據日本(ben)媒體(ti)報道，在由(you)信息通信研究(jiu)機構(NICT )、OPTOQUEST株(zhu)式會社(she)和住友電工株(zhu)式會社(she)等(deng)單位聯(lian)合宣布，它(ta)們(men)在1個多芯(xin)徑(jing)的(de)光纖回路上，進行(xing)了傳(chuan)輸(shu)速率高達109Tbit/s、傳(chuan)輸(shu)距(ju)離達16.8km的(de)試驗，并獲得(de)成功(gong)。這創造了世界(jie)新記(ji)錄，刷新了以前最(zui)高世界(jie)記(ji)錄69.1Tbit/s。

此次(ci)實(shi)驗，使用(yong)了(le)(le)光(guang)纖芯(xin)徑(jing)間光(guang)信號(hao)泄漏(lou)大(da)(da)幅(fu)削(xue)減的(de)七芯(xin)徑(jing)光(guang)纖(以(yi)下簡稱(cheng)七芯(xin)光(guang)纖)和光(guang)纖連接(jie)裝置。在(zai)(zai)技(ji)術上解(jie)決了(le)(le)光(guang)纖中(zhong)七芯(xin)徑(jing)間泄漏(lou)的(de)信號(hao)互(hu)相干涉,和光(guang)纖芯(xin)徑(jing)連接(jie)時纖芯(xin)偏離等技(ji)術難題，傳輸試(shi)驗取得(de)滿(man)意結果。此次(ci)進行的(de)大(da)(da)容量實(shi)驗，使光(guang)通信的(de)傳輸速率比現在(zai)(zai)大(da)(da)大(da)(da)提高了(le)(le)。日本(ben)在(zai)(zai)產官學(xue)積極推動下，多(duo)芯(xin)徑(jing)光(guang)纖(以(yi)下簡稱(cheng)多(duo)芯(xin)光(guang)纖)實(shi)用(yong)化值(zhi)得(de)關注。

該試驗(yan)成(cheng)果(guo)已于在美國召開的光纖通信(xin)國際學術會議(OFC/NFOEC2011)上，作為與會論(lun)文宣布(bu)。

單芯光纖容量(liang)發展(zhan)出(chu)現瓶頸

目前的光(guang)(guang)(guang)纖(xian)通信(xin),是(shi)在細如頭發絲大小光(guang)(guang)(guang)纖(xian)的纖(xian)芯上實(shi)現(xian)的。單芯光(guang)(guang)(guang)纖(xian)和七芯光(guang)(guang)(guang)纖(xian)的光(guang)(guang)(guang)纖(xian)橫斷(duan)面(mian)，見圖(tu)1。

圖(tu)1 現在光纖(xian)(xian)與多纖(xian)(xian)芯(xin)光纖(xian)(xian)橫斷面比較(jiao)

圖1中黃色(se)部分是光纖(xian)(xian)芯徑(jing)(jing)。眾所周知，光纖(xian)(xian)的外(wai)徑(jing)(jing)僅125μm(微(wei)米)，在(zai)同(tong)樣外(wai)徑(jing)(jing)的條件下，均(jun)勻配置7個9μm的芯徑(jing)(jing)，這比原來只(zhi)有(you)一個芯徑(jing)(jing)的光纖(xian)(xian)實現(xian)難度大很多。

眾所周知，光(guang)(guang)信號(激光(guang)(guang))都是集中在(zai)直徑9μm的(de)光(guang)(guang)纖(xian)芯徑上，進行(xing)傳(chuan)送的(de)，纖(xian)芯的(de)能量密度比太陽(yang)表面還(huan)高。光(guang)(guang)纖(xian)能注(zhu)入的(de)光(guang)(guang)信號功率有限，加大(da)發送光(guang)(guang)功率,輸(shu)出的(de)光(guang)(guang)信號由于非(fei)線性光(guang)(guang)學效果，會(hui)使(shi)光(guang)(guang)信號產生畸變;加大(da)的(de)激光(guang)(guang)能量還(huan)會(hui)在(zai)光(guang)(guang)纖(xian)中引(yin)起(qi)熱(re)破壞(huai)作(zuo)用，見圖2。

