Kredit:Junyi Liu et al
Space-division multiplexing (SDM)-teknologi har en lovande roll för att övervinna den så kallade "kapacitetskrisen" hos existerande singelmodsfiber (SMF). Nu har forskare i Kina experimentellt demonstrerat ett orbital-vinkelmomentum (OAM)-läge baserat SDM-överföringssystem med en total kapacitet över 1-Pb/s. Resultatet har betydande potential för ytterligare uppskalning av kommunikationskapaciteten genom att utnyttja OAM-lägena i optiska fibrer samtidigt som multi-input multi-output (MIMO) bearbetning hålls på en ultralåg nivå av komplexitet.
Med internettrafik som närmar sig kapacitetsgränsen för SMF inom överskådlig framtid, blir optisk kommunikationsteknik med större överföringskapacitet allt mer önskad. Men i rapporterade lösningar som lägger till fler kärnor och/eller lägen per kärna i en fiber för att öka den totala kapaciteten, finns det en grundläggande flaskhals i att MIMO-behandlingskomplexiteten som krävs för signalutjämning kan öka i kvadratisk lag med kanalräkningarna (antal) av lägen × kärnor) på grund av överhörning mellan kanaler (XT).
Att helt enkelt infoga många tillräckligt åtskilda kärnor i en fiber för att säkerställa låg XT mellan kärnor kommer att förstora fiberdiametern, och diametrar på mer än 200 mikron försämrar allvarligt prestandan för fibertillverkning, skarvning och tillförlitlighet. Därför behövs nya lösningar för att balansera antalet rumsliga kanaler, fiberbeklädnadsdiametrar och MIMO-komplexiteten.
I en ny artikel publicerad i Light:Science &Applications , ett team av forskare ledda av Dr Jie Liu och professor Siyuan Yu från State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-Sen University, Kina, har föreslagit och demonstrerat en fiberoptisk överföring system baserat på OAM-lägen.
Systemet integrerar SDM, polarisation division multiplexing (PDM) och C+L band dense wavelength division multiplexing (DWDM) över en 34 km lång 7-kärnig ringkärnfiber (RCF) med 180 μm diameter, vilket tillåter en rå (netto) kapacitet på 1,223 (1,02) Pb/s och en spektral effektivitet på 156,8 (130,7) bit/s/Hz. I detta system använde de tre icke-degenererade OAM-lägesgrupper (MGs) per kärna, varje MG innehöll 4 nästan degenererade OAM-lägen (totalt lägen).
Varje läge är laddat med 312 våglängder som alla är modulerade av 24,5 GBaud QPSK-signaler. Genom att utforska det fasta OAM-lägesnumret i varje MG, den låga kopplingen mellan MG:er och kärnor, och den relativa lättheten i OAM-lägesmultiplexering, uppnådde forskarna samtidig svag koppling mellan de sju fiberkärnorna och bland de tre OAM MG:erna inom varje kärna, så att endast ett modulärt 4 × 4 MIMO-behandlingsschema behövs för att utjämna kopplingen mellan de 4 nästan degenererade moderna i varje MG.
Den rapporterade metoden visar löftet om SDM-fiberoptiska system med hög skalbarhet i det rumsliga kanalantalet och överföringskapaciteten samtidigt som låg och fast MIMO-utjämningskomplexitet bibehålls inom en rimlig fiberbeklädnadsdiameter. Forskarna betonar nyckelrollen för OAM-lägen för att uppnå petabit per sekund överföring:
"Dessa resultat tar kapaciteten hos OAM-baserade fiberoptiska kommunikationslänkar över milstolpen 1-Pb/s för första gången."
"De representerar också samtidigt den lägsta MIMO-komplexiteten och den 2 nd minsta fiberbeklädnadsdiameter bland rapporterade SDM-system med flera kärnor (FM-MCF) med få lägen med en kapacitet på>1-Pb/s", tillade de.
"Därför visar schemat betydande potentialer för uppskalning av överföringskapacitet per optisk fiber samtidigt som den behåller ultralåg MIMO-komplexitet, och följaktligen låg kostnad och låg strömförbrukning, genom att utnyttja de unikt utmärkta egenskaperna hos OAM-lägen i optiska fibrer med ringkärna över avstånd på tiotals kilometer (t.ex. tunnelbanan, eller länkar mellan datacenter etc.)", hävdade forskarna. + Utforska vidare
