OFC2013新技術(shù)趨勢二：低功耗大數(shù)據(jù)，長距離400G數(shù)據(jù)傳輸和簡化多芯光纖制造

        【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】下周，電信、數(shù)據(jù)通信和計(jì)算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者將齊聚OFC/NFOEC。在這全球光通信盛事上，業(yè)界和學(xué)界的專家們將與大家一同分享他們的研究成果、經(jīng)歷和對于未來光通信熱點(diǎn)領(lǐng)域的見解，如云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、SDN、光子集成等。該屆OFC參加者超過12000人，展商預(yù)計(jì)超過550家。會(huì)議技術(shù)主題廣泛，超過800個(gè)演講，涵蓋光通信各個(gè)方面的最新研究。其中IBM，AT&T和AFL這些領(lǐng)先公司的技術(shù)論文研究成果成為一大亮點(diǎn)。下面提前簡要介紹這三家公司將在下周展示的研究成果：

        1、超高速光通信連接刷新低功耗記錄
        2、400Gb/s數(shù)據(jù)傳輸刷新傳輸記錄
        3、新自動(dòng)化流程簡化多芯光纖的對準(zhǔn)和拼接

        IBM：超高速光通信連接刷新低功耗記錄

        比目前系統(tǒng)運(yùn)行速度快過100倍的超高速超級計(jì)算機(jī)離現(xiàn)實(shí)又進(jìn)了一步。IBM研究團(tuán)隊(duì)（該研究團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目受到美國國防部高級研究計(jì)劃局（DARPA）資助）找到了一種方式，可以在前所未有的低功耗情況下傳輸海量數(shù)據(jù)。該團(tuán)隊(duì)將在下周OFC/NFOEC 2013上演示他們的原型光纖連接，這一研究成果將打破以前的功耗記錄。

        科學(xué)家們預(yù)計(jì)未來的超級計(jì)算機(jī)——所謂的“億億次級電腦”——將能夠?qū)θ驓夂蜻M(jìn)行建模，模擬整個(gè)細(xì)胞分子水平的運(yùn)行，設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)等等。IBM研究人員表示，預(yù)計(jì)將會(huì)在2020年左右制造出億億次級的計(jì)算機(jī)，而要達(dá)到這一目標(biāo)，就必須找到一種在海量傳輸數(shù)據(jù)的過程中同時(shí)保持低功耗。

        通過結(jié)合IBM 32納米的SOI CMOS技術(shù)與住友電工USA（前身是Emcore）先進(jìn)的VCSELs及其光電探測器，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出了一種高效功耗的光通信鏈路，運(yùn)行達(dá)每秒25gigabits或1pl/bit，而使用的僅僅是整體墻插電源的24 milliwatts。“與之前的相比，我們將速度提高了66%，而功耗降低了一半”該研究團(tuán)隊(duì)說。“我們將繼續(xù)推動(dòng)光通信的更低功耗和更高速率。這將是未來的發(fā)展方向，也是我們努力的方向。”

        Proesel（IBM沃特森研究中心研究員，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員）在OFC的演講時(shí)間為3月18日下午2點(diǎn)，地點(diǎn)為會(huì)展中心，題目“利用32-nm SOI CMOS電路的35-Gb/s VCSEL光纖連接”
           
       光纖連接測試芯片，包括發(fā)射器（TX）電路，激光二極管，光電二極管和收發(fā)器（RX）電路。圖片來自IBM。

        AT&T：400Gb/s數(shù)據(jù)傳輸刷新傳輸記錄

        隨著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商關(guān)于下一個(gè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的爭論——每秒400 Gigabit或1 Terabit是否應(yīng)該成為標(biāo)準(zhǔn)，工程師們正在努力從目前這一代系統(tǒng)中開發(fā)出下一代系統(tǒng)性能的新測量。

        為此，AT&T團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)明出了一項(xiàng)新的技術(shù)專利，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)制頻譜效率的可調(diào)諧，第一次在100 gigahertz網(wǎng)格光纖網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)400Gb/s信號(hào)超長距離傳輸。頻譜效率是一種能夠在給定的帶寬上傳輸?shù)男畔⑺俾?，并且可以測量可用頻譜被使用的有效性。

        該項(xiàng)研究的成果將由AT&T實(shí)驗(yàn)室的研究人員在下周的OFC/NFOEC2013上展示。

        在該系統(tǒng)中，可調(diào)頻譜效率的Nyquist形400Gb/s信號(hào)是使用調(diào)制子載波產(chǎn)生的。8路100GHz間隔400Gb/s WDM信號(hào)結(jié)合在一起，并在由100-km光纖長度構(gòu)成的重新循環(huán)傳輸測試平臺(tái)上進(jìn)行傳輸。

