Пластиковое оптоволокно - путь к скоростному интернету

🕛 21.10.2009, 11:35

К пластиковому оптоволокну, или POF (plastic optical fibre), рыболовная леска не имеет никакого отношения - оно обещает если не революцию, то существенное усовершенствование характеристик так называемой последней мили, представляющей собой участок телекоммуникационной сети от клиента к узлу доступа провайдера услуг связи. POF для передачи данных часто описывается как "пользовательская" версия "стеклянного" оптоволокна, используемого в высокоскоростных линиях, прокладываемых на большие расстояния. Гибкие пластиковые кабели с центральной жилой диаметром 1 мм изготавливаются из полиметилметакрилата (PMMA) и дешевы в производстве, их просто прокладывать, а излучение по ним проходит в видимом спектре света. Но преимущества редко обходятся без недостатков: платить приходится относительно низкой пропускной способностью и высоким уровнем затухания сигнала, что ограничивает сферу применения короткими дистанциями до конечных пользователей. В результате POF выступает лишь альтернативой медным линиям.

Технология все же снискала популярность в корпоративных и домашних локальных сетях, а также в промышленном оборудовании и автомобилях для передачи сигналов от датчиков. Тем не менее, это лишь небольшая часть её истинного потенциала. Сулящее значительный прорыв исследование европейской команды учёных, занятых в проекте POLYCOM, должно вывести POF на уровень оптических вычислений, сверхвысокоскоростных LAN, новых сенсорных устройств и даже светящейся одежды. По словам координатора проекта Гульельмо Ланзани (Guglielmo Lanzani) из Миланского технического университета (Milan Technical University), диапазон прикладных задач, которые сможет решать новая разработка, широчайший. Одним из ключевых достижений учёных стал первый в мире полностью оптический переключатель для POF-сетей. Протестированная на длине волны 520 нм (зелёный свет) технология предполагала использование двух лучей от одного импульсного лазерного источника и специального пластикового оптоволокна, свойства которого были химически модифицированы - добавлены светочувствительные полимеры, чтобы изменить способ распространения фотонов.

Путём перекрытия импульсов лазера в пространстве и времени возможно одним световым импульсом нейтрализовать другой, и таким образом "включать" и "выключать" излучение, передавая данные. Вследствие изменённых характеристик POF "выключение" света занимает всего несколько сотен фемтосекунд (фемтосекунда равна 10-15 с). "Это не только увеличивает скорость в сетях с пластиковым оптоволокном, но может использоваться для мультиплексной передачи с временным разделением (TDM), чтобы повысить пропускную способность оптических сетей за пределы возможностей техники спектрального уплотнения (WDM)", - объясняет Ланзани. Тогда как в WDM применяются импульсы разных длин волн для создания нескольких каналов и, следовательно, повышения пропускной способности одного оптоволоконного кабеля, в TDM импульсы разделяются во времени, что позволяет передавать два и более сигнала на подканалах. Поскольку спрос на телекоммуникационные услуги постоянно растёт, разделение сигналов на стороне передачи и распределение на принимающей потребует переключения на скорости, предоставить которую может только полностью оптическая технология вместо оптоэлектронной.

Используемый POLYCOM материал для модифицированного оптоволокна - это полифлуорен (polyfluorene) - один из нескольких, изучаемых группой в процессе испытаний их оптических свойств. По словам Ланзани, в общей сложности были протестированы пять или шесть новых поколений материалов, разнообразные химические соединения и достигнут приемлемый уровень рассеивания примеси в полимерном составе. Каждый материал имеет свои характеристики, более подходящие для тех или иных целей.

Исследование также имело побочную ветвь - работу над оптофлюидными каналами, где оптические свойства связанных полимеров использовались в растворе жидкости, находящемся внутри микроканалов. Целью было создание компактного фотонного устройства. Оно может послужить основой биочипа для медицинской техники и идентифицировать бактерии, вирусы или цепочки ДНК. Хотя коммерческая доступность оптофлюидных устройств является вопросом далёкой перспективы, Ланзани отмечает, что наработки могут быть применены уже в ближайшие годы. Что касается POF, усовершенствование пластикового оптоволокна не останется незамеченным автоиндустрией с постоянно усложняющимися электронными системами выпускаемых ею автомобилей, а спрос на технологию в сфере телекоммуникаций не подлежит сомнению.