NICT Network System Research Institute en Fujikura Ltd. (Fujikura, President:Masahiko Ito) ontwikkelde een 3-mode optische vezel, geschikt voor breedbandgolflengtemultiplextransmissie met standaard buitendiameter (0,125 mm) die kan worden bekabeld met bestaande apparatuur. De onderzoekers hebben met succes een transmissie-experiment aangetoond over 1045 km met een datasnelheid van 159 Tb/s. Multimode-vezels hebben verschillende voortplantingsvertragingen tussen optische signalen in verschillende modi, wat het moeilijk maakt om tegelijkertijd te voldoen aan grote datasnelheden en transmissie over lange afstanden. Deze prestatie toont aan dat dergelijke beperkingen kunnen worden overwonnen.

De resultaten converteren naar het product van datasnelheid en afstand, wat een algemene indicator is van het transmissievermogen, resulteert in 166 Pb/s×km. Dit is het wereldrecord in een enkele optische vezel met een standaard buitendiameter en de grootste datasnelheid van meer dan 1000 km voor elke soort vezel met standaarddiameter. Om de transmissiecapaciteit van 159 Tb/s te bereiken, mode multiplexing wordt gebruikt in combinatie met 16-QAM (kwadratuur-amplitudemodulatie), wat een praktisch multilevel modulatie optisch signaal met hoge dichtheid is, voor alle 348 golflengten en MIMO (multiple-input en multiple-output) maakt het decoderen van gemengde modale signalen mogelijk, zelfs na transmissie over meer dan 1000 km. Dit toont aan dat multimode-vezels met een standaard buitendiameter kunnen worden gebruikt voor communicatie van optische backbone-transmissiesystemen met hoge capaciteit.

De resultaten van deze demonstratie werden geselecteerd voor presentatie als post-deadline paper op de 41e Optical Fiber Communication Conference and Exhibition (OFC2018).

Om het steeds toenemende communicatieverkeer aan te kunnen, onderzoek naar grootschalige optische transmissie met behulp van nieuwe soorten optische vezels die de limiet van conventionele optische vezels overschrijden en de toepassing ervan wordt over de hele wereld actief uitgevoerd. De belangrijkste nieuwe soorten optische vezels die zijn bestudeerd, zijn multicore-vezels waarin meerdere doorgangen (kernen) zijn gerangschikt in een optische vezel en multimode-vezels die meerdere voortplantingsmodi ondersteunen in een enkele kern met een grotere kerndiameter. Tot nu toe, succesvolle transmissie-experimenten met grote capaciteit en lange afstand zijn gemeld voor multicore-vezel, maar men was van mening dat transmissie die tegelijkertijd zowel aan grote capaciteit als lange afstand voldeed, moeilijk was in multimode-vezel.

In dit werk, NICT construeerde een transmissiesysteem met behulp van een optische vezel ontwikkeld door Fujikura en met succes verzonden over 1045 km met een datasnelheid van 159 Tb/s (Fig. 1). De resultaten converteren naar het product van transmissiesnelheid en afstand, wat een algemene indicator is van het transmissievermogen, is 166 Pb/s×km. Dit is ongeveer het dubbele van het wereldrecord tot nu toe in de paar-mode vezels.

Het transmissiesysteem bestaat uit de volgende elementtechnologieën.

• 3-mode optische vezel met standaard buitendiameter 0,125 mm
• 348 golflengte optische kam lichtbron
• 16-QAM multi-level modulatietechnologie equivalent aan 4 bits / enkel polarisatiesymbool
• Scheidingstechnologie van multimode optische signalen met verschillende voortplantingssnelheden in glasvezel (MIMO-verwerking)

De onderzoekers slaagden erin om meer dan 1045 km te verzenden met behulp van een standaard 3-mode optische vezel. Wanneer het leggen van standaard optische vezels met een buitendiameter plaatsvindt, de bestaande apparatuur kan worden gebruikt en de praktische toepassing in een vroeg stadium is veelbelovend. Ook, ultieme transmissie met grote capaciteit zal in de toekomst mogelijk worden indien gecombineerd met multicore-technologie, die wordt onderzocht door NICT in samenwerking met de industrie, universiteit en overheid in Japan.

De onderzoekers zullen doorgaan met het onderzoeken en ontwikkelen van toekomstige optische communicatie-infrastructuurtechnologieën die verkeer zoals big data en 5G-netwerkdiensten probleemloos kunnen verwerken.