Le premier revêtement standard diamètre 19 au monde

15 mai 2023

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par l'Institut National des Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC)

Un groupe de chercheurs de l'Institut national des technologies de l'information et des communications (NICT, Japon) et de Sumitomo Electric Industries, Ltd. (SEI, Japon) en collaboration avec l'Université de technologie d'Eindhoven, l'Université de L'Aquila et l'Université Macquarie a développé une fibre optique à 19 cœurs avec un diamètre de gaine standard (0,125 mm), qui a le plus grand nombre de cœurs parmi les fibres multicœurs de diamètre de gaine standard, et a démontré une transmission à grande capacité à un débit de données de 1,7 pétabits par seconde sur une distance de 63,5 km. Une conception de fibre multicœur à couplage aléatoire a été utilisée pour obtenir une densité de cœur élevée, ainsi qu'un traitement de signal numérique à entrées multiples et sorties multiples (MIMO) pour éliminer les interférences de signal entre les cœurs.

Dans cette expérience, le record du monde a été atteint pour la capacité de transmission d'une fibre optique avec un diamètre de gaine standard, et la plus longue distance de transmission au monde a été atteinte parmi les expériences de transmission d'une capacité de 1 pétabit par seconde ou plus. Ce résultat montre la possibilité de réduire considérablement la consommation électrique du traitement numérique du signal MIMO dans les systèmes transocéaniques, par rapport à la transmission par fibre multimode. Cette technologie fibre contribuera à la réalisation des futurs réseaux de communication optique longue distance et à grande capacité.

Les résultats de cette expérience ont été acceptés en tant que présentation d'un article après la date limite lors de la 46e conférence sur la communication par fibre optique (OFC 2023) et présentés le jeudi 9 mars 2023. L'article est intitulé "Randomly Coupled 19-Core Multi-Core Fiber with Diamètre de revêtement standard."

La recherche sur les fibres optiques avancées a attiré une attention considérable pour répondre aux demandes de trafic sans cesse croissantes. NICT a atteint des capacités de transmission de 1,02 pétabits par seconde pour une fibre multicœur découplée de diamètre de gaine standard, 1,53 pétabits par seconde pour une fibre multimode et 0,17 pétabits par seconde pour une fibre multicœur à couplage aléatoire.

Cependant, dans le cas d'une fibre multicœur non couplée, le nombre de cœurs est limité pour supprimer les interférences de signal entre les cœurs, ce qui rend difficile une augmentation de la capacité. D'autre part, dans la transmission par fibre multimode, les caractéristiques de propagation de chaque mode sont sensiblement différentes, ce qui pose un problème pour la transmission longue distance. La fibre multicœur à couplage aléatoire surmonte ces limitations grâce au traitement du signal numérique MIMO et devrait être un support de transmission pour les futurs systèmes de communication optique longue distance et à grande capacité. Cependant, un placement précis du cœur est nécessaire et le nombre maximal de cœurs dans une fibre multicœur à couplage aléatoire avec un diamètre de gaine standard était de 12.

Dans cette recherche, SEI a conçu et fabriqué une fibre à 19 cœurs à couplage aléatoire avec un diamètre de gaine standard, et NICT a construit un système de transmission pour démontrer les capacités maximales de cette fibre. Dans l'expérience, 1,7 pétabits par seconde de données ont été transmis sur 63,5 km. L'optimisation de la structure et de la disposition du cœur a permis à cette fibre d'accueillir le plus grand nombre de cœurs au monde dans un diamètre de gaine standard tout en réalisant un couplage aléatoire entre les cœurs (chemins de signal optique) et en supprimant les différences de caractéristiques de propagation. De plus, l'Université Macquarie a produit un multiplexeur et un démultiplexeur à noyau tridimensionnel inscrit au laser, qui peut être utilisé comme interface avec des fibres optiques monomodes conventionnelles.

Pour évaluer correctement les performances de transmission des fibres multicœurs à couplage aléatoire, il est nécessaire de recevoir les signaux de tous les cœurs et de les démoduler simultanément à l'aide du traitement MIMO. NICT a construit un système de transmission optique capable de recevoir simultanément des signaux à 19 cœurs à un débit de symboles élevé. En utilisant des bandes de longueur d'onde couramment utilisées (bandes C et L) et des signaux 64QAM multiplexés en polarisation, NICT a démontré une capacité de transmission totale de 1,7 pétabits par seconde sur une distance de transmission de 63,5 km. La différence de temps de propagation entre les trajets de signaux optiques est faible et la consommation d'énergie du traitement du signal peut être considérablement réduite.

Dans la société "Beyond 5G" (6G), un système cyber physique soutenu par une infrastructure de communication de données à grande capacité est nécessaire pour que chacun puisse jouer un rôle actif n'importe où. D'autre part, pour réduire l'impact environnemental, il est nécessaire de minimiser la consommation électrique associée aux communications de données. Compte tenu de ces demandes sociales, la fibre à 19 cœurs à couplage aléatoire dans cette étude est l'un des candidats les plus prometteurs pour le support de transmission longue distance de nouvelle génération.

Les chercheurs prévoient d'étendre la distance de transmission et d'étendre la bande de longueur d'onde pour augmenter la capacité, développer de nouveaux appareils compatibles avec la fibre à 19 cœurs, démontrer des fonctionnalités réseau avancées telles que la commutation et étudier la faisabilité d'un déploiement futur.