Credito:Junyi Liu et al.
La tecnologia del multiplexing a divisione di spazio (SDM) ha un ruolo promettente nel superare il cosiddetto "capacity crunch" della fibra monomodale (SMF) esistente. Ora, i ricercatori in Cina hanno dimostrato sperimentalmente un sistema di trasmissione SDM basato sulla modalità orbital-angular-momentum (OAM) con una capacità totale di oltre 1-Pb/s. Il risultato ha un potenziale significativo per aumentare ulteriormente la capacità di comunicazione sfruttando le modalità OAM nelle fibre ottiche mantenendo l'elaborazione multi-input multi-output (MIMO) a un livello di complessità estremamente basso.
Con il traffico Internet che si avvicina al limite di capacità di SMF nel prossimo futuro, le tecnologie di comunicazione ottica con una maggiore capacità di trasmissione stanno diventando sempre più desiderate. Tuttavia, nelle soluzioni segnalate che aggiungono più core e/o modalità per core in una fibra per aumentare la capacità totale, esiste un collo di bottiglia fondamentale in quanto la complessità di elaborazione MIMO richiesta per l'equalizzazione del segnale può aumentare in quadratura con i conteggi dei canali (numero di modalità × core) a causa della diafonia intercanale (XT).
Il semplice inserimento di molti nuclei sufficientemente separati in una fibra per garantire un basso XT inter-core aumenterà il diametro della fibra e diametri superiori a 200 micron degradano gravemente le prestazioni di fabbricazione, giunzione e affidabilità delle fibre. Pertanto, sono necessarie nuove soluzioni per bilanciare il numero di canali spaziali, i diametri del rivestimento in fibra e la complessità MIMO.
In un nuovo articolo pubblicato su Light:Science &Applications , un team di ricercatori guidato dalla dott.ssa Jie Liu e dal professor Siyuan Yu dello State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-Sen University, Cina, hanno proposto e dimostrato una trasmissione in fibra ottica sistema basato su modalità OAM.
Il sistema integra SDM, multiplexing a divisione di polarizzazione (PDM) e multiplexing a divisione di lunghezza d'onda densa della banda C+L (DWDM) su una fibra ad anello (RCF) a 7 core lunga 34 km con un diametro di 180 μm, consentendo una capacità grezza (netta) di 1,223 (1,02) Pb/s e un'efficienza spettrale di 156,8 (130,7) bit/s/Hz. In questo sistema, hanno utilizzato tre modalità OAM (MG) non degenerate per core, ciascuna MG contenente 4 modalità OAM quasi degenerate (12 modalità in tutto).
Ogni modalità è caricata con 312 lunghezze d'onda che sono tutte modulate da segnali QPSK da 24,5 GBaud. Esplorando il numero di modalità OAM fisso in ogni MG, il basso accoppiamento tra MG e core e la relativa facilità nel multiplexing in modalità OAM, i ricercatori hanno ottenuto un accoppiamento debole simultaneo tra i sette core di fibra e tra i tre MG OAM all'interno di ciascun core, quindi che è necessario solo uno schema di elaborazione MIMO 4 × 4 modulare per equalizzare l'accoppiamento tra i 4 modi quasi degenerati in ogni MG.
Il metodo riportato dimostra la promessa dei sistemi in fibra ottica SDM con un'elevata scalabilità nel conteggio dei canali spaziali e nella capacità di trasmissione, pur mantenendo una complessità di equalizzazione MIMO bassa e fissa all'interno di un diametro ragionevole del rivestimento in fibra. I ricercatori sottolineano il ruolo chiave delle modalità OAM nel raggiungimento della trasmissione petabit al secondo:
"Questi risultati portano per la prima volta la capacità dei collegamenti di comunicazione in fibra ottica basati su OAM al traguardo di 1 Pb/s."
"Rappresentano anche contemporaneamente la complessità MIMO più bassa e il 2 nd diametro di rivestimento in fibra più piccolo tra i sistemi SDM a fibra multicore (FM-MCF) segnalati con capacità> 1 Pb/s", hanno aggiunto.
"Pertanto, lo schema dimostra potenziali significativi per l'upscaling della capacità di trasmissione per fibra ottica mantenendo una complessità MIMO ultra-bassa e, di conseguenza, basso costo e basso consumo energetico, sfruttando le caratteristiche uniche e eccellenti delle modalità OAM nelle fibre ottiche ad anello su distanze di decine di chilometri (ad es. metropolitana, collegamenti tra centri dati, ecc.)", hanno affermato i ricercatori. + Esplora ulteriormente
