基于38芯3模光纖 日本NICT獲得光傳輸容量世界記錄

  ICCSZ訊（編譯：Aiur） 1月21日，據日本情報通信研究機構(NICT)官網(wǎng)報道，NICT網(wǎng)絡(luò )系統實(shí)驗室聯(lián)合住友電工和OptoQuest公司成功在一個(gè)傳輸實(shí)驗中，通過(guò)使用38芯3模光纖獲得10.66Pbps傳輸容量和每赫茲1158.7bits/s頻率利用效率。該項實(shí)驗在容量和頻率利用效率上都超過(guò)早前的記錄，并成為一項最新世界記錄。在這次實(shí)驗中，研究組開(kāi)發(fā)了一種光纖，該光纖在38芯基礎上實(shí)現三種模式，并減少模式間的光傳輸延遲以提高傳輸質(zhì)量。

  在實(shí)驗中，根據每個(gè)纖芯特性使用256QAM或64QAM調制，實(shí)現了大容量傳輸。值得期待的是，利用該實(shí)驗系統，一根光纖可以傳輸一百根光纖以上的容量，這樣極大地減少數據中心中短距離大容量傳輸系統所需的光纖布線(xiàn)量。這項實(shí)驗結果已被第45屆美國光纖通訊博覽會(huì )及研討會(huì )(OFC) 官方收錄，并將在會(huì )議期間公布。

  實(shí)驗關(guān)鍵點(diǎn)：

  1 - 獲得一項世界記錄，基于38芯3模實(shí)現10.66 Pbps傳輸容量和每赫茲1158.7bits/s頻率;

  2 - 開(kāi)發(fā)出一種光纖，通過(guò)減少模式間光傳輸延遲，采用256QAM和64QAM調制，擁有很高的傳輸效率;

  3 - 演示一套短距離、超大容量傳輸系統的可行性，可以顯著(zhù)減少數據中心的光纖布線(xiàn)。

  據了解，NICT在2008年成立“光通信基礎設施快速發(fā)展研究組”，通過(guò)產(chǎn)學(xué)官合作方式建立一套全日本系統來(lái)推動(dòng)尖端技術(shù)研發(fā)。在全球光通信競爭激烈格局中，日本擁有很高的研究水平，2017年實(shí)現基于19芯6模光纖的10.16Pbps世界紀錄。為了實(shí)現更高的容量，必須增加光纖芯數，并使用多芯/多模光纖將不同模式的光信號傳輸到每個(gè)芯。但是，一直增加芯數會(huì )使光纖不易彎曲和牽拉，而增加模數會(huì )導致接收側的處理負荷上升。

圖1-該項目成果以及迄今為止NICT經(jīng)典研究成果。

  而在這次實(shí)驗中，NICT使用由住友電工開(kāi)發(fā)的38芯3模光纖和OptoQuest研發(fā)的多模光束核心復用器構建了大容量傳輸系統，這是世界紀錄的10.66Pbps，并成功傳輸了13 km(參見(jiàn) 圖1)。就頻譜效率而言，它還創(chuàng )下了1158.7位/秒/赫茲的世界紀錄。對于多模傳輸，需要在接收器側分離模式的數字信號處理。如果模式之間的傳輸延遲差異較大，會(huì )增加數字信號處理的負擔，因此減小傳輸延遲差異非常重要。

  在本實(shí)驗中，研究組制造了一種多芯光纖，其纖芯折射率變化可微調來(lái)抑制模式之間的傳輸延遲差異，研究組實(shí)現了0.6-3納秒的延遲差異。結果表明，依托于模式數量的數字信號處理很小，并且可以抑制功耗和構造簡(jiǎn)單的傳輸系統。此外，包括光纖耦合器在內的幾乎所有纖芯的模式損耗為5-8.5 dB。

  另一方面，多芯光纖根據纖芯而具有不同的傳輸特性。因此，研究組比較兩種高傳輸效率的調制方案(256QAM和64QAM)的傳輸信號，并選擇可為每個(gè)纖芯提供更多傳輸容量的調制方案。根據實(shí)驗表現，每纖芯每秒可傳輸279-298 TB的高容量數據。

  NICT研究組還將繼續促進(jìn)尖端和創(chuàng )新技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現更高的性能，并在實(shí)用系統的基礎上進(jìn)一步挖掘使用多芯和多模光纖的通信系統的潛力。

圖4-光信號的復用

  圖4是該實(shí)驗中的光信號復用的圖像。由于實(shí)驗有光放大器使用限制，研究者將波長(cháng)多路復用信號分為兩個(gè)區域，但對所有368個(gè)波長(cháng)復用激光使用了64QAM或256QAM調制。從該波長(cháng)復用信號光，它入射到38芯中的每個(gè)芯和三個(gè)模式空間通道的每個(gè)通道上。

圖5-實(shí)驗系統

  圖5是該實(shí)驗系統的示意圖?？赏瑫r(shí)產(chǎn)生多個(gè)波長(cháng)的光梳光源的輸出被引入到調制器中，并生成一個(gè)64QAM或256QAM調制信號。使用分支和延遲線(xiàn)，制作38×3 = 114個(gè)低相關(guān)副本。這三個(gè)分支形成一個(gè)集合，并且模式多路復用器將基本模式(LP01)和轉換后的高階模式(LP11a和LP11b)的三個(gè)橫向模式復用為一個(gè)。38個(gè)多路復用多模光通過(guò)核心波分復用器耦合到38芯光纖。傳輸后，被模式分離器和光接收器檢測并測量由模式分離器分成38條線(xiàn)的每個(gè)模式的信號光。

圖6 38芯的傳輸結果

  圖6是傳輸之后每個(gè)纖芯的每個(gè)波長(cháng)的數據速率的頻譜分布。 總波長(cháng)的傳輸容量為每秒180兆比特至298.20兆比特/秒，并且除剩余的糾錯碼外，總共獲得了每秒10,660兆比特(10.66比特)作為有效傳輸比特率。

     該項實(shí)驗官方報道：https://www.nict.go.jp/press/2020/01/21-1.html