圖(tu)2 注入(ru)光纖中的光功率限制

由于在光(guang)(guang)纖中產生的非線性光(guang)(guang)學效(xiao)果，用提高(gao)光(guang)(guang)功(gong)率的辦(ban)法，很(hen)難提高(gao)傳輸(shu)容量。世界光(guang)(guang)傳輸(shu)系(xi)統的開發(fa)歷史(shi)，年(nian)復一年(nian)地(di)在持(chi)續(xu)增(zeng)加光(guang)(guang)纖傳輸(shu)速率，但(dan)從2001年(nian)開始，光(guang)(guang)纖傳輸(shu)速率增(zeng)長，就到了緩慢增(zeng)長期，見圖3。

圖(tu)3 光(guang)纖傳(chuan)輸容量進展

1980年以后，由于(yu)時分復用(yong)技(ji)術(shu)地采用(yong)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了單(dan)波(bo)段光(guang)纖傳輸速率(lv)，到(dao)1990年以后，由于(yu)WDM(波(bo)分復用(yong))技(ji)術(shu)地采用(yong)，使光(guang)纖傳輸容量(liang)取得急速發展(zhan)，但到(dao)2001年之后，光(guang)纖傳輸速率(lv)的提(ti)高(gao)，進入到(dao)緩慢期(qi)，如(ru)圖3。

另外，在目前的光纖(xian)(xian)通信(xin)開發中,進一步提高傳輸速率，已經到了(le)必須考慮把光纖(xian)(xian)變成復數內核(芯(xin)徑)不可的階(jie)段。開發復數內核(芯(xin)徑)的光纖(xian)(xian)，其關(guan)鍵技術是(shi)如何防止同光纖(xian)(xian)中各(ge)個內核中光信(xin)號泄(xie)漏所產生的光信(xin)號互相干擾(rao)問(wen)題，以(yi)及(ji)在光纖(xian)(xian)連接時光纖(xian)(xian)中各(ge)內核偏離等技術問(wen)題。

七芯(xin)光纖試驗取得突出成績

此次實驗(yan)解決了(le)技術上非常(chang)困難的(de)復數內核(芯(xin)徑)光纖(xian)(xian)拉制問題，同(tong)時使(shi)用這(zhe)種光纖(xian)(xian)用109Tbit/s傳(chuan)輸速率，使(shi)傳(chuan)輸距離達(da)到了(le)16.8km，全部7個纖(xian)(xian)芯(xin)上的(de)光信(xin)號，都取得良好的(de)通信(xin)品(pin)質(zhi)。本次試(shi)驗(yan)的(de)關(guan)鍵產品(pin)是，NICT和(he)OPTOQUEST株式(shi)會社開發的(de)既存(cun)7根光纖(xian)(xian)和(he)一根光纖(xian)(xian)7個芯(xin)徑同(tong)時連接的(de)裝置(zhi)，以及由住(zhu)友電工開發的(de)、纖(xian)(xian)芯(xin)間光信(xin)號泄露大幅削減的(de)7個內核的(de)光纖(xian)(xian)，詳(xiang)見圖4。

圖4 試驗框圖

試(shi)驗系(xi)統使(shi)用的(de)光接(jie)收機與發(fa)送機，由NICT與住友電工共同開(kai)發(fa)，采用了(le)超高(gao)速(su)相位調制技術。本(ben)次試(shi)驗突(tu)破了(le)現在一根多芯徑(jing)光纖(xian)上傳(chuan)輸100Tbit/s的(de)物理(li)極限，在世界上首次完成了(le)傳(chuan)輸109Tbit/s的(de)試(shi)驗。本(ben)技術的(de)確立，為(wei)光纖(xian)傳(chuan)輸系(xi)統進一步大容量化奠定了(le)基礎。另外，本(ben)技術如(ru)果和(he)其(qi)他(ta)光通信技術進行(xing)組合，可以將目前的(de)光傳(chuan)輸速(su)率提(ti)高(gao)1000倍以上。

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