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A equipa conjunta da YOFC e da Universidade Sun Yat-sen criou novo recorde na transmissão sem repetidor de única extensão da fibra ótica(óptica )de momento angular orbital

  • 2020-08-06 13:55:53
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Em 1 de julho de 2020, a equipa liderada pelo professor associado Liu Jie e pelo professor Yu Siyuan da Faculdade de Engenharia Eletrónica e de Informação da Universidade Sun Yat-sen e a Yangtze Optical Fibre and Cable Joint Stock Limited (doravante designada por "YOFC", código da ação: 601869.SH, 06869.HK) relataram conjuntamente, pela primeira vez, o teste do sistema da comunicação ótica sem repetidor de única extensão de momento angular orbital (OAM) com 100 km de distância, cujos resultados da pesquisa foram publicados na revista "Photonics Research (revista oficial chinesa para a indústria ótica(óptica) regulada pela Academia Chinesa de Ciências)", edição 7, 2020), e foram selecionados como "Spotlight on Optics (destaque para a indústria óptica)" pela OSA (Sociedade Ótica da América).

 

Com o desenvolvimento da Internet, computação em nuvem e Internet das Coisas, a demanda atual da sociedade por largura de banda de rede atinge um pico sem precedentes. Devido à limitação do efeito não linear da própria fibra ótica (óptica)monomodo, o previsível "esgotamento da largura de banda" pode se tornar realidade em um futuro próximo, e assim surgiu a tecnologia de multiplexação por divisão espacial.

 

A multiplexação por divisão espacial refere-se à tecnologia de multiplexação que estabelece vários canais de dados espaciais particionáveis por meio de uma única fibra ótica(óptica), que permite aumentar drasticamente a capacidade do sistema e a eficiência espectral, e é uma das tecnologias chave para a construção de futuras redes óticas. Atualmente, as fibras óticas(óptica) que podem suportar a multiplexação por divisão espacial incluem principalmente: fibra com poucos modos, fibra multicore e fibra de cristal fotónico. Entre elas, a fibra multicore envolve um processo de alongamento complicado e uma emenda difícil; a fibra de cristal fotónico tem dispersão e atenuação teórica extremamente baixas, mas sua atenuação real ainda é relativamente alta; a fibra com poucos modos é o tipo mais adequado para a tecnologia de multiplexação por divisão espacial, devido à sua baixa perda, processo de alongamento simples, alta eficiência de emenda por fusão e adaptabilidade a vários ambientes externos complexos. A tecnologia de multiplexação de divisão espacial baseada na fibra com poucos modos mostrou um grande potencial no aumento da capacidade de transmissão de sistema de comunicação por fibra única e até torna possível aumentar a capacidade em dezenas de vezes, fornecendo uma solução eficaz para superar o gargalo de capacidade de transmissão do futuro sistema de comunicação ótica.

 

A fibra ótica(óptica) de momento angular orbital (doravante designada por "OAM") do fóton é um tipo da fibra com poucos modos, e sendo um novo método proposto nos últimos anos na transmissão multicanal de multiplexação por divisão de modo da fibra única com base no modo OAM para expandir bastante a capacidade de transmissão de comunicação por fibra ótica(óptica). Com o apoio do projeto "Pesquisa sobre a Tecnologia de Comunicação de Nova Fibra Ótica(óptica) de Multiplexação por Divisão de Modo / Multiplexação por Divisão Espacial de Super Capacidade e Expansível" (Projeto No.: 2018YBF1801800) do "Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Importantes" do Ministério da Ciência e Tecnologia da China, o Dr. Shen Lei da YOFC e sua equipa desenvolveram e prepararam fibra ótica(óptica) OAM de núcleo anular de longa distância e baixa atenuação, com base no processo PCVD exclusivo da empresa. A atenuação do modo fundamental dessa fibra ótica(óptica) OAM pode ser tão baixa quanto 0,198 dB/km, que é um recorde mundial no campo da fibra ótica(óptica) OAM.

 

Além disso, a equipa também utilizou as características de agrupamento de modo especial da nova fibra ótica(óptica) OAM de núcleo anular de diafonia entre modos ultra baixa e propôs uma nova arquitetura do sistema OAM de multiplexação por divisão de modo para transmissão multicanal, que só precisa de um algoritmo de equalização de entrada e saída múltiplas (MIMO) tipo modular em pequena escala (4x4) na extremidade recetora. A complexidade do algoritmo de equalização da capacidade de transmissão unitária dessa arquitetura não aumenta com o aumento da capacidade de comunicação, portanto, possui excelente escalabilidade e praticabilidade.

 

Com base na nova arquitetura do sistema e na nova fibra ótica(óptica) OAM de núcleo anular, a equipa realizou testes de transmissão de informações óticas de longa distância e grande capacidade, e pela primeira vez estabeleceu com sucesso o link de comunicação de fibra ótica(óptica) OAM até 100 km sem repetidor de única extensão. Neste link, o uso de apenas dois módulos de equalização MIMO 4x4 possibilita a multiplexação por divisão de modo de 8 canais de modo OAM. Cada canal de modo pode transmitir simultaneamente 10 vias de sinal ótico de multiplexação por divisão de comprimento de onda / multiplexação de polarização / modulação de fase em quadratura (QPSK) totalmente compatível com a tecnologia de comunicação de fibra ótica(óptica) existente, realizando assim a transmissão paralela de 80 vias de sinal ótico através de uma única fibra ótica(óptica), resultando em uma capacidade total de transmissão de 2,56 Tbit/s, uma eficiência espectral de 10,24 bit/(s·Hz) e um produto de capacidade × distância de até 256 (Tbits/s) km, que é o recorde mais alto para a comunicação da fibra ótica(óptica) OAM.

 

Com a introdução da fibra ótica(óptica) de momento angular orbital de diafonia ultra baixa e perda baixa, a tecnologia de multiplexação por divisão de modo de momento angular orbital baseado na diafonia entre modos ultra baixa e nos módulos MIMO 4x4 mostrou grande potencial no aumento da capacidade de fibra única. Portanto, este tipo de fibra ótica(óptica) é a solução preferida para a próxima geração do novo sistema de comunicação ótica.

 

Por mais de 30 anos, a YOFC tem focado as tecnologias essenciais, insistindo na inovação independente e abrindo com sucesso um caminho de desenvolvimento de "introdução-digestão-absorção-inovação". Após vários anos de construção do sistema de inovação independente, a YOFC estabeleceu o único Laboratório Chave Nacional na indústria de cabos e fibras óticos da China e tornou-se a única empresa do setor a ganhar o Segundo Prémio Nacional de Progresso de Ciência e Tecnologia por três vezes. Devido às suas tecnologias essenciais, a YOFC realizou a transformação perfeita de "seguidor da indústria" para o "líder da indústria", liderando o desenvolvimento da indústria.

 

Seguindo a missão de "Conexão Inteligente Vida Melhor", a YOFC continuará a tomar a inovação como a principal força motriz, desenvolvendo conhecimentos, tecnologias e equipamentos mais avançados para a indústria chinesa de cabos e fibras óticos, impulsionando o progresso tecnológico geral da indústria, desempenhando um papel ativo na transformação do setor de comunicação ótica "de grande para forte, liderar o mundo" e contribuindo para a construção da China em uma potência científica e tecnológica a nível mundial.

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