Højeste kernetæthed realiseret med 12-core single-mode optisk fiber

Virksomhedsnetværk og datacentre fortsætter med at øge deres krav til forbindelse, med stadig større datamængder, der forventes at blive overført i en overskuelig fremtid. I løbet af de sidste 20 år har fiberoptisk teknologi har oplevet enorm succes med at bringe os en hurtig, globalt forbundet internet. At give større kapacitet til informationsoverførsel er nøglen til at opfylde fremtidige behov. En nylig fremgang i fiberkernestrukturer lover at hjælpe os med at nå dette mål hurtigere.

Single-mode optiske fibre, hvor lyset bevæger sig langs en enkelt vej, nærmer sig hurtigt kapacitetsgrænser på nutidens netværk. Forskning om dette emne har fokuseret på at tilføje flere transmissionsveje inden for disse optiske fibre. Multi-mode fibre-hvis kerner kan understøtte spredning af flere lysmåder-kan virke som en oplagt løsning, men lider af spredning og begrænsninger over et langdistancenetværk.

Nu, forskere undersøger multi-core fiber (MCF) teknologi, placere flere single-mode kerner inden for en enkelt optisk fiber. At øge antallet af kerner inden for en optisk fiber er udfordrende, fordi tilføjelse af kerner medfører tykkere optiske fiberdiametre, som lider af deres egne begrænsninger i anvendelsen.

Et forskerhold fra NTT Access Network Service Systems Laboratories, Japan, har udviklet et MCF -design, for første gang, med 12 kerneveje. Kernerne er derefter "tilfældigt koblede" på en måde, der kan overføre større datamængder gennem en standardstørrelse på 125 mikrometer i diameter. NTT -teamet vil præsentere deres fund på Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC), afholdt 19-23 marts i Los Angeles, Californien, USA.

"De 12-kerne stier i en optisk fiber med standard 125 mikrometer beklædning er en ny præstation inden for optisk netværkstransmissionsteknologi, "sagde NTT forskningsingeniør, Taiji Sakamoto. "NTT har investeret ressourcer i denne nye teknologi til brug i transmissionssystemer og datacentre. Vi skal skalere vores netværk for at foregribe fremtidige krav til båndbredde."

Men, Sakamoto forklarede, MCF -udvikling har en række udfordringer. Den første begrænsning af MCF -udvikling er en rumlig. Fibre skal indsættes inden for begrænsede pladser, som underjordiske kanaler, så det er en prioritet at holde sig til standarddiametre.

For at overholde størrelsesbegrænsninger, holdet kiggede på at udvikle MCF med små kernepladser, eller mellemrum, at maksimere antallet af kerner i fiberen. Under hensyntagen til grænserne for fiberdiametre, NTT-forskerne anvendte et koblet kernearrangement inden i fiberens 125 mikrometer beklædning. Holdet var i stand til at lægge i kassen i alt 12 kerner, arrangere dem med en særlig vridning af fibrene i en tilfældigt koblet MCF, som NTT -forskere konkluderede, ville muliggøre maksimal kapacitet.

Forskerne undersøgte også det geometriske arrangement for kernerne inde i fiberen. Blandt de tre muligheder:et sekskantet arrangement med 19 kerner, et cirkulært arrangement med 10 kerner, og et firkantet gitter med 12 kerner. De konkluderede, at det firkantede gitterdesign med 12 kerner bedst optimerede den rumlige tæthed, samtidig opretholde tilfældig tilstandskobling.

En presserende udfordring for forskergruppen kaldes spatial mode dispersion (SMD), hvor signaler spredes i tidsdomænet, gør det svært at realisere DSP i realtid, som er uundgåelig for at implementere rumopdeling multiplexeringsteknologi i det virkelige system. Tilføjelse af kernestier inden for en enkelt fiber øger disse udfordringer. Sakamoto og hans team konkluderede, at en MCF med et tilfældigt koblet kernearrangement minimerer spredning i rumlig tilstand, hvilket resulterer i lavere DSP -kompleksitet.

"Signalbehandlingskompleksiteten forårsaget af den store SMD er et alvorligt problem. Vores papir, der skal præsenteres på OFC, vil forklare, hvordan vi reducerer SMD for MCF med mere end 10 kerner, "Tilføjede Sakamoto.

Ifølge Sakamoto, det næste trin er at undersøge skalerbarheden af ​​deres tilfældigt koblede MCF. Hvis det lykkes, han forventer, at teknologien kan være tilgængelig på store markeder om cirka et årti. Gruppen vil fortsætte med at undersøge det maksimale antal kerner, der kan indsættes med tilfældigt koblet MCF, samtidig med at den bevarer sin vigtigste fordel ved at minimere spredning i rumlig tilstand og kompleksiteten af ​​signalbehandling.

"Vi oplevede succes med tilfældigt koblet MCF, "Sakamoto sagde." Så det næste trin er at finde ud af, hvordan vi kan realisere flere kerner, samtidig med at vi fastholder tilfældig koblingsstatus, hvilket resulterer i endnu større kapacitet pr. Fiber. "