富士通合作研究开发多波段波长光纤传输技术

12/05/2023，光纤在线讯，近期，富士通（Fujitsu）和KDDI研究公司成功开发了一种使用安装光纤的大容量多波段波长复用传输技术。

     两家公司的这种新技术，通过使用批量波长转换和多波段放大技术，可以传输C波段以外的波长波段。

在偏远地区扩大传输能力

     两家公司表示，采用这种技术的光纤通信网络可以实现波长传输，其波长传输倍数是目前商用光传输技术的5.2倍。

     这样就可以利用已安装的光纤设施，以具有成本效益、劳动效率的方式增加通信流量。该技术还可以更容易地扩大城市和人口密集的居民区的传输容量，这些地区的安装可能具有挑战性，并提供了减少启动服务所需时间和降低成本的潜力。

     该开发是日本新能源和工业技术开发组织（NEDO）委托的“后5G信息和通信系统增强基础设施研究与开发项目”的一部分。

    
图1：采用高容量多波段波长复用传输技术的系统图像（图片来源：Fujitsu）

     NEDO旨在通过开发日本后5G信息和通信系统的核心技术，加强日本后5G信息和通信系统的开发和制造基础。因此，从2020年10月到2023年10月，富士通和KDDI研究公司参与了一个项目，以提高下一代5G光网络的性能。传统的商用光纤通信网络使用单模光纤，其中光只通过光纤的中心，并使用C波段作为光网络的信号传输波段。然而，随着通信业务量的增加，预计仅C频段的传输容量不足。为了增加每根光纤的传输容量，两家公司的目标是将使用的波长从C波段增加到L波段、S波段、U波段和O波段，以实现多波段传输。

光通信的潜在结果

     作为该项目的一部分，富士通建立了一个仿真模型，该模型考虑了多波段传输中传输性能的退化因素，从而实现了多波段波长复用系统的传输设计。仿真模型反映了商用光纤特性的测量结果，以及通过集成波长转换器/多波段放大器的实验系统验证提取的传输参数。

     使用该模型，富士通实现了高精度仿真，将实际测量误差降低到1dB以内，从而可以考虑到频带之间的相互作用和传输性能的退化。

     KDDI研究所的研究，使得在高密度波分复用（DWDM）传输中从未使用过的O波段使用传统C波段两倍的频率带宽成为可能。

     结合这两种技术，两家公司利用现有光纤进行了实际传输实验，并演示了O、S、C、L和U频段的多波段波长复用传输（传输距离45公里），证明了波长传输的可能性是传统C波段传输的波长复用率的5.2倍。两家公司还在模拟中确认了S、C、L、U波段的多波段波长复用传输（传输距离560公里）。


图2  O、S、C、L、U波段同时传输时，单根光纤的接收光谱（图片来源：Fujitsu）

     在本项目中，富士通和KDDI Research通过构建考虑不同频段之间相互作用和传输性能退化因素的仿真模型，建立了一种多频段波长复用系统的设计方法。

     另外，由于S波段和U波段的WDM光信号分别是由C波段和L波段的光信号通过全光信号处理技术产生的，因此不需要使用S波段和U波段专用的发射机和接收机。

     这些技术的集成使DWDM传输在S波段+ C波段+ L波段+ U波段使用相干传输技术，利用光的相位，实现高速和高容量通信。


受激拉曼散射下多波段信号光功率的跃迁——上图：失控情况；下图：通过控制使光纤传输后的光功率分布均匀的情况（来源：Fujitsu）

    这种方法最大限度地减少了非线性噪声的影响，因此也可以克服与相干传输技术相关的挑战，使O波段传输信号失真。在省略了发射端信号补偿和接收端波长色散补偿的情况下，实现了9.6 THz以上的O波段相干DWDM传输。O波段受波长色散的影响较小，具有减少数字信号处理负荷和提高能量效率的优点。

(来源：OFweek)