基于38芯3模光纤 日本NICT获得光传输容量世界记录

  ICCSZ讯（编译：Aiur） 1月21日，据日本情報通信研究机构(NICT)官网报道，NICT网络系统实验室联合住友电工和OptoQuest公司成功在一个传输实验中，通过使用38芯3模光纤获得10.66Pbps传输容量和每赫兹1158.7bits/s频率利用效率。该项实验在容量和频率利用效率上都超过早前的记录，并成为一项最新世界记录。在这次实验中，研究组开发了一种光纤，该光纤在38芯基础上实现三种模式，并减少模式间的光传输延迟以提高传输质量。

  在实验中，根据每个纤芯特性使用256QAM或64QAM调制，实现了大容量传输。值得期待的是，利用该实验系统，一根光纤可以传输一百根光纤以上的容量，这样极大地减少数据中心中短距离大容量传输系统所需的光纤布线量。这项实验结果已被第45届美国光纤通讯博览会及研讨会(OFC) 官方收录，并将在会议期间公布。

  实验关键点：

  1 - 获得一项世界记录，基于38芯3模实现10.66 Pbps传输容量和每赫兹1158.7bits/s频率;

  2 - 开发出一种光纤，通过减少模式间光传输延迟，采用256QAM和64QAM调制，拥有很高的传输效率;

  3 - 演示一套短距离、超大容量传输系统的可行性，可以显著减少数据中心的光纤布线。

  据了解，NICT在2008年成立“光通信基础设施快速发展研究组”，通过产学官合作方式建立一套全日本系统来推动尖端技术研发。在全球光通信竞争激烈格局中，日本拥有很高的研究水平，2017年实现基于19芯6模光纤的10.16Pbps世界纪录。为了实现更高的容量，必须增加光纤芯数，并使用多芯/多模光纤将不同模式的光信号传输到每个芯。但是，一直增加芯数会使光纤不易弯曲和牵拉，而增加模数会导致接收侧的处理负荷上升。

图1-该项目成果以及迄今为止NICT经典研究成果。

  而在这次实验中，NICT使用由住友电工开发的38芯3模光纤和OptoQuest研发的多模光束核心复用器构建了大容量传输系统，这是世界纪录的10.66Pbps，并成功传输了13 km(参见 图1)。就频谱效率而言，它还创下了1158.7位/秒/赫兹的世界纪录。对于多模传输，需要在接收器侧分离模式的数字信号处理。如果模式之间的传输延迟差异较大，会增加数字信号处理的负担，因此减小传输延迟差异非常重要。

  在本实验中，研究组制造了一种多芯光纤，其纤芯折射率变化可微调来抑制模式之间的传输延迟差异，研究组实现了0.6-3纳秒的延迟差异。结果表明，依托于模式数量的数字信号处理很小，并且可以抑制功耗和构造简单的传输系统。此外，包括光纤耦合器在内的几乎所有纤芯的模式损耗为5-8.5 dB。

  另一方面，多芯光纤根据纤芯而具有不同的传输特性。因此，研究组比较两种高传输效率的调制方案(256QAM和64QAM)的传输信号，并选择可为每个纤芯提供更多传输容量的调制方案。根据实验表现，每纤芯每秒可传输279-298 TB的高容量数据。

  NICT研究组还将继续促进尖端和创新技术的研发，实现更高的性能，并在实用系统的基础上进一步挖掘使用多芯和多模光纤的通信系统的潜力。

图4-光信号的复用

  图4是该实验中的光信号复用的图像。由于实验有光放大器使用限制，研究者将波长多路复用信号分为两个区域，但对所有368个波长复用激光使用了64QAM或256QAM调制。从该波长复用信号光，它入射到38芯中的每个芯和三个模式空间通道的每个通道上。

图5-实验系统

  图5是该实验系统的示意图。可同时产生多个波长的光梳光源的输出被引入到调制器中，并生成一个64QAM或256QAM调制信号。使用分支和延迟线，制作38×3 = 114个低相关副本。这三个分支形成一个集合，并且模式多路复用器将基本模式(LP01)和转换后的高阶模式(LP11a和LP11b)的三个横向模式复用为一个。38个多路复用多模光通过核心波分复用器耦合到38芯光纤。传输后，被模式分离器和光接收器检测并测量由模式分离器分成38条线的每个模式的信号光。

图6 38芯的传输结果

  图6是传输之后每个纤芯的每个波长的数据速率的频谱分布。 总波长的传输容量为每秒180兆比特至298.20兆比特/秒，并且除剩余的纠错码外，总共获得了每秒10,660兆比特(10.66比特)作为有效传输比特率。

     该项实验官方报道：https://www.nict.go.jp/press/2020/01/21-1.html