近日,中國移動(dòng)研究院聯(lián)合暨南大學(xué)、烽火通信和北京大學(xué)共同撰寫的論文“First Penalty-free Real-time Co-frequency Co-time Full-duplex Optical Fiber Transmission with 202.1Tb/s Net Capacity Enabled by Hollow-core 5-element NANF”被全球光通信領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議Optical Fiber Communication Conference 2024(簡(jiǎn)稱OFC 2024)發(fā)表,為OFC 2024空芯光纖分論壇唯一來自運(yùn)營商的研究成果。
經(jīng)過近50年的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用,基于實(shí)芯單模光纖的光通信陸續(xù)開發(fā)了時(shí)間、頻率、調(diào)制和偏振四個(gè)獨(dú)立維度,已經(jīng)觸達(dá)非線性香農(nóng)極限,面臨容量瓶頸和時(shí)延瓶頸。如何找到第五個(gè)新的物理維度,在不引入新的損傷的條件下實(shí)現(xiàn)容量的擴(kuò)充,是當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。方向作為光纖的天然維度,受限于實(shí)芯光纖無法消除的背向瑞利散射,始終無法在不損傷已利用維度的情況下得到利用,通常需要采用兩根獨(dú)立光纖、不同的波長或時(shí)隙來實(shí)現(xiàn)雙向通信。反諧振空芯光纖基于反諧振反射理論,以空氣替代實(shí)芯石英介質(zhì),可從根本上破解物理介質(zhì)帶來的通信性能瓶頸,具備理論上的最低時(shí)延、最低損耗、最低非線性和最大通光帶寬,是理論上性能最優(yōu)的光通信介質(zhì)。除此以外,反諧振空芯光纖的背向瑞利散射相比于實(shí)芯光纖低近1000倍,具備了將方向維度開發(fā)為無損傷獨(dú)立維度的理論潛力。
中國移動(dòng)與暨南大學(xué)、烽火通信和北京大學(xué)合作,利用反諧振空芯光纖超低背向瑞利散射優(yōu)勢(shì),提出基于空芯光纖的同頻同時(shí)全雙工(Co-frequency co-time full-duplex,CCFD)光通信概念,創(chuàng)新引入了方向維度復(fù)用(Direction division multiplexing,DDM),并實(shí)現(xiàn)了首個(gè)超低背向瑞利散射和超低背向菲涅爾反射的空芯光纖鏈路,具備在超過一萬公里距離上進(jìn)行T比特級(jí)單波傳輸?shù)木薮鬂摿ΑMㄟ^結(jié)合4個(gè)傳統(tǒng)物理維度和新開發(fā)的方向維度,在單纖單芯單模條件下,實(shí)現(xiàn)了202.096Tb/s(2方向×120波長×842.065Gb/s)的實(shí)時(shí)凈吞吐量,性能與單向傳輸完全一致,無雙向引入的傳輸損傷,凸顯了空芯光纖傳輸系統(tǒng)重方向維度的獨(dú)立性。
近年來,中國移動(dòng)在反諧振空芯光纖及其光傳輸系統(tǒng)和超800G傳輸技術(shù)方面持續(xù)發(fā)力。2022年,提出了基于高階調(diào)制非線性相移估計(jì)得空芯光纖克爾非線性系數(shù)測(cè)量理論,首次實(shí)現(xiàn)了空芯光纖的克爾非線性系數(shù)上限測(cè)定;首次完成空芯光纖單波5W量級(jí)入纖功率的400G/800G超高速傳輸驗(yàn)證,支持了空芯光纖無非線性損傷傳輸?shù)睦碚摗?023年,中國移動(dòng)聯(lián)合華為、中興、烽火相繼開展單通道T比特級(jí)和S+C+L滿波配置傳輸實(shí)驗(yàn),基于130GBd核心光電器件,完成全球首個(gè)頻譜總寬度19.5THz,單波凈速率最高達(dá)1.2Tb/s、通道數(shù)達(dá)156個(gè)的S+C+L多波段滿波配置超寬帶實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,單芯總?cè)萘窟_(dá)150.72Tb/s、傳輸距離達(dá)150km,初步驗(yàn)證了S波段光層的可行性。
面向下一代光通信前沿技術(shù)探索,中國移動(dòng)愿與企業(yè)、高校、科研院所緊密合作,協(xié)同深入光通信無人區(qū)領(lǐng)域研究,推進(jìn)核心技術(shù)、芯片、器件、系統(tǒng)的代際演進(jìn)。