Demonstrer en 1-Pbps orbital vinkelmoment fiberoptisk transmission

Space-division multiplexing (SDM) teknologi har en lovende rolle i at overvinde den såkaldte "kapacitetsknas" af eksisterende single mode fiber (SMF). Nu demonstrerede forskere i Kina eksperimentelt et orbital-vinkelmomentum (OAM) mode baseret SDM-transmissionssystem med en samlet kapacitet over 1-Pb/s. Resultatet har et betydeligt potentiale for yderligere opskalering af kommunikationskapaciteten ved at udnytte OAM-tilstandene i optiske fibre og samtidig holde multi-input multi-output (MIMO) behandling på et ultralavt kompleksitetsniveau.

Med internettrafik, der nærmer sig kapacitetsgrænsen for SMF i en overskuelig fremtid, bliver optiske kommunikationsteknologier med større transmissionskapacitet stadig mere ønsket. Men i rapporterede løsninger, der tilføjer flere kerner og/eller tilstande pr. kerne i en fiber for at øge den samlede kapacitet, er der en grundlæggende flaskehals i, at MIMO-behandlingskompleksiteten, der kræves til signaludligning, kan stige i kvadratloven med kanalantallet (antal) af tilstande × kerner) på grund af inter-kanal krydstale (XT).

Blot at indsætte mange tilstrækkeligt adskilte kerner i en fiber for at sikre lav inter-core XT vil forstørre fiberdiameteren, og diametre på mere end 200 mikron forringer ydelsen af ​​fiberfremstilling, splejsning og pålidelighed alvorligt. Derfor er der behov for nye løsninger for at balancere det rumlige kanalantal, fiberbeklædningsdiametrene og MIMO-kompleksiteten.

I et nyt papir offentliggjort i Light:Science &Applications , et team af forskere ledet af Dr. Jie Liu og professor Siyuan Yu fra State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-Sen University, Kina, har foreslået og demonstreret en fiberoptisk transmission system baseret på OAM-tilstande.

Systemet integrerer SDM, polarisation division multiplexing (PDM) og C+L band dense wavelength division multiplexing (DWDM) over en 34 km lang 7-core ring core fiber (RCF) med en diameter på 180 μm, hvilket tillader en rå (netto) kapacitet på 1,223 (1,02) Pb/s og en spektral effektivitet på 156,8 (130,7) bit/s/Hz. I dette system brugte de tre ikke-degenererede OAM-tilstandsgrupper (MG'er) pr. kerne, hver MG indeholdt 4 næsten-degenererede OAM-tilstande (12 tilstande i alt).

Hver tilstand er fyldt med 312 bølgelængder, som alle er moduleret af 24,5 GBaud QPSK-signaler. Ved at udforske det faste OAM-modenummer i hver MG, den lave kobling mellem MG'er og kerner og den relative lethed i OAM-mode multipleksing, opnåede forskerne samtidig svag kobling mellem de syv fiberkerner og blandt de tre OAM MG'er inden for hver kerne, så at kun et modulært 4 × 4 MIMO-behandlingsskema er nødvendigt for at udligne koblingen mellem de 4 næsten degenererede tilstande i hver MG.

Den rapporterede metode demonstrerer løftet om SDM fiberoptiske systemer med høj skalerbarhed i det rumlige kanalantal og transmissionskapaciteten, mens lav og fast MIMO-udligningskompleksitet opretholdes inden for en rimelig fiberbeklædningsdiameter. Forskerne understreger nøglerollen af ​​OAM-tilstande for at opnå petabit per sekund transmission:

"Disse resultater tager kapaciteten af ​​OAM-baserede fiberoptiske kommunikationsforbindelser over 1-Pb/s milepælen for første gang."

"De repræsenterer også samtidig den laveste MIMO-kompleksitet og den anden ^nd mindste fiberbeklædningsdiameter blandt rapporterede få-mode multicore-fiber (FM-MCF) SDM-systemer med>1-Pb/s kapacitet," tilføjede de.

"Derfor demonstrerer ordningen betydelige potentialer for opskalering af transmissionskapacitet pr. optisk fiber, samtidig med at den bevarer ultralav MIMO-kompleksitet og dermed lave omkostninger og lavt strømforbrug, ved at udnytte de enestående fremragende egenskaber ved OAM-tilstande i ringkerne-optiske fibre over afstande på snesevis af kilometer (f.eks. metroen eller forbindelser mellem datacentre osv.),« hævdede forskerne. + Udforsk yderligere

Verdens første vellykkede transmission på 1 petabit per sekund i en flerkernet fiber med standard beklædningsdiameter