تقنيات الإرسال الضوئي المتعدد وزواجها من أجل الشريحة واتصالات الألياف الضوئية: مراجعة
تقنيات الإرسال المتعدد الضوئي هي موضوع بحثي ملح، ويجري الباحثون في جميع أنحاء العالم أبحاثًا متعمقة في هذا المجال. على مر السنين، تم اقتراح العديد من تقنيات الإرسال المتعدد مثل الإرسال المتعدد بتقسيم الطول الموجي (WDM)، والإرسال المتعدد بتقسيم الوضع (MDM)، والإرسال المتعدد بتقسيم المساحة (SDM)، والإرسال المتعدد بالاستقطاب (PDM)، والإرسال المتعدد بالزخم الزاوي المداري (OAMM). تتيح تقنية الإرسال المتعدد بتقسيم الطول الموجي (WDM) إرسال إشارتين ضوئيتين أو أكثر بأطوال موجية مختلفة في وقت واحد عبر ليف واحد، مما يحقق الاستفادة الكاملة من خصائص الفقد المنخفض للألياف في نطاق أطوال موجية كبيرة. اقترح ديلانج هذه النظرية لأول مرة في عام 1970، ولم يبدأ البحث الأساسي لتقنية WDM إلا في عام 1977، والذي ركز على تطبيق شبكات الاتصالات. منذ ذلك الحين، ومع التطوير المستمر لـالألياف البصرية, مصدر الضوء, كاشف ضوئيفي مجالات أخرى، تسارعت وتيرة استكشاف تقنية WDM. تكمن ميزة الإرسال المتعدد الاستقطاب (PDM) في إمكانية مضاعفة كمية الإشارة المرسلة، إذ يُمكن توزيع إشارتين مستقلتين عند موضع الاستقطاب المتعامد لنفس شعاع الضوء، ويتم فصل قناتي الاستقطاب وتحديدهما بشكل مستقل عند الطرف المستقبل.
مع تزايد الطلب على معدلات بيانات أعلى، دُرست آخر درجات حرية الإرسال المتعدد، وهي الفضاء، بشكل مكثف على مدار العقد الماضي. من بينها، يُولّد الإرسال المتعدد بتقسيم الوضع (MDM) بشكل رئيسي بواسطة N من أجهزة الإرسال، والذي يتم تحقيقه بواسطة مُضاعِف الوضع المكاني. وأخيرًا، تُنقل الإشارة التي يدعمها الوضع المكاني إلى الألياف الضوئية منخفضة الوضع. أثناء انتشار الإشارة، تُعامل جميع الأوضاع على نفس الطول الموجي كوحدة واحدة في القناة الفائقة للإرسال المتعدد بتقسيم الوضع المكاني (SDM)، أي يتم تضخيمها وتخفيفها وإضافتها في وقت واحد، دون القدرة على تحقيق معالجة منفصلة للأوضاع. في MDM، تُخصص خطوط مكانية مختلفة (أي أشكال مختلفة) لنمط ما لقنوات مختلفة. على سبيل المثال، تُرسل قناة عبر شعاع ليزر على شكل مثلث أو مربع أو دائرة. الأشكال التي يستخدمها MDM في التطبيقات العملية أكثر تعقيدًا ولها خصائص رياضية وفيزيائية فريدة. يمكن القول إن هذه التقنية تُعدّ الاختراق الأكثر ثورية في نقل البيانات عبر الألياف الضوئية منذ ثمانينيات القرن الماضي. توفر تقنية MDM استراتيجية جديدة لإنشاء قنوات أكثر وزيادة سعة الوصلة باستخدام ناقل أحادي الطول الموجي. الزخم الزاوي المداري (OAM) هو سمة فيزيائية للموجات الكهرومغناطيسية، حيث يُحدد مسار الانتشار بواسطة واجهة الموجة الطورية الحلزونية. ونظرًا لإمكانية استخدام هذه الخاصية لإنشاء قنوات منفصلة متعددة، فإن مضاعفة الزخم الزاوي المداري اللاسلكي (OAMM) يمكن أن تزيد بشكل فعال من معدل الإرسال في عمليات الإرسال عالية إلى نقطة (مثل النقل اللاسلكي الخلفي أو الأمامي).
وقت النشر: ٨ أبريل ٢٠٢٤