Группа исследователей из Института исследования сетевых систем Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT, Япония) под руководством Георга Радемахера, NOKIA Bell Labs (Bell Labs, США) под руководством Николаса К. Фонтейна и Prysimian Group (Prysimian, США). Франция) во главе с Пьером Силлардом впервые в мире удалось передать скорость более 1 петабита в секунду в одномодовом многомодовом оптоволокне. Это увеличивает передачу текущей записи в многомодовом волокне в 2,5 раза.
До настоящего времени эксперименты по передаче в оптических волокнах, поддерживающих большое количество мод, ограничивались небольшой оптической полосой пропускания. В этом исследовании инженеры продемонстрировали возможность сочетания высокоспектрально-эффективной широкополосной оптической передачи с оптоволокном, ведущим 15 мод волокна, диаметр оболочки которого соответствует текущему промышленному стандарту 0,125 мм. Это стало возможным благодаря мультиплексорам мод и оптическому волокну, поддерживающему широкополосную передачу более 80 нм на расстояние 23 км. В исследовании подчеркивается большой потенциал одножильных многомодовых волокон для передачи с высокой пропускной способностью с использованием процессов производства волокон, аналогичных тем, которые используются при производстве стандартных многомодовых волокон.
Результаты этого исследования были приняты на на 46-й Европейской конференции по оптической связи (ECOC 2020).
За последнее десятилетие во всем мире проводились интенсивные исследования по увеличению скорости передачи данных в оптических системах передачи с использованием мультиплексирования с пространственным разделением, чтобы удовлетворить экспоненциально растущие требования к передаче данных. По сравнению с многожильными оптическими волокнами многомодовые волокна могут поддерживать более высокую пространственную плотность сигнала и их легче производить. Однако использование многомодовых волокон для мультиплексированной передачи с большой пропускной способностью с пространственным разделением каналов требует использования вычислительно-интенсивной цифровой обработки сигналов. Эти требования возрастают с увеличением количества режимов передачи, и реализация систем передачи, поддерживающих большое количество волоконных мод, является активной областью исследований.
В NICT был разработан и проведен эксперимент по передаче, в котором использовалось передающее волокно производства Prysmian и модовые мультиплексоры, разработанные Bell Labs. Подсистема широкополосного приемопередатчика была разработана в NICT для передачи и приема нескольких сотен высокоэффективных спектрально эффективных каналов WDM с высоким качеством сигнала. Новые мультиплексоры мод были основаны на многоплоскостном процессе преобразования света, при котором свет в 15 входных волокон многократно отражался на фазовой пластине, чтобы соответствовать модам передающего волокна. Передающее волокно было длиной 23 км и имело конструкцию с градиентным коэффициентом преломления. Он был основан на существующих многомодовых оптических волокнах, оптимизированных для широкополосной работы и имеющих диаметр оболочки 0,125 мм и диаметр покрытия 0,245 мм, что соответствует действующим отраслевым стандартам.
При увеличении числа режимов в многомодовой волоконно-оптической системе передачи вычислительная сложность требуемой цифровой обработки сигналов MIMO возрастает. Однако используемое передающее волокно имело небольшую модальную задержку, что упрощало сложность MIMO и сохраняло эту низкую модальную задержку в большой оптической полосе пропускания. В результате мы смогли продемонстрировать передачу 382 каналов с длиной волны, каждый из которых модулирован сигналами 64-QAM. Ожидается, что успех передачи с большой пропускной способностью с использованием одноядерного многомодового оптического волокна, которое имеет высокую пространственную плотность сигнала и простую технологию изготовления, будет способствовать развитию технологии многомодовой передачи большой емкости для будущих систем оптической передачи большой емкости.