OFC 2024：研究人員實(shí)現(xiàn)跨洋距離12空間通道WDM/SDM傳輸

耦合多芯光纖助力實(shí)現(xiàn)更高容量海底光纜

  ICC訊 據(jù)OFC報(bào)道，研究人員通過使用標(biāo)準(zhǔn)包層直徑耦合多芯光纖，以創(chuàng)紀(jì)錄的12空間通道實(shí)現(xiàn)了7280公里跨洋距離的波長/空分復(fù)用 (WDM/SDM) 傳輸。這一成就為致力于節(jié)省空間資源的光纖技術(shù)增加海底光纜容量開辟了新的可能性。

  這項(xiàng)研究由日本NEC公司和NTT公司合作，NEC公司Manabu Arikawa將在OFC 2024展示和介紹研究成果。OFC是光通信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的頂級(jí)全球盛會(huì)，該盛會(huì)將于2024年 3月24日至28日在美國加州圣地亞哥會(huì)議中心舉行。

  Arikawa表示，海底光纜系統(tǒng)是生活與經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，跨越海洋連接世界；由于全球流量需求呈指數(shù)級(jí)增長，未來的光纜需要越來越高的傳輸容量。這項(xiàng)研究成果可以顯著提升光纜在相同光纖數(shù)量時(shí)的空間通道數(shù)量，從而提高海底光纜的容量，降低每傳輸比特的成本，并提高連接效率。

  WDM和SDM可以最大限度地提高光纖通信系統(tǒng)的容量和效率。WDM的工作原理是通過為每個(gè)通道分配唯一的光學(xué)波長，在單根光纖上同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)，而SDM使用單獨(dú)的空間路徑或光纖芯在單根光纖內(nèi)或是跨不同光纖傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)。

  對(duì)于海底光纜而言，僅在使用15模光纖傳輸1001公里或使用10模光纖傳輸1560公里時(shí)才能達(dá)到10個(gè)以上的空間信道。在跨洋距離上實(shí)現(xiàn)高空間數(shù)量傳輸所面臨的挑戰(zhàn)，就是找到一種方法來減少傳輸線路的空間模式色散（SMD）和模式相關(guān)損耗（MDL）。多芯光纖是一項(xiàng)絕佳選擇，因?yàn)樗鼈兌鄠€(gè)獨(dú)立的纖芯可以各自承載一個(gè)光通信通道，從而進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳輸。與非耦合版本相比，耦合多芯光纖可以在標(biāo)準(zhǔn)125 μm直徑包層中容納更高的纖芯數(shù)量。

  在這項(xiàng)新工作中，研究人員使用32 Gbaud PDM-QPSK調(diào)制格式在一條52公里距離，由標(biāo)準(zhǔn)包層直徑的耦合12芯光纖(C12CF)組成的循環(huán)環(huán)路上進(jìn)行WDM/SDM傳輸。 確定最佳跨距輸入功率后，他們?cè)u(píng)估了C波段三個(gè)波長范圍的傳輸性能。

  他們觀察到，在單跨環(huán)配置（single-span loop configuration）中，1536.6 nm波長傳輸7280公里（140個(gè)環(huán)路），1550.9nm和1560.6nm波長可傳輸9360 km（180 個(gè)環(huán)路），前向糾錯(cuò)后可實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)傳輸。他們還展示了每52公里C12CF跨度0.1ns的空間模式色散和0.3dB的模式相關(guān)損耗，以及相對(duì)較低的波長依賴性。

  Arikawa表示，下一個(gè)重要步驟是從未來實(shí)現(xiàn)光通信MIMO收發(fā)器的角度評(píng)估實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)中的大規(guī)模多輸入/多輸出 (MIMO) 處理，另一個(gè)重要主題是光纖MDL與空間通道數(shù)量的影響和可擴(kuò)展性，以表征和克服未來的容量限制。

  波分復(fù)用（WDM）是光學(xué)復(fù)用技術(shù)之一，通過使用不同的波長將多種光載波信號(hào)復(fù)用到單根光纖上以增加帶寬。WDM波長的每個(gè)信號(hào)都獨(dú)立于任何協(xié)議和任何速度。WDM技術(shù)允許通過單根光纖同時(shí)進(jìn)行雙向通信。WDM基礎(chǔ)將網(wǎng)絡(luò)簡化為單個(gè)虛擬光纖網(wǎng)絡(luò)，而不是使用不同光纖與服務(wù)的多種形式信號(hào)。如此以來，WDM通過減少所需光纖數(shù)量來增加帶寬并降低組網(wǎng)成本。

  WDM系統(tǒng)有兩種不同的波長模式：粗波分復(fù)用(CWDM)和密集波分復(fù)用(DWDM)。CWDM 和DWDM都是在單根光纖上傳輸多個(gè)光波長，但在波長間隔、通道數(shù)量以及在光空間中放大復(fù)用信號(hào)能力等方面有所不同。在WDM系統(tǒng)中，不同的光信號(hào)在光纖的一端耦合（復(fù)用）在一起，并在另一端分離（解復(fù)用）到不同的通道中。