عالمين من EPFL وهو معهد فيدرالي للتكنولوجيا في لوزان، أظهرا كيفية تحقيق زيادة كبيرة في قدرة الألياف الضوئية. إن حلهما المبتكر والبسيط يقلل من كمية المساحة المطلوبة بين نبضات الضوء التي تنقل البيانات. هذا الاختراع قد يزيد من ناتج البيانات في أنظمة الاتصالات السلكية واللاسلكية بعشر مرات. الألياف الضوئية تحمل البينات على هيئة نبضات من الضوء عبر مسافة من آلاف الأميال بسرعات مذهلة. إنها أحد أمجاد تقنية الاتصالات الحديثة. مع هذا، قدرتها محدودة لأن نبضات الضوء تحتاج إلى أن تكون مصفوفة واحدة تلو الأخرى في الألياف مع حد أدنى من المسافة كي لاتتداخل الإشارات مع بعضها البعض. هذا يترك مساحة فارغة غير مستخدمة في الألياف.

كاميل برييه ولوك ثيفناز من EPFL توصلا لطريقة لوضع البنضات سويا ضمن الألياف، بتالي تقليل المساحة بين النبضات. نهجهما، الذي نُشر في Nature Communications يجعل الأمر ممكنا لاستخدام كل السعة في ليف بصري. هذا يفتح الباب لزيادة عشر أضعاف في الإنتاجية في أنظمة الاتصالات لدينا.

قال كاميل برييه من مختبر أنظمة الضوئيات (PHOSL). " منذ أن ظهرت في عام 1970، ازدادت سعة البيانات للألياف الضوئية بعامل عشر مرات كل أربع سنوات، والمدفوعة بواسطة تدفق متواصل من التقنيات الجديدة. لكن خلال بضع السنوات الأخيرة اصطدمنا نوعا ما بالسقف، وكل العلماء حول العالم تحاول أن تخترقه".

كان هناك عدة وسائل منهجية مختلفة نحو المشكلة بتوفير المزيد من الانتاجية تلبية للمطالب الاستهلاكية المتنامية، لكن هذا يتطلب تغييرات في الألياف نفسها. يترتب على هذا سحب واستبدال البنى التحتية الحالية. لذلك فريق EPFL اتخذ نهجا مختلفا، بالنظر إلى المشكلة الجوهرية لكيفية معالجة الضوء ذاته.على سبيل المثال، ماهي أفضل طريقة لتوليد النبضات التي تحمل البيانات الرقمية. هذا النهج لن يحتاج لاستبدال كل شبكة الألياف الضوئية. فقط أجهزة الإرسال تحتاج إلى التغيير.

في تبادل الاتصالات الحديثة على سبيل المثال، حينما يتواصل هاتفين خليوين مع بعضهما، فإن البيانات تتناقل بين هوائيين على الألياف البصرية، عن طريق نبضات ضوئية تشكل الرموز. ببساطة نبضة "تشغيل" تتجاوب للرقم 1 في حين نبضة "إطفاء" تتجاوب لـ0. بالتالي الرسائل هي مجموعات من 0 والـ 1. تلك الرموز تفك بواسطة المتلقي، مما يوفر الرسالة الأولى. المشكلة مع هذا النظام هو أن كمية البيانات المنقولة في المرة الواحدة لايمكن زيادتها. إذا اقتربت النبضات جدا من بعضها، فإنها لاتقدم البيانات بشكل موثوق. لابد من وجود مسافة معينة بين كل نبضة، كي لاتتداخل مع بعضها البعض. لحسن الحظ ملاحظة فريق EPFL تلك التغييرات في شكل النبضات قد يحد من التداخل.

هذا الاختراق قائم على طريقة يمكن أن تنتج ما يعرف باسم "Nyquist sinc pulses" بشكل مثالي تقريبا. قال كاميل برييه " تلك النبضات لديها شكل مدبب أكثر، مما يجعل الأمر ممكنا بتركيبها ببعض، كما هي تقريبا قطع أحجية التركيب التي تتركب مع بعض. بالطبع هناك بعض التداخل، لكن ليس في المواقع التي نقرأ فيها البيانات".

فكرة وضع النبضات مع بعضها مثل الأحجية لتعزيز إنتاجية الألياف البصرية ليس أمرا جديدا. بالرغم من هذا هذه الاحجية لم يتم حلها من قبل أبدا بالرغم من محاولات استخدام بنى تحتية مكلفة ومتطورة، لم يتمكن أحد من جعلها تعمل بدقة على نحو كاف حتى الآن. استخدم فريق EPFL لايزر بسيط لتوليد نبضة مثالية بنسبة أكثر من 99%.

بالتحدث عمليا شكل النبضة مقرر بواسطة الطيف. في هذه الحالة كي يتم توليد "احجية ترتيب القطع" فإن الطيف يحتاج إلى أن يكون مستطيل. هذا يعني بأن كل الترددات في النبضة تحتاج إلى أن تكون بنفس الكثافة. وضع البروفسور برييه و ثيناز ببالهما ذلك أثناء تعديل الليزر الخاص بهم.الليزرات البسيطة عادة تكون من لون واحد فقط على سبيل المثال، تردد ضوئي واحد مع طيف ضيق جدا, بالأحرى هذا مثل الكمان الذي لديه وتر واحد. مع هذا، يمكن لليزر أن يغير على نحو طفيف باستخدام جهاز يسمى modulator كي تملك ترددات/ ألوان أخرى. النتيجة هي نبضة مكونة من عدة ألوان مختلفة مع طيف أوسع. المشكلة هي أن اللون الأساسي للنبضة مازال عموما يميل لأن يكون أكثر كثافة من غيره. هذا يعني بأن الطيف لن يملك الشكل المستطيل المطلوب. لذلك، كل لون في النبضة يحتاج أن يكون بنفس الكثافة، مثل جعل أوتار الكمان تهتز بنفس القوة، لكن بدون جعل أي أوتار قريبة أخرى تهتز.

بالتي صنع الفريق سلسلة من التعديلات الطفيفة قائمة على مفهوم معروف بـ "frequency comb" ونجح في توليد نبضات مع طيف مستطيل تقريبا مثالي. هذا يشكل اختراقا حقيقيا بما أن الفريق نجح في إنتاج “Nyquist sinc pulses” ذات رواج طويل. النبضات الجديدة يمكنها أن تولد بشكل جيد الاهتمام بين العديد من المساهمين في سوق صناعة الاتصالات. التقنية ناضجة بالفعل، فضلا عن أنها رخيصة نسبيا وضوئية 100%. إضافة لذلك، يبدو أنه يمكن وضعها على رقاقة بسيطة. ويبقى السؤال دائما هل سوف نرى ذلك يتحقق؟

AlSeragSoft

السراج سوفت برمجة عالم من الابداع

  • Currently 0/5 Stars.
  • 1 2 3 4 5
0 تصويتات / 72 مشاهدة
نشرت فى 12 ديسمبر 2013 بواسطة AlSeragSoft

ساحة النقاش

تامر حامد بهاء الدين جعيصة

AlSeragSoft
مبرمج كمبيوتر ومحلل نظم عاشق للبرمجه مسجل براءة اختراع لطريقة السراج المنير لتصنيع البرمجيات »

ابحث

تسجيل الدخول

عدد زيارات الموقع

77,630