Space-division multiplexing (SDM)-technologie speelt een veelbelovende rol bij het overwinnen van de zogenaamde "capaciteitscrisis" van bestaande single-mode fiber (SMF). Nu hebben onderzoekers in China experimenteel een op orbitaal-angulaire impuls (OAM) modus gebaseerd SDM-transmissiesysteem gedemonstreerd met een totale capaciteit van meer dan 1 Pb/s. Het resultaat heeft een aanzienlijk potentieel voor verdere opschaling van de communicatiecapaciteit door gebruik te maken van de OAM-modi in optische vezels, terwijl de multi-input multi-output (MIMO)-verwerking tot een ultralaag complexiteitsniveau wordt gehouden.

Nu het internetverkeer in de nabije toekomst de capaciteitslimiet van SMF nadert, worden optische communicatietechnologieën met een grotere transmissiecapaciteit steeds meer gewenst. In gerapporteerde oplossingen die meer kernen en/of modi per kern aan een vezel toevoegen om de totale capaciteit te vergroten, is er echter een fundamenteel knelpunt in die zin dat de MIMO-verwerkingscomplexiteit die vereist is voor signaalvereffening kwadratisch kan toenemen met het aantal kanalen (aantal van modi × cores) vanwege de overspraak tussen kanalen (XT).

Door simpelweg veel voldoende gescheiden kernen in een vezel te plaatsen om een ​​lage XT tussen de kernen te garanderen, wordt de vezeldiameter vergroot, en diameters van meer dan 200 micron verslechteren de prestaties van vezelfabricage, splitsing en betrouwbaarheid. Daarom zijn er nieuwe oplossingen nodig om de ruimtelijke kanaaltellingen, vezelbekledingsdiameters en de MIMO-complexiteit in evenwicht te brengen.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications , heeft een team van onderzoekers onder leiding van Dr. Jie Liu en professor Siyuan Yu van het State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-Sen University, China, een glasvezeltransmissie voorgesteld en aangetoond systeem gebaseerd op OAM-modi.

Het systeem integreert SDM, polarization division multiplexing (PDM) en C+L-band dichte golflengteverdeling multiplexing (DWDM) over een 34 km lange 7-core ring core fiber (RCF) met een diameter van 180 m, waardoor een ruwe (netto) capaciteit mogelijk is van 1.223 (1,02) Pb/s en een spectrale efficiëntie van 156,8 (130,7) bit/s/Hz. In dit systeem gebruikten ze drie niet-gedegenereerde OAM-modusgroepen (MG's) per kern, waarbij elke MG 4 bijna gedegenereerde OAM-modi bevatte (12 modi in totaal).

Elke modus is geladen met 312 golflengten die allemaal worden gemoduleerd door 24,5 GBaud QPSK-signalen. Door het vaste OAM-modusnummer in elke MG, de lage koppeling tussen MG's en kernen en het relatieve gemak in OAM-modusmultiplexing te onderzoeken, bereikten de onderzoekers een gelijktijdige zwakke koppeling tussen de zeven vezelkernen en tussen de drie OAM MG's binnen elke kern, dus dat alleen een modulair 4 × 4 MIMO-verwerkingsschema nodig is om de koppeling tussen de 4 bijna gedegenereerde modi in elke MG gelijk te maken.

De gerapporteerde methode demonstreert de belofte van SDM-glasvezelsystemen met een hoge schaalbaarheid in het aantal ruimtelijke kanalen en de transmissiecapaciteit, terwijl de lage en vaste MIMO-egalisatiecomplexiteit binnen een redelijke vezelbekledingsdiameter behouden blijft. De onderzoekers benadrukken de sleutelrol van OAM-modi bij het bereiken van de petabit per seconde transmissie:

"Deze resultaten halen de capaciteit van OAM-gebaseerde glasvezelcommunicatieverbindingen voor het eerst boven de 1-Pb/s-mijlpaal."

"Ze vertegenwoordigen tegelijkertijd ook de laagste MIMO-complexiteit en de 2 ^e kleinste vezelbekledingsdiameter onder gerapporteerde SDM-systemen met meerdere modi met meerdere kernen (FM-MCF) met een capaciteit van> 1-Pb/s", voegde ze eraan toe.

"Daarom demonstreert het schema aanzienlijke mogelijkheden voor opschaling van de transmissiecapaciteit per optische vezel met behoud van ultra-lage MIMO-complexiteit, en bijgevolg lage kosten en laag stroomverbruik, door gebruik te maken van de unieke uitstekende eigenschappen van OAM-modi in ringkern optische vezels over afstanden van tientallen kilometers (bijvoorbeeld de metro, of interdatacenterverbindingen, enz.)", beweerden de onderzoekers. + Verder verkennen

's Werelds eerste succesvolle transmissie van 1 petabit per seconde in een meeraderige vezel met standaard manteldiameter