą. Be to, ši technologija dabar yra pati svarbiausia, nes pagal ją tinklai atlieka kai kurias kitas svarbias funkcijas, tarp kurių minėtinos visiškas optinis bangos ilgio keitimas, bangos ilgių atrinkimas, signalų stiprinimas ryšio linijose ir prieš jiems patenkant į mazgą bei vidurinės spektro dalies apgrąžą.