日本NICT藤倉(cāng)用三模光纖實(shí)現(xiàn)159Tb/s傳輸1045km世界記錄

  ICCSZ訊（編譯：Aiur） 日本光通信在光傳輸領(lǐng)域再獲突破，據(jù)日本情報(bào)通信研究機(jī)構(gòu)（NICT） 4月13日?qǐng)?bào)道，NICT與藤倉(cāng)株式會(huì)社(Fujikura，總裁：伊藤雅彥)合作開(kāi)發(fā)了一種三模光纖，能夠進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)外徑(0.125 mm)的寬帶波長(zhǎng)復(fù)用傳輸，可與現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行電纜連接。該研究成功演示了1045km以上的傳輸實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)容量達(dá)159 Tb/s。

      眾所周知，由于多模光纖在不同模式下的光信號(hào)之間具有不同的傳播延遲，使得難以同時(shí)滿足大數(shù)據(jù)速率和長(zhǎng)距離傳輸，而如今這一試驗(yàn)成就表明這些障礙可以被克服。如果將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)速率和距離的乘積(這是傳輸能力的一般指標(biāo))，其結(jié)果達(dá)到166 Pb/s×km，這是標(biāo)準(zhǔn)外徑低模光纖的最新世界紀(jì)錄，并且對(duì)于任何類型的標(biāo)準(zhǔn)直徑光纖而言，其最大數(shù)據(jù)速率都超過(guò)1000公里。

      為了獲得159 Tb/s的傳輸容量，模式復(fù)用結(jié)合了16-QAM(正交調(diào)幅)，這是一種實(shí)用的高密度多級(jí)調(diào)制光信號(hào)，對(duì)于全部348個(gè)波長(zhǎng)和MIMO(多輸入和多輸出)而言，即使在超過(guò)1000公里的傳輸之后，也可以對(duì)混合模式信號(hào)進(jìn)行解擾。這項(xiàng)演示結(jié)果入選了今年美國(guó)第41屆OFC大會(huì)論文（“159 Tbit/s C+L Band Transmission over 1045 km 3-Mode Graded-Index Few-Mode Fiber”，研究參與者：研究者：Georg Rademacher、Ruben S. Luis、Benjamin J. Puttnam、Tobias A. Eriksson、Erik Agrell、Ryo Maruyama、Kazuhiko Aikawa、Hideaki Furukawa、Yoshinari Awaji和Naoya Wada）。

傳輸試驗(yàn)照片

  研究背景

  隨著應(yīng)對(duì)日益增加的通信業(yè)務(wù)上升，全球范圍內(nèi)的研究人員們積極開(kāi)展了使用超過(guò)常規(guī)光纖極限的新型光纖的大規(guī)模光傳輸及其應(yīng)用的研究。他們所研究的主要新型光纖為多芯光纖，內(nèi)部包含多個(gè)通道(芯)并且多模光纖具有較大芯徑的單芯可支持多種傳播模式。到目前為止，使用多芯光纖實(shí)現(xiàn)大容量和長(zhǎng)距離傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)已經(jīng)得到報(bào)道，但是人們認(rèn)為同時(shí)滿足大容量和長(zhǎng)距離傳輸?shù)亩嗄９饫w依然存在困難。

  研究收獲

  在研究工作中，NICT利用藤倉(cāng)開(kāi)發(fā)的光纖構(gòu)建了一個(gè)傳輸系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)超過(guò)1045km的數(shù)據(jù)速率159Tb/s的傳輸成果。數(shù)據(jù)速率和距離的乘積是衡量傳輸能力的綜合指標(biāo)，而這項(xiàng)成果達(dá)到了166 Pb/s×km，是目前低模光纖傳輸世界紀(jì)錄的兩倍。傳輸系統(tǒng)采用了以下幾種技術(shù)：

  1、基于標(biāo)準(zhǔn)外徑0.125mm的三模光纖;

  2、光源中合束了348個(gè)波長(zhǎng)光

  3、相當(dāng)于4 bits/單極符號(hào)的16-QAM多級(jí)調(diào)制技術(shù)

  4、光纖中傳播速度不同的多模光信號(hào)分離技術(shù)(MIMO處理)

  日本研究人員使用標(biāo)準(zhǔn)三模光纖實(shí)現(xiàn)超過(guò)1045km的傳輸。使用標(biāo)準(zhǔn)外徑光纖可以與現(xiàn)有設(shè)備兼容，是這種技術(shù)在早期階段的實(shí)際使用中是有前景的。如果NICT與日本產(chǎn)業(yè)界、大學(xué)和政府合作進(jìn)一步開(kāi)展多芯技術(shù)的研究，那超大容量傳輸將成為可能。研究人員也將不斷研究開(kāi)發(fā)未來(lái)光通信基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，以快速滿足大數(shù)據(jù)和5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

  傳輸系統(tǒng)原理與試驗(yàn)

圖1：傳輸系統(tǒng)的原理圖，顯示模式分離多路復(fù)用傳輸系統(tǒng)。

  1、同時(shí)產(chǎn)生348個(gè)不同波長(zhǎng)的激光鏈路

  2、對(duì)光梳光源的輸出光進(jìn)行偏振復(fù)用16 QAM調(diào)制，并添加延遲差以模擬多個(gè)不同的信號(hào)。

  3、通過(guò)三模光纖傳輸?shù)拿總€(gè)信號(hào)序列作為不同的傳播模式

  4、在通過(guò)長(zhǎng)度為55公里的三模光纖傳輸后，通過(guò)圓形開(kāi)關(guān)將其再次引入三模光纖。通過(guò)重復(fù)該環(huán)路傳輸，達(dá)到的最終傳輸距離為1045公里。

  5、每個(gè)模式信號(hào)被光學(xué)分離，通過(guò)執(zhí)行6×6比例的MIMO信號(hào)處理來(lái)分離信號(hào)，并且測(cè)量傳輸誤差。

圖2：試驗(yàn)結(jié)果

  1、在圖1所示的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，通過(guò)在發(fā)送和接收時(shí)應(yīng)用諸如糾錯(cuò)處理之類的各種編碼來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證以最大化系統(tǒng)的傳輸能力(數(shù)據(jù)速率)。

  2、圖2中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖顯示了應(yīng)用糾錯(cuò)碼來(lái)優(yōu)化總吞吐量。 雖然許多編碼速率是統(tǒng)一的，但單個(gè)通道可以使用最佳糾錯(cuò)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)每秒159 Terabits的總數(shù)據(jù)吞吐量。

  原文鏈接：http://www.nict.go.jp/press/2018/04/05-1.html