中國(guó)移動(dòng)攜手暨南大學(xué)、烽火通信、北京大學(xué)在OFC 2024發(fā)表全球首個(gè)基于空芯光纖的超200Tb/s實(shí)時(shí)傳輸研究成果

  近日，中國(guó)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(lái)自運(yùn)營(yíng)商的研究成果。

  經(jīng)過(guò)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(kāi)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(wú)法消除的背向瑞利散射，始終無(wú)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(zhǎng)或時(shí)隙來(lái)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(lái)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(kāi)發(fā)為無(wú)損傷獨(dú)立維度的理論潛力。

  中國(guó)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(guò)一萬(wàn)公里距離上進(jìn)行T比特級(jí)單波傳輸?shù)木薮鬂摿?。通過(guò)結(jié)合4個(gè)傳統(tǒng)物理維度和新開(kāi)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(zhǎng)×842.065Gb/s）的實(shí)時(shí)凈吞吐量，性能與單向傳輸完全一致，無(wú)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(lái)，中國(guó)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(wú)非線性損傷傳輸?shù)睦碚摗?023年，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合華為、中興、烽火相繼開(kāi)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(guó)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(wú)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)。