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本技术介绍参考了以下链接
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2017年03月24日

全球首发!面向下一代光网络
无波长限制的波长统一转换技术

成功进行了基于1Tbps以上波分复用信号的验证实验

株式会社富士通研究所(注1)(以下简称,富士通研究所)与德国Fraunhofer Heinrich Hertz研究所(注2)(以下简称,HHI)开发出了对波分复用的光信号统一进行波长转换的新技术,并成功进行了基于每秒1太比特(以下简称,Tbps)级大容量信号的验证实验,未来将用于波分复用光网络的光通信中继节点上。

开发背景

支持大规模数据中心、先进的云ICT服务的光纤网络,基于波分复用技术(将不同波长的光信号汇集在一根光纤里传输),实现了光网络内各点间大容量且低延迟的连接。近年来,通过偏振复用正交相位调制方法(注3)实现的每秒100千兆(以下简称,Gbps)每波长容量已成为常态。目前,相关技术研发取得进展,通过采用更多的调制方式,将有可能实现Tbps级的大容量通信环境。

课题

连接光网络内的多个站点时,包含相同波长的光信号无法使用同一光纤传输,为了避免相同波长在光中继节点重叠,需要进行波长转换处理以错开波长避免冲突(图1)。

图1

图1  光中继节点中的波长冲突

对于这种处理,虽然原来提出了暂时转变成电信号的方法(图2左)以及利用非线性光学效应和波长滤波器的方法(图2右),但前者随着电信号与光的相互转换,处理延迟增大,每种波长都需要转换电路,因此,存在复用波长的数量增多以及耗电量增加的问题。而后者虽然能够统一转换波长,但需要只去除转换前信号波长的滤波器元件,因此难以支持多种波长的信号。

图2

图2  现有的波长转换技术

开发的技术

此次富士通研究所和HHI开发出的新技术在进行光波长转换的同时,还可控制偏振波状态,从而实现了一次性统一波长转换。研究人员利用此次的新技术原理试制出波长转换电路,并进行试验,成功实现了对1Tbps以上偏振复用光信号的统一波长转换。在全球首次实现了无需限制输入波长和调制方式,即可进行统一波长转换的功能。

开发的技术具有如下特征:

1. 在全球首次采用偏振光滤波器进行统一波长转换

通过向非线性光学介质同时输入光信号和激发光,可以生成输入的光信号与波长转换的光共存的信号。本次新技术的特点是,随着波长转换改变光信号的偏振波状态,不是采用传统技术的波长滤波器,而是使用偏振光滤波器去除波长转换前的光信号,只提取波长转换后的光信号,进行统一波长转换。另外,波长转换时,通过控制激发光的波长间隔,可随意控制转换后的波长。

图3

图3  提出的新波长转换技术

2. 对偏振复用的光信号统一进行波长转换

此次开发的新技术,将转换前光信号分离成垂直偏振波和水平偏振波,进行波长转换和重新合成,以此对应偏振复用信号。研究人员利用此次的新技术原理试制出波长转换电路并进行试验,成功实现了对1Tbps以上偏振复用光信号的统一波长转换。


效果

利用这项新技术,用一台波长转换装置即可统一转换原来用10台电信号转换才能实现的类似1Tbps的大容量光信号波长转换。所以,用不到原来十分之一的耗电量即可实现同等功能。另外,由于转换前后的波长没有限制,因此更有利于实现可灵活改变网络结构的下一代网络。


今后

今后将进一步开展提高转换效率和生产率等商业化研究,目标于2020年左右投入实际应用。

注释

注1 株式会社富士通研究所:
社长 佐佐木 繁
总公司所在地 日本神奈川县川崎市
注2 Fraunhofer Heinrich Hertz Institute研究所:
所长 Martin Schell、Thomas Wiegand
所在地 德国柏林市
注3 偏振复用正交相位调制方法:
一种光调制解调方式,已成为100Gbps光传输系统的实际行业标准。将偏振复用技术与正交相位调制技术相结合,通过水平和垂直偏振波的光信号复用,传输容量增加了1倍。