貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新技術(shù)打破長(zhǎng)距離傳輸容量極限

本刊記者 | 趙光磊

貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新技術(shù)打破長(zhǎng)距離傳輸容量極限

本刊記者 | 趙光磊

隨著高速傳輸技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)中的應(yīng)用，長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)的發(fā)展也備受關(guān)注，尤其是目前100G技術(shù)的商用后，400G、1T的傳輸速率已經(jīng)被提上議程，基于現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展路線，長(zhǎng)途傳輸容量的極限也遭受挑戰(zhàn)，要確保長(zhǎng)距離傳輸?shù)墓庑盘?hào)強(qiáng)度，同時(shí)擴(kuò)展傳輸容量已經(jīng)成為長(zhǎng)距離光通信領(lǐng)域的重要課題。

貝爾實(shí)驗(yàn)室目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了能夠打破這一局限的突破性技術(shù)，通過(guò)“相位共軛光”，大幅降低因光纖中非線性光學(xué)效應(yīng)而導(dǎo)致的信號(hào)劣化。據(jù)了解，貝爾實(shí)驗(yàn)室將這項(xiàng)技術(shù)用于復(fù)用傳輸8個(gè)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的長(zhǎng)距離光通信系統(tǒng)后確認(rèn)，一根1.28萬(wàn)公里長(zhǎng)的光纖具備406.6Gbit/秒的傳輸容量。而這一數(shù)字與目前實(shí)用的最新傳輸容量相同，值得一提的是，相比之下，采用新技術(shù)后光信號(hào)質(zhì)量更高，或只需更小的光信號(hào)強(qiáng)度。

技術(shù)瓶頸

從現(xiàn)有長(zhǎng)途傳輸技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，長(zhǎng)途傳輸技術(shù)的傳輸容量及信號(hào)強(qiáng)度的提升都已經(jīng)接近極限，尤其是從現(xiàn)網(wǎng)100G技術(shù)的應(yīng)用來(lái)看，運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)面臨如何減少非線性效應(yīng)的問(wèn)題，包括采用低損耗、超低損耗光纖以減少傳輸損耗，隨著更高速傳輸技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，傳輸容量的極限將成為技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面的主要瓶頸。

據(jù)了解，長(zhǎng)距離光通信通過(guò)波分復(fù)用（WDM）技術(shù)讓波長(zhǎng)各不相同的幾十條光線穿過(guò)一根光纖，因此光纖可能會(huì)因其熱量而熔化。與此同時(shí)，目前可穿過(guò)單根光纖的光輸出功率在1.2～1.4W左右，即使沒(méi)有非線性光學(xué)效應(yīng)，100Tbit/s的傳輸容量也是一個(gè)極限。目前最新的海底電纜傳輸容量為3.5Tbit/s，這一容量已基本成為傳統(tǒng)長(zhǎng)途傳輸技術(shù)的容量極限，現(xiàn)在越來(lái)越多的技術(shù)專家關(guān)注于如何從基礎(chǔ)層面來(lái)打破這極限。

相位共軛光

相位共軛光是指從光源處發(fā)射出的光線經(jīng)相位共軛反射鏡后按照原路徑反射回光源處的光。相位共軛光的振幅和頻率與原光線相同，僅光線的傳播方向相反。與傳統(tǒng)的反射光相比，相位共軛光不僅消除了信號(hào)失真，同時(shí)波長(zhǎng)分散、相位噪聲等都會(huì)因此而消失。傳統(tǒng)的光纖傳輸中，光信號(hào)通過(guò)一系列的全反射進(jìn)行光傳輸，在傳輸過(guò)程中的光信號(hào)衰減、非線性效應(yīng)等問(wèn)題都存在，而通過(guò)相位共軛光的傳輸，則可以有效消除一系列的非線性效應(yīng)。

據(jù)了解，相位共軛光的技術(shù)研究已經(jīng)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，同時(shí)在光通信領(lǐng)域已有研究，然而由于傳輸過(guò)程中需要特殊的中繼器，因而實(shí)用化較低。

貝爾實(shí)驗(yàn)室所提出的這一創(chuàng)新技術(shù)也是采用了相位共軛光，從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有光纖也可也可降低因非線性光學(xué)效應(yīng)而導(dǎo)致的信號(hào)失真。

此次貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的通信系統(tǒng)則無(wú)需中繼器。該系統(tǒng)在傳輸光信號(hào)時(shí)，可以同時(shí)傳輸普通的光信號(hào)A及其相位共軛光的光信號(hào)A+。雖然任何一個(gè)光信號(hào)都會(huì)在傳輸路徑上出現(xiàn)劣化，但A+所承受的信號(hào)失真的主要成分，其編碼與A信號(hào)失真的主要成分相反。也就是說(shuō)，A與A+合成后，信號(hào)失真的大部分會(huì)相互抵消。（文章部分內(nèi)容來(lái)自日經(jīng)技術(shù)在線）

阿爾卡特朗訊刷新長(zhǎng)途傳輸容量紀(jì)錄

近日，在位于巴黎附近維亞索的阿爾卡特朗訊創(chuàng)新城園區(qū)所進(jìn)行的測(cè)試中，貝爾實(shí)驗(yàn)室研究人員在7200公里的距離上成功實(shí)現(xiàn)了31Tbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，這是現(xiàn)有最先進(jìn)海纜傳輸能力的三倍。本次測(cè)試網(wǎng)絡(luò)跨度為100公里，網(wǎng)絡(luò)跨度是指在整個(gè)傳輸距離中放大器之間的恒持距離。

試驗(yàn)采用了貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)創(chuàng)性的200Gbit/s單載波數(shù)據(jù)通道。在這樣的速度和距離上，信號(hào)失真與噪音令數(shù)據(jù)恢復(fù)變得非常困難。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，貝爾實(shí)驗(yàn)室研究人員在本次測(cè)試中采用了創(chuàng)新的檢測(cè)技術(shù)與一系列其它技術(shù)，包括調(diào)制、傳輸以及采用了高級(jí)糾錯(cuò)編碼技術(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)。

基于貝爾實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)創(chuàng)新，阿爾卡特朗訊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破，為通信技術(shù)的發(fā)展演進(jìn)奠定了良好基礎(chǔ)。

貝爾實(shí)驗(yàn)室目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種突破性技術(shù)，通過(guò)“相位共軛光”，大幅降低因光纖中非線性光學(xué)效應(yīng)而導(dǎo)致的信號(hào)劣化。