La tecnología de multiplexación por división espacial (SDM) tiene un papel prometedor para superar la llamada "crisis de capacidad" de la fibra monomodo (SMF) existente. Ahora, los investigadores en China demostraron experimentalmente un sistema de transmisión SDM basado en el modo orbital-angular-momentum (OAM) con una capacidad total superior a 1-Pb/s. El resultado tiene un potencial significativo para aumentar aún más la capacidad de comunicación al explotar los modos OAM en las fibras ópticas mientras se mantiene el procesamiento de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) en un nivel ultra bajo de complejidad.

Con el tráfico de Internet acercándose al límite de capacidad de SMF en el futuro previsible, las tecnologías de comunicación óptica con mayor capacidad de transmisión son cada vez más deseadas. Sin embargo, en las soluciones reportadas que agregan más núcleos y/o modos por núcleo en una fibra para aumentar la capacidad total, existe un cuello de botella fundamental en el sentido de que la complejidad del procesamiento MIMO requerida para la ecualización de la señal puede aumentar en ley cuadrática con el conteo de canales (número de modos × núcleos) debido a la diafonía entre canales (XT).

La simple inserción de muchos núcleos suficientemente separados en una fibra para garantizar una baja XT entre núcleos aumentará el diámetro de la fibra, y los diámetros de más de 200 micrones degradarán seriamente el rendimiento de la fabricación, el empalme y la confiabilidad de la fibra. Por lo tanto, se necesitan nuevas soluciones para equilibrar los recuentos de canales espaciales, los diámetros del revestimiento de fibra y la complejidad de MIMO.

En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Jie Liu y el profesor Siyuan Yu del State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-Sen University, China, ha propuesto y demostrado una transmisión de fibra óptica sistema basado en modos OAM.

El sistema integra SDM, multiplexación por división de polarización (PDM) y multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) de banda C+L en una fibra de núcleo anular (RCF) de 7 núcleos de 34 km de largo y 180 μm de diámetro, lo que permite una capacidad bruta (neta) de 1,223 (1,02) Pb/s y una eficiencia espectral de 156,8 (130,7) bit/s/Hz. En este sistema, utilizaron tres grupos de modos OAM (MG) no degenerados por núcleo, cada MG contenía 4 modos OAM casi degenerados (12 modos en total).

Cada modo está cargado con 312 longitudes de onda, todas ellas moduladas por señales QPSK de 24,5 GBaud. Al explorar el número de modo OAM fijo en cada MG, el bajo acoplamiento entre MG y núcleos, y la relativa facilidad en la multiplexación del modo OAM, los investigadores lograron un acoplamiento débil simultáneo entre los siete núcleos de fibra y entre los tres MG OAM dentro de cada núcleo, por lo que que solo se necesita un esquema de procesamiento MIMO modular 4 × 4 para igualar el acoplamiento entre los 4 modos casi degenerados en cada MG.

El método informado demuestra la promesa de los sistemas de fibra óptica SDM con alta escalabilidad en el conteo de canales espaciales y la capacidad de transmisión mientras mantiene una complejidad de ecualización MIMO baja y fija dentro de un diámetro de revestimiento de fibra razonable. Los investigadores enfatizan el papel clave de los modos OAM para lograr la transmisión de petabits por segundo:

"Estos resultados llevan la capacidad de los enlaces de comunicaciones de fibra óptica basados ​​en OAM por encima del hito de 1 Pb/s por primera vez".

"También representan simultáneamente la complejidad MIMO más baja y la 2 ^nd el diámetro de revestimiento de fibra más pequeño entre los sistemas SDM de fibra multinúcleo (FM-MCF) de pocos modos informados con una capacidad de>1 Pb/s", agregaron.

"Por lo tanto, el esquema demuestra potenciales significativos para aumentar la capacidad de transmisión por fibra óptica mientras mantiene una complejidad MIMO ultrabaja y, en consecuencia, un bajo costo y un bajo consumo de energía, al explotar las excelentes características únicas de los modos OAM en las fibras ópticas de núcleo de anillo. en distancias de decenas de kilómetros (por ejemplo, el metro, o enlaces entre centros de datos, etc.)", afirmaron los investigadores. + Explora más

Primera transmisión exitosa del mundo de 1 petabit por segundo en una fibra multinúcleo de diámetro de revestimiento estándar