A tecnologia de multiplexação por divisão de espaço (SDM) tem um papel promissor na superação do chamado "esmagamento de capacidade" da fibra monomodo (SMF) existente. Agora, pesquisadores na China demonstraram experimentalmente um sistema de transmissão SDM baseado no modo orbital-angular-momentum (OAM) com uma capacidade total superior a 1-Pb/s. O resultado tem um potencial significativo para aumentar ainda mais a capacidade de comunicação, explorando os modos OAM em fibras ópticas, mantendo o processamento de múltiplas entradas e saídas (MIMO) em um nível ultrabaixo de complexidade.
Com o tráfego de internet se aproximando do limite de capacidade do SMF em um futuro previsível, tecnologias de comunicação óptica com maior capacidade de transmissão estão se tornando cada vez mais desejadas. No entanto, em soluções relatadas que adicionam mais núcleos e/ou modos por núcleo em uma fibra para aumentar a capacidade total, existe um gargalo fundamental em que a complexidade de processamento MIMO necessária para equalização de sinal pode aumentar em quadrado com as contagens de canais (número de modos × núcleos) devido ao crosstalk entre canais (XT).

A simples inserção de muitos núcleos suficientemente separados em uma fibra para garantir um baixo XT entre núcleos aumentará o diâmetro da fibra e diâmetros de mais de 200 mícrons degradam seriamente o desempenho da fabricação, emenda e confiabilidade da fibra. Portanto, novas soluções são necessárias para equilibrar as contagens de canais espaciais, diâmetros de revestimento de fibra e a complexidade do MIMO.

Em um novo artigo publicado em Light:Science &Applications , uma equipe de pesquisadores liderada pelo Dr. Jie Liu e pelo professor Siyuan Yu do Laboratório Estadual de Materiais e Tecnologias Optoeletrônicos da Escola de Eletrônica e Tecnologia da Informação da Universidade Sun Yat-Sen, China, propuseram e demonstraram uma transmissão de fibra óptica sistema baseado em modos OAM.

O sistema integra SDM, multiplexação por divisão de polarização (PDM) e multiplexação por divisão de comprimento de onda densa de banda C+L (DWDM) em uma fibra de núcleo em anel de 7 núcleos (RCF) de 34 km de comprimento de 180 μm de diâmetro, permitindo uma capacidade bruta (líquida) de 1,223 (1,02) Pb/s e uma eficiência espectral de 156,8 (130,7) bit/s/Hz. Neste sistema, eles utilizaram três grupos de modo OAM não degenerados (MGs) por núcleo, cada MG contendo 4 modos OAM quase degenerados (12 modos no total).

Cada modo é carregado com 312 comprimentos de onda, todos modulados por sinais QPSK de 24,5 GBaud. Ao explorar o número fixo do modo OAM em cada MG, o baixo acoplamento entre MGs e núcleos e a relativa facilidade na multiplexação do modo OAM, os pesquisadores conseguiram um acoplamento fraco simultâneo entre os sete núcleos de fibra e entre os três MGs OAM dentro de cada núcleo. que apenas um esquema de processamento modular 4 × 4 MIMO é necessário para equalizar o acoplamento entre os 4 modos quase degenerados em cada MG.

O método relatado demonstra a promessa de sistemas de fibra óptica SDM com alta escalabilidade na contagem de canais espaciais e na capacidade de transmissão, mantendo a complexidade de equalização MIMO baixa e fixa dentro de um diâmetro de revestimento de fibra razoável. Os pesquisadores enfatizam o papel fundamental dos modos OAM na obtenção da transmissão petabit por segundo:

"Esses resultados levam a capacidade dos links de comunicação de fibra óptica baseados em OAM acima do marco de 1-Pb/s pela primeira vez."

"Eles também representam simultaneamente a menor complexidade do MIMO e o 2 ^nd menor diâmetro de revestimento de fibra entre os sistemas SDM de fibra multinúcleo de poucos modos (FM-MCF) com capacidade> 1-Pb/s", acrescentaram.

"Portanto, o esquema demonstra potenciais significativos para o aumento da capacidade de transmissão por fibra óptica, mantendo a complexidade MIMO ultrabaixa e, consequentemente, baixo custo e baixo consumo de energia, explorando as excelentes características exclusivas dos modos OAM em fibras ópticas de núcleo de anel em distâncias de dezenas de quilômetros (por exemplo, o metrô, ou links entre centros de dados, etc.)", afirmaram os pesquisadores. + Explorar mais

A primeira transmissão bem-sucedida do mundo de 1 petabit por segundo em uma fibra multinúcleo de diâmetro de revestimento padrão