2022-06-05
 
世界上首次在标准包层直径多芯光纤中成功传输每秒1 PB的数据
2022年06月05日  

美国国家信息和通信技术研究所(NICT)网络研究所的研究人员报告称,世界上第一次在标准直径为0.125 mm的多芯光纤(MCF)中显示每秒超过1 PB。

由Benjamin J.Puttnam领导的研究人员利用波分复用(WDM)技术构建了一个传输系统,支持创纪录的超过20太赫兹的光带宽。它结合了商业上采用的光纤传输窗口,即C和L波段,并将传输带宽扩展到包括最近开发的S波段。两种掺杂光纤放大器,以及在新型多芯泵合路器中添加的带泵拉曼放大,能够在20太赫兹光带宽上传输801个波长通道。

大量波长通道在4芯MCF的每个芯中传输,该MCF因具有与标准光纤相同的包层直径而著名。这种光纤与当前的布线技术兼容,不需要复杂的信号处理来解读多模光纤中的信号,这意味着可以使用传统的收发器硬件。4芯MCF被认为是最有可能在早期商业化采用的新型高级光纤。该演示展示了它们的信息承载潜力,是实现支持5G以上信息服务发展的主干通信系统的重要一步。

在2022年激光与电光国际会议(CLEO)上,这项实验的结果被作为最后期限后的论文提交接受,并于2022年5月19日(星期四)提交。

对增强数据传输能力的需求激发了对新的光谱传输窗口和利用空间域并行化的先进光纤的研究。近年来,人们提出了与标准单模光纤包层直径相同但能够支持多条传输路径的先进光纤。这些光纤可以使传输容量成倍增加,但仍与现有的制造工艺兼容,并已成为这些变革性通信技术短期商业采用的可能候选者。

NICT通过使用新型光纤构建各种传输系统,取得了多项世界纪录,并于2020年12月成功地在使用15模光纤的标准直径光纤中进行了第一次每秒1 PB的传输演示。然而,这种光纤需要复杂的MIMO(多输入多输出)数字信号处理来解读在传输过程中混合的信号,实际部署预计需要大规模开发专用集成电路。

NICT使用标准0.125 mm包层直径的4芯MCF、WDM技术和混合光放大系统构建传输系统。该系统允许在51.7公里内每秒传输1.02 PB。以前,在一种类似的光纤中可以达到每秒610 TB的速度,但只使用了部分S波段。

在本实验中,通过将拉曼放大带宽扩展到整个S波段,并使用定制的S波段掺铥光纤放大器(TDFA)和扩展的L波段掺铒光纤放大器(EDFA),研究人员能够使用创纪录的20太赫兹光谱,共有801 x 25 GHz的间隔波长通道,每个都具有双偏振256 QAM调制,可在所有波段实现高光谱密度。

具有标准包层直径的4芯MCF对于在高通量和长距离链路中尽早采用新的空分复用(SDM)光纤具有吸引力,因为它与传统的电缆基础设施兼容,并且预期具有与标准单模光纤相当的机械可靠性。在5G之后,预计新的信息和通信服务将带来数据流量的爆炸性增长,因此,证明新光纤如何满足这一需求至关重要。希望这一结果将有助于实现能够支持新的带宽需求服务的新通信系统。

NICT将继续推动用于近期和长期应用的先进光纤的研发,寻求光通信系统的持续改进,造福社会。我们将进一步发展宽带传输系统,探索进一步提高低芯数多芯光纤和其他新型光纤传输容量的技术。NICT还将致力于扩大超高容量系统的传输范围。

包含这些结果的论文发表在2022年国际激光与电光会议(CLEO)上。

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