日本推出七芯徑光纖傳輸試驗系統(tǒng)打破單根光纖傳輸容量紀(jì)錄

特約撰稿人 | 宋向東

日本研究機構(gòu)近期成功進(jìn)行了七芯徑光纖試驗，突破了現(xiàn)在一根多芯徑光纖上傳輸100Tbit/s的物理極限，全球首次完成了多芯徑光纖傳輸109Tbit/s。

目前單芯光纖已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，但其傳輸容量難以提升，而多芯光纖可以打破這個瓶頸。

據(jù)日本媒體報道，在2011年3月10日，由信息通信研究機構(gòu)(NICT )、OPTOQUEST株式會社和住友電工株式會社等單位聯(lián)合宣布，它們在1個多芯徑的光纖回路上，進(jìn)行了傳輸速率高達(dá)109Tbit/s、傳輸距離達(dá)16.8km的試驗，并獲得成功。這創(chuàng)造了世界新記錄，刷新了以前最高世界記錄69.1Tbit/s。

此次實驗，使用了光纖芯徑間光信號泄漏大幅削減的七芯徑光纖（以下簡稱七芯光纖）和光纖連接裝置。在技術(shù)上解決了光纖中七芯徑間泄漏的信號互相干涉,和光纖芯徑連接時纖芯偏離等技術(shù)難題，傳輸試驗取得滿意結(jié)果。此次進(jìn)行的大容量實驗，使光通信的傳輸速率比現(xiàn)在大大提高了。日本在產(chǎn)官學(xué)積極推動下，多芯徑光纖（以下簡稱多芯光纖）實用化值得關(guān)注。

該試驗成果已于2011年3月6日~10日，在美國召開的光纖通信國際學(xué)術(shù)會議(OFC/NFOEC2011)上，作為與會論文宣布。

單芯光纖容量發(fā)展出現(xiàn)瓶頸

目前的光纖通信,是在細(xì)如頭發(fā)絲大小光纖的纖芯上實現(xiàn)的。單芯光纖和七芯光纖的光纖橫斷面，見圖1。

圖1中黃色部分是光纖芯徑。眾所周知，光纖的外徑僅125μm（微米），在同樣外徑的條件下，均勻配置7個9μm的芯徑，這比原來只有一個芯徑的光纖實現(xiàn)難度大很多。

眾所周知，光信號(激光)都是集中在直徑9μm的光纖芯徑上，進(jìn)行傳送的，纖芯的能量密度比太陽表面還高。光纖能注入的光信號功率有限，加大發(fā)送光功率,輸出的光信號由于非線性光學(xué)效果，會使光信號產(chǎn)生畸變；加大的激光能量還會在光纖中引起熱破壞作用，見圖2。

由于在光纖中產(chǎn)生的非線性光學(xué)效果，用提高光功率的辦法，很難提高傳輸容量。世界光傳輸系統(tǒng)的開發(fā)歷史，年復(fù)一年地在持續(xù)增加光纖傳輸速率，但從2001年開始，光纖傳輸速率增長，就到了緩慢增長期，見圖3。

1980年以后，由于時分復(fù)用技術(shù)地采用，大大提高了單波段光纖傳輸速率，到1990年以后，由于WDM(波分復(fù)用)技術(shù)地采用，使光纖傳輸容量取得急速發(fā)展，但到2001年之后，光纖傳輸速率的提高，進(jìn)入到緩慢期，如圖3。

另外，在目前的光纖通信開發(fā)中,進(jìn)一步提高傳輸速率，已經(jīng)到了必須考慮把光纖變成復(fù)數(shù)內(nèi)核(芯徑)不可的階段。開發(fā)復(fù)數(shù)內(nèi)核(芯徑)的光纖，其關(guān)鍵技術(shù)是如何防止同光纖中各個內(nèi)核中光信號泄漏所產(chǎn)生的光信號互相干擾問題，以及在光纖連接時光纖中各內(nèi)核偏離等技術(shù)問題。

七芯光纖試驗取得突出成績

此次實驗解決了技術(shù)上非常困難的復(fù)數(shù)內(nèi)核(芯徑)光纖拉制問題，同時使用這種光纖用109Tbit/s傳輸速率，使傳輸距離達(dá)到了16.8km，全部7個纖芯上的光信號，都取得良好的通信品質(zhì)。本次試驗的關(guān)鍵產(chǎn)品是，NICT和OPTOQUEST株式會社開發(fā)的既存7根光纖和一根光纖7個芯徑同時連接的裝置，以及由住友電工開發(fā)的、纖芯間光信號泄露大幅削減的7個內(nèi)核的光纖，詳見圖4。

試驗系統(tǒng)使用的光接收機與發(fā)送機，由NICT與住友電工共同開發(fā)，采用了超高速相位調(diào)制技術(shù)。本次試驗突破了現(xiàn)在一根多芯徑光纖上傳輸100Tbit/s的物理極限，在世界上首次完成了傳輸109Tbit/s的試驗。本技術(shù)的確立，為光纖傳輸系統(tǒng)進(jìn)一步大容量化奠定了基礎(chǔ)。另外，本技術(shù)如果和其他光通信技術(shù)進(jìn)行組合，可以將目前的光傳輸速率提高1000倍以上。