Se logra récord mundial de ultra alta velocidad de Transmisión a 2.15Pb/s, con fibra óptica.

publicado a la‎(s)‎ 6 nov. 2015 11:42 por José Malaguera   [ actualizado el 6 nov. 2015 11:55 ]
 - Tecnología prometedora para larga distancia y ultra alta velocidad de transmisión, que emplea una fibra óptica monomodo, multinúcleo y un arreglo de fuentes para frecuencias ópticas –


El Instituto Nacional de Información y Tecnologías de la Comunicación (NTIC) (National Institute of Information and Communications Technology NICT), Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Sumitomo Electric), y  RAM Photonics, LLC (RAM) han establecido un nuevo récord mundial en la transmisión a través de fibra óptica, alcanzando una velocidad de transmisión de 2.15Pb/s (P=10ˆ15Hz), que es mayor al anterior récord en más de un factor de dos. 

Todos los estudios actuales a nivel mundial sobre fibras ópticas multinúcleos para aplicaciones como medio de transmisión para ultra-alta velocidad de transmisión, presentan esta tecnología como muy prometedora, como se logró comprobar experimentalmente en una  transmisión en un tramo de 31 kilómetros de largo, usando una fibra multinúcleo monomodo de 22 núcleos homogéneos, utilizando un arreglo de fuentes de frecuencias ópticas de alto rendimiento (* 1) la cual es capaz de generar simultáneamente señales de múltiples longitudes de onda que abarcan toda la banda C y L.

Comprobados experimentos de transmisión están impulsando la realización de futuras redes ópticas coherentes de ultra-alta velocidad de transmisión digital. La publicación sobre este estudio fue aceptada y presentada como un paper posterior a la fecha límite en la 41a Conferencia Europea en Comunicación Óptica (41st European Conference on Optical Communication) (ECOC2015) * 2. El paper presentado fue considerado como el mejor trabajo de post plazo (post-deadline paper) y fue galardonado con el Premio Nature Photonics.
Características de la Tecnología.

• Se alcanza una velocidad de transmisión de 2.15Pb/s, lo que duplica la capacidad récord mundial anterior de velocidad de transmisión de 1PB/s.
• Se aplica en una fibra óptica de 22 núcleos homogéneos, monomodo y multinúcleo, adecuada para la transmisión de larga distancia.
• Se emplea un arreglo de una fuente de frecuencias de  alto rendimiento para la realización de una red digital coherente de alta capacidad.

Fundamentos

La velocidad de transmisión a través de la fibra óptica debe incrementarse para poder mantener la tendencia explosiva del creciente tráfico de datos de información. Con el fin de elevar la velocidad de transmisión a través de la fibra óptica, un nuevo tipo de fibra óptica se ha estado estudiando intensamente en los institutos de investigación a nivel mundial, que incluyen fibras ópticas multinúcleo, así como la técnica de multiplexación por división de espacio SDM (space division multiplexing  SDM). Recientemente en el NICT se ha estado aplicando intensamente (National Institute of Information and Communications Technology NICT), diversos estudios de vanguardia sobre las fibras multinúcleo y sus respectivos dispositivos, así como la transmisión con la tecnología SDM.

Para el desarrollo práctico de redes ópticas de ultra altas velocidades de transmisión, son esenciales sin duda, las sinergias entre las fibras ópticas multinúcleo, los dispositivos y los equipos de transmisión. Teniendo en cuenta las implementaciones reales en los sistemas de transmisión de larga distancia, las fibras ópticas con múltiples núcleos deben tener baja atenuación y baja diafonía. Una fuente láser de alto rendimiento como señal portadora es también uno de los dispositivos claves en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda, ultra densas y de banda ancha (WDM), y por lo tanto, es imprescindible la realización de arreglos de fuentes de frecuencias ópticas, capaces de generar portadoras de luz de alto rendimiento con múltiples longitudes de onda.

