耦合多芯光纖助力實現更高容量海底光纜

  ICC訊 據OFC報道，研究人員通過使用標準包層直徑耦合多芯光纖，以創紀錄的12空間通道實現了7280公里跨洋距離的波長/空分復用 (WDM/SDM) 傳輸。這一成就為致力于節省空間資源的光纖技術增加海底光纜容量開辟了新的可能性。

  這項研究由日本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是光通信和網絡領域的頂級全球盛會，該盛會將于2024年 3月24日至28日在美國加州圣地亞哥會議中心舉行。

  Arikawa表示，海底光纜系統是生活與經濟的重要基礎設施，跨越海洋連接世界；由于全球流量需求呈指數級增長，未來的光纜需要越來越高的傳輸容量。這項研究成果可以顯著提升光纜在相同光纖數量時的空間通道數量，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的容量和效率。WDM的工作原理是通過為每個通道分配唯一的光學波長，在單根光纖上同時傳輸多個信號，而SDM使用單獨的空間路徑或光纖芯在單根光纖內或是跨不同光纖傳輸多個數據。

  對于海底光纜而言，僅在使用15模光纖傳輸1001公里或使用10模光纖傳輸1560公里時才能達到10個以上的空間信道。在跨洋距離上實現高空間數量傳輸所面臨的挑戰，就是找到一種方法來減少傳輸線路的空間模式色散（SMD）和模式相關損耗（MDL）。多芯光纖是一項絕佳選擇，因為它們多個獨立的纖芯可以各自承載一個光通信通道，從而進行并行數據傳輸。與非耦合版本相比，耦合多芯光纖可以在標準125 μm直徑包層中容納更高的纖芯數量。

  在這項新工作中，研究人員使用32 Gbaud PDM-QPSK調制格式在一條52公里距離，由標準包層直徑的耦合12芯光纖(C12CF)組成的循環環路上進行WDM/SDM傳輸。 確定最佳跨距輸入功率后，他們評估了C波段三個波長范圍的傳輸性能。

  他們觀察到，在單跨環配置（single-span loop configuration）中，1536.6 nm波長傳輸7280公里（140個環路），1550.9nm和1560.6nm波長可傳輸9360 km（180 個環路），前向糾錯后可實現無差錯傳輸。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的模式相關損耗，以及相對較低的波長依賴性。

  Arikawa表示，下一個重要步驟是從未來實現光通信MIMO收發器的角度評估實時實現中的大規模多輸入/多輸出 (MIMO) 處理，另一個重要主題是光纖MDL與空間通道數量的影響和可擴展性，以表征和克服未來的容量限制。

  波分復用（WDM）是光學復用技術之一，通過使用不同的波長將多種光載波信號復用到單根光纖上以增加帶寬。WDM波長的每個信號都獨立于任何協議和任何速度。WDM技術允許通過單根光纖同時進行雙向通信。WDM基礎將網絡簡化為單個虛擬光纖網絡，而不是使用不同光纖與服務的多種形式信號。如此以來，WDM通過減少所需光纖數量來增加帶寬并降低組網成本。

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