日本推出七芯径光纤传输试验系统

2011年07月06日 20:07    Liming
关键词: 传输试验系统 , 七芯径光纤 , 日本
据日本媒体报道,在2011年3月10日,由信息通信研究机构(NICT )、OPTOQUEST株式会社和住友电工株式会社等单位联合宣布,它们在1个多芯径的光纤回路上,进行了传输速率高达109Tbit/s、传输距离达16.8km的试验,并获得成功。这创造了世界新记录,刷新了以前最高世界记录69.1Tbit/s。
此次实验,使用了光纤芯径间光信号泄漏大幅削减的七芯径光纤(以下简称七芯光纤)和光纤连接装置。在技术上解决了光纤中七芯径间泄漏的信号互相干涉,和光纤芯径连接时纤芯偏离等技术难题,传输试验取得满意结果。此次进行的大容量实验,使光通信的传输速率比现在大大提高了。日本在产官学积极推动下,多芯径光纤(以下简称多芯光纤)实用化值得关注。

该试验成果已于2011年3月6日~10日,在美国召开的光纤通信国际学术会议(OFC/NFOEC2011)上,作为与会论文宣布。 单芯光纤容量发展出现瓶颈
目前的光纤通信,是在细如头发丝大小光纤的纤芯上实现的。单芯光纤和七芯光纤的光纤横断面,见图1。

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图1  现在光纤与多纤芯光纤横断面比较

图1中黄色部分是光纤芯径。众所周知,光纤的外径仅125μm(微米),在同样外径的条件下,均匀配置7个9μm的芯径,这比原来只有一个芯径的光纤实现难度大很多。
众所周知,光信号(激光)都是集中在直径9μm的光纤芯径上,进行传送的,纤芯的能量密度比太阳表面还高。光纤能注入的光信号功率有限,加大发送光功率,输出的光信号由于非线性光学效果,会使光信号产生畸变;加大的激光能量还会在光纤中引起热破坏作用,见图2。

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图2  注入光纤中的光功率限制

由于在光纤中产生的非线性光学效果,用提高光功率的办法,很难提高传输容量。世界光传输系统的开发历史,年复一年地在持续增加光纤传输速率,但从2001年开始,光纤传输速率增长,就到了缓慢增长期,见图3。

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图3  光纤传输容量进展

1980年以后,由于时分复用技术地采用,大大提高了单波段光纤传输速率,到1990年以后,由于WDM(波分复用)技术地采用,使光纤传输容量取得急速发展,但到2001年之后,光纤传输速率的提高,进入到缓慢期,如图3。
另外,在目前的光纤通信开发中,进一步提高传输速率,已经到了必须考虑把光纤变成复数内核(芯径)不可的阶段。开发复数内核(芯径)的光纤,其关键技术是如何防止同光纤中各个内核中光信号泄漏所产生的光信号互相干扰问题,以及在光纤连接时光纤中各内核偏离等技术问题。
七芯光纤试验取得突出成绩

此次实验解决了技术上非常困难的复数内核(芯径)光纤拉制问题,同时使用这种光纤用109Tbit/s传输速率,使传输距离达到了16.8km,全部7个纤芯上的光信号,都取得良好的通信品质。本次试验的关键产品是,NICT和OPTOQUEST株式会社开发的既存7根光纤和一根光纤7个芯径同时连接的装置,以及由住友电工开发的、纤芯间光信号泄露大幅削减的7个内核的光纤,详见图4。

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图4  试验框图

试验系统使用的光接收机与发送机,由NICT与住友电工共同开发,采用了超高速相位调制技术。本次试验突破了现在一根多芯径光纤上传输100Tbit/s的物理极限,在世界上首次完成了传输109Tbit/s的试验。本技术的确立,为光纤传输系统进一步大容量化奠定了基础。另外,本技术如果和其他光通信技术进行组合,可以将目前的光传输速率提高1000倍以上。
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