Волокно с четырьмя сердцевинами для сверхдальней связи

Компания Sumitomo Electric анонсировала новое микроструктурированное оптическое волокно для систем передачи данных на сверхдальние расстояния. Разработчикам удалось добиться рекордных показателей по затуханию и пространственной межмодовой дисперсии (spatial mode dispersion, SMD1*) в волокнах, предназначенных для пространственного мультиплексирования (space division multiplexing, SDM2*). Результаты работы были представлены на конференции по волоконной оптике (Optical Fiber Communication Conference, OFC), прошедшей в марте текущего года в Анахейме, штат Калифорния.  

Следует отметить, что трафик сетей передачи данных большой протяженности постоянно растет вследствие масштабного использования ресурсоемких приложений. Применение одномодовых волокон с низким затуханием3* позволяет снизить стоимость сетей передачи данных. «В тоже время, чтобы достичь резкого скачка пропускной способности сети, интенсивно изучаются системы пространственного мультиплексирования. Сейчас мы разработали волокно с несколькими сердцевинами (multi-core fiber, MCF4*), представляющее следующее поколение оптических волокон для систем сверхвысокой дальности» - говорится в пресс-релизе Компании.

Новая разработка представляет собой волокно с четырьмя сердцевинами (coupled-core MCF, CC-MCF4*) в стандартной оболочке диаметром 125 мкм.

Торец CC-MCF волокна с четырьмя сердцевинамиРисунок 1. Торец CC-MCF волокна с четырьмя сердцевинами. Внешний диаметр 125 мкм, такой же, как в стандартном ОМ-волокне

Показатель затухания разработанного волокна 0,158 дБ/км на длине волны 1550 нм. Пространственная межмодовая дисперсия1* 6,1 пс/√км для диапазона длин волн 1520-1580 нм. Оба этих параметра являются рекордно низкими для оптических волокон, предназначенных для пространственного мультиплексирования. 

График зависимости километрического затухания от длины волны закрытьРисунок 2. График зависимости километрического затухания от длины волны. Для стандартного одномодового волокна SMF — синий цвет, для CC-MCF — красный цвет

Понижение величины затухания позволяет передавать сигналы с меньшим уровнем шумов, чем в предыдущих версиях волокон для SDM. Ожидается реализация увеличения количества пространственных каналов без снижения канальной емкости. Достигнутый SMD в пять раз меньше, чем SMD предыдущего волокна для SDM, что значительно упрощает задачу компенсации перекрестных помех для процессоров MIMO5*. Более того, разработанное CC-MCF со стандартным диаметром оболочки 125 мкм совместимо с существующим оборудованием по производству кабелей. В дополнение к этому ожидается, что у нового волокна механические характеристики будут лучше, чем у стандартного ОМ-волокна.

График зависимости пространственной дисперсии от длины волокнаРисунок 3. График зависимости пространственной дисперсии от длины волокна. Точками показаны измеренные результаты, сплошной линией – аппроксимация

С 2009 года Sumitomo Electric достигла существенных результатов в исследовании и разработке MCF. C 1980-х годов Компания разрабатывает и производит беспримесное оптическое волокно (pure-silica-core fibers), а также активно участвует в разработках подводных кабельных сетей. Последнее достижение реализовано благодаря объединению всех этих технологий. В компании заявляют, что будут продолжать исследования в данном направлении, чтобы в конечном итоге реализовать его практическое применение.

1* Пространственная межмодовая дисперсия (spatial mode dispersion, SMD) — материальная характеристика оптического волокна, предназначенного для SDM. Характеризует изменение импульса света, вызванное взаимным влиянием мод, передающихся по разным сердцевинам в одном волокне. Более низкий показатель SMD предпочтительнее, т.к. позволяет уменьшить сложность вычислений на DSP MIMO.

2* Технология пространственного мультиплексирования (space division multiplexing, SDM). Основной идеей для ее реализации в волоконно-оптических системах является передача нескольких независимых каналов по отдельным сердцевинам в одном оптическом волокне. Аналогичный принцип широко применяется в беспроводных сетях связи. 

3* Затухание – материальная характеристика оптического волокна, описывающая потери, при передаче оптической мощности. Более низкое затухание позволяет осуществить передачу сигнала на более дальнее расстояние. Наиболее низкий показатель километрического затухания (0,154 дБ/км на 1550 нм) имеют волокна, предназначенные для подводных линий связи. Затухание стандартного ОМ волокна — 0,22 дБ/км, очищенного от примесей волокна — 0,18 дБ/км, предыдущее наименьшее затухание волокон для SDM — 0,168 дБ/км (усредненное по сердцевинам)

4* Типы оптических волокон

Наименование Краткое описание
Одномодовое волокно, ОМ (Single-mode fiber, SMF) Оптическое волокно с одной сердцевиной 9 мкм
Стандартное оптическое волокно (Standard optical fiber) Оптическое волокно, соответствующее одному из стандартов для различных приложений. Стандартный диаметр оболочки 125 мкм
Микроструктурированное волокно с несколькими сердцевинами (Multi-core fiber, MCF) Оптическое волокно с несколькими сердцевинами. Бывает двух типов: «uncoupled» и «coupled»
Микроструктурированное волокно с «развязанными» сердцевинами (Uncoupled MCF) MCF, у которого при организации канала по каждой сердцевине отдельно обеспечивается низкий уровень перекрестных помех. Для достижения этого необходимо увеличить расстояние между сердцевинами, как следствие — увеличение общего диаметра волокна 
Микроструктурированное волокно со «связанными» сердцевинами (Coupled MCF/coupled-core MCF, CC-MCF) MCF, у которого расстояние между сердцевинами меньше и уровень перекрестных помех выше. В данном случае подавление помех организуется на MIMO-процессоре. Волокна CC-MCF могут содержать больше сердцевин при меньшем диаметре оболочки, чем в Uncoupled MCF
Многомодовое оптическое волокно (Multimode fiber, MMF)  Оптическое волокно с одной сердцевиной толщиной в 50 или 62,5 мкм. Разные пути распространения света (моды) проходят по одной сердцевине. Межмодовые помехи трудно подавляются, поэтому в ЦП необходима реализация компенсации влияния этих помех при приеме каналов SDM 

5* Цифровой сигнальный процессор, поддерживающий технологию MIMO (multiple-input-multiple-output digital signal processor, MIMO DSP), позволяет компенсировать взаимное влияние при организации SDM-каналов передачи данных по MCF и MMF.

22.04.2016

По материалам Sumitomo Electric

Заявка на звонок

В форме есть ошибки

Мы перезвоним Вам с 9:00 до 18:00 по Москве

Исправление ошибки

Спасибо за помощь в контроле качества нашего ресурса!