        使用來自OFC實(shí)驗(yàn)室的新調(diào)制技術(shù)和新的低損耗、高效率區(qū)域光纖，該團(tuán)隊(duì)傳輸信號(hào)距離達(dá)到破紀(jì)錄的12000公里（大約7500英里），比他們自己以前的記錄距離（使用50gigahertz網(wǎng)格，以前是3000公里）多9000公里。AT&T實(shí)驗(yàn)室研究人員Zhou將在OFC上進(jìn)行演講，題目為“100GHz間隔的12000公里傳輸，8x495-Gb/s PDM時(shí)域混合QPSK-8QAM信號(hào)”，時(shí)間3月19日下午3點(diǎn)，地點(diǎn)會(huì)展中心。

             
                8個(gè)100GHz間隔的495Gb/s WDM信號(hào)光頻譜測量圖，包括光纖傳輸前后的測量結(jié)果。
                  QPSK：正交相移鍵控；QAM：正交振幅調(diào)制，WDM：波分復(fù)用

        AFL：新自動(dòng)化流程簡化多芯光纖的對準(zhǔn)和拼接

        新多芯光纖在信號(hào)承載量上是傳統(tǒng)單芯光纖的好多倍，但他們在通信中的應(yīng)用卻受到嚴(yán)格的限制，主要是因?yàn)槠唇蛹夹g(shù)，就如試圖將兩個(gè)單獨(dú)盒子的意大利面條配對連接到一起，使每個(gè)盒子中的面條完整地對齊。現(xiàn)在，一個(gè)新拼接技術(shù)提供了一種自動(dòng)的方式就可以做到，并且可以最小化拼接過程中產(chǎn)生的信號(hào)質(zhì)量損耗。這一方法將會(huì)在下周OFC2013上展示。

        在通信領(lǐng)域，工程師們使用復(fù)用來最大化信號(hào)承載量，允許眾多信號(hào)或數(shù)據(jù)流進(jìn)入單根光纖光纜。例如，一根數(shù)字電話線路，使用的帶寬是每秒64 kilobits（但該技術(shù)被稱為時(shí)間復(fù)用），在一根光芯上同一時(shí)間可以進(jìn)行超過150萬的電話交談。對于波長復(fù)用，一根光芯能夠同時(shí)傳輸200不同的波長，將容量增加至每秒10 terabits，提供大約200萬電話線路。反過來，這些復(fù)用光纖能夠捆綁到一起成為MCF（多芯光纖），可以高至19芯，信號(hào)承載量高達(dá)19倍。

        然而，面臨的挑戰(zhàn)就是將這些多芯光纖拼接到一起。AFL拼接工程經(jīng)理，該項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)明人Wenxin Zheng解釋道，一般實(shí)驗(yàn)室的MCFs研究人員習(xí)慣于他們自己手動(dòng)去對準(zhǔn)和拼接光纖。“雖然人工手動(dòng)方式對于熟練的操作人員在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下來說比較好，但自動(dòng)化是推動(dòng)MCF邁向工廠和流水線生產(chǎn)的唯一路徑。”

        在Zheng的工藝流程中，使用藤倉FSM-100P+光纖熔接機(jī)，需要拼接的光纖被剝離和放入熔接機(jī)中，然后旋轉(zhuǎn)和使用兩臺(tái)攝像機(jī)攝像，以便讓他們的芯利用一種匹配模式算法能夠大概對齊。接下來，使用電源反饋方法（power-feedback method）和圖像處理，對每根光纖中一對對相應(yīng)的芯進(jìn)行精準(zhǔn)對齊，如圍繞芯的包層。最后，對這些芯進(jìn)行熱拼接。

        “同時(shí)對齊多芯光纖是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，”Zheng說。“如果兩根要對齊的光纖其各自的芯位置是任意的，那是沒有辦法將之對齊成整根芯的。”然而，MCFs的器件芯是能夠?qū)R的，如果他們使用同一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制造的話，或者如果這些芯對稱分布在MCF上——如7芯MCF，由6芯圍繞1個(gè)中央芯像車輪一樣的。在那種情況下，Zheng說，“我們可以很好地同時(shí)對齊MCF上一側(cè)的芯和其包層，基于光纖的幾何規(guī)格，其他的芯就可以自動(dòng)對齊了。”

        Zheng的演講題目為“自動(dòng)對齊和拼接多芯光纖”，時(shí)間為3月18日下午5點(diǎn)，會(huì)展中心。

                          
                      藤倉FSM-100P+光纖熔接機(jī)被用于MCF自動(dòng)對準(zhǔn)和拼接