Logros y Resultados

Mediante el empleo de una fibra óptica multinúcleos monomodo y de un arreglo de fuentes de frecuencias ópticas, el NICT demostró que la tecnología de transmisión SDM/WDM alcanzó el nuevo récord mundial de velocidad de propagación con fibra óptica de 2.15Pb/s (1PB/s=10ˆ15b/s), que supera el récord anterior en más de un factor de dos. En este experimento, las tecnologías de última generación, que incluyen, transmisores 64QAM, supercanal de polarización dual, amplificadores ópticos de potencia optimizados, banda ancha y detectores coherentes digitales, también se consideraran desde el punto de vista futuro de la velocidad de transmisión ultra alta, en sistemas de larga distancia.

Vista de una sección transversal de 22 núcleos de una fibra monomodo multinúcleo (izquierda) y un espectro óptico de un arreglo de fuentes de alto rendimiento (derecha).


Se empleó como línea de transmisión una fibra óptica monomodo, multinúcleo, homogénea, de 22 núcleos, con una longitud de 31 kilómetros de largo, diseñada y fabricada para este proyecto por Sumitomo Electric. Las fibra óptica monomodo, multinúcleo, homogénea es la adecuada para los sistemas de larga distancia SDM/WDM, dado que las señales ópticas que se propagan a través de diferentes núcleos presentan el mismo tiempo de propagación. Sin embargo, la supresión de la señal de diafonía, requiere procesos de diseño y fabricación de fibras ópticas avanzadas. 19 núcleos, fue el número más alto de núcleos monomodo, homogéneos, contenidos en una sola fibra en la transmisión de larga distancia antes de presentar la actual investigación.

Se empleó un arreglo de fuentes de frecuencia óptica de alto rendimiento, como fuente portadora de la señal, que puede generar al mismo tiempo cientos de señales portadoras, que abarcan las bandas C y L de 1610 a 1620nm con igual espaciado de 25GHz. La fuente de frecuencia óptica, diseñada para el cliente y fabricada por RAM utiliza una fibra óptica de encargo, con un alto comportamiento no lineal, fabricada por Sumitomo Electric, la cual presenta un rendimiento superior (bajo ensanchamiento de línea espectral, mínimo ruido, alta estabilidad en frecuencia, alta coherencia mutua, y bajo consumo de energía) en comparación con el desempeño de algunos arreglos láser conocidos.

El paper referente a este estudio fue aceptado y presentado el 1 de octubre de 2015 como un paper posterior a la fecha límite de la 41a Conferencia Europea en Comunicación Óptica (41st European Conference on Optical Communication ECOC2015) celebrada en Valencia, España, del 27 septiembre al 1 octubre de 2015. El paper fue considerado como el mejor paper post-plazo y fue galardonado con el Premio Nature Photonics en la ECOC2015.

Perspectivas futuras

En este experimento de transmisión, la NICT, Sumitomo Electric, y RAM mostraron las características prometedoras de las fibras ópticas multinúcleo, así como las de los arreglos de fuentes de frecuencias ópticas, los cuales encontrarán aplicación en futuros sistemas de comunicaciones ópticas para ultra altas velocidades de transmisión, con tecnologías coherentes digitales. En un esfuerzo por implementar tecnologías prácticas de transmisión SDM/WDM, continuarán siendo implementados en el futuro, este tipo de estudios de investigación.

Referencias
*1 RAM Photonics, "TeraTone™ Low-Noise Frequency Comb", http://www.ramphotonics.com/products/teratone/
*2 B. J. Puttnam, R. S. Luís, W. Klaus, J. Sakaguchi, J.-M. Delgado Mendinueta, Y. Awaji, N. Wada, Y. Tamura, T. Hayashi, M. Hirano and J. Marciante, "2.15 Pb/s Transmission Using a 22 Core Homogeneous Single-Mode Multi-Core Fiber and Wideband Optical Comb," in Proc. ECOC2015, PDP.3.1.
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