由国家信息通信技术研究所(NICT，所长：德田秀之博士)光子网络实验室领导的国际联合研究小组演示了创纪录的37.6 THz 总光传输带宽，从而在标准市售光纤中创下了每秒 402 太比特的新数据速率记录。

这项纪录是通过构建第一个覆盖 标准光纤低损耗窗口所有传输波段(OESCLU)的光传输系统实现的。该系统结合了各种放大技术，其中一些是为此次演示而开发的，包括 6 种掺杂光纤放大器以及离散和分布式拉曼放大。新型光增益均衡器还允许访问尚未在部署系统中使用的新波长带。随着未来数据服务需求的快速增长，新开发的技术预计将为扩大光通信基础设施的通信容量做出重大贡献。

该实验的结果被第 47 届国际光纤通信会议 (OFC 2024) 接受为截稿后论文，并由 Ben Puttnam 于 2024 年 3 月 28 日星期四在美国加利福尼亚州圣地亚哥会议中心发表。

背景

互联网和数据服务的增长推动了对光传输带宽的需求。为了满足这一需求，多波段波分复用 (WDM) 技术已成为一个热门的研究课题，该技术使用新的光谱窗口来增加光纤传输带宽。在部署的光纤中使用新的传输窗口在短期内也具有潜在的显著优势，可以延长现有光纤系统的使用寿命，从而提供额外的传输容量，而无需与新光纤部署相关的大量资本支出。然而，要摆脱标准硅光纤的最低损耗区域，需要新的放大方案，而不仅仅是标准掺铒 (E-) 光纤放大器 (DFA)，这是 C 波段或 C+L 波段系统的主要产品。此前，人们已经使用各种放大器解决方案探索了 S/C/L 波段传输。除了铥 (T-) DFA、半导体光放大器 (SOA) 之外，还使用了分布式和离散拉曼放大器，最大估计数据速率为 256 Tb/s，利用近 20 THz 带宽。甚至更广泛的传输演示已将铋 (B-DFA) 用于 O 波段，将集总拉曼放大器用于 U 波段信道，速率为 119 Tb/s，累计带宽为 25 THz。E 波段 BDFA 还与分布式拉曼放大一起用于 E/S/C/L 波段传输，频率超过 27.8 THz，GMI 估计数据速率 <320 Tb/s，如表 1 所示。

在本次演示中，我们扩展了密集波分复用 (DWDM) 传输，以覆盖标准光纤低损耗窗口内的所有主要传输频带，从而在总计 37.6 THz (275 nm) 光学带宽内实现 1,500 多个并行传输通道。

成就

NICT 与合作伙伴共同构建了世界上第一个 O 至 U 波段传输系统，该系统能够在采用定制设计的放大器技术实现的商用标准光纤中进行 DWDM 传输。传输演示利用 6 种 DFA 变体在 O/E/S/C/L 波段中实现增益，并采用离散(U 波段)和分布式拉曼放大以及用于在 O/E 波段中实现轮廓整形的新型光增益均衡器。

宽带 DWDM 信号包含多达 1,505 个信道，覆盖 275 nm (37.6 THz)，从 1,281.2 nm 到 1,649.9 nm，跨越 O、E、S、C、L 和 U 波段，通过 50 公里水吸收峰抑制光纤传输。通过使用双偏振 (DP-) 正交幅度调制 (QAM)，每个星座最多有 256 个符号，实现了高数据速率。如表 1 所示， 50 公里传输后的广义互信息 (GMI) 估计数据速率为 402 Tb/s，超过之前最高的单模光纤 (SMF) 数据速率 25% 以上，37.6 THz 的总传输带宽也增加了 35%。图 4 将实现的数据速率与过去宽带传输实验的成果进行了比较。这些结果显示了超宽带传输的潜力，通过新的放大器和宽带频谱整​​形技术可以提高新光纤和已部署光纤的信息承载能力。

预计实现“超 5G”信息服务所需的光传输系统的数据速率将大幅提升。新的波长区域使部署的光纤网络能够执行更高的数据速率传输，并延长现有网络系统的使用寿命。预计新频段还可以与新型光纤相结合，满足下一代通信服务日益增长的需求。

包含这些结果的论文在最大的国际光通信会议 2024 年光纤通信 (OFC) 会议上发表，并被选为截止后论文。截止后会议是展示最新重要研究成果的特别会议，于 2024 年 3 月 28 日星期四在美国加利福尼亚州圣地亚哥会议中心举行。

前景

NICT 将继续推动新放大器技术、组件和光纤的研发，以支持近期和长期应用的新传输窗口。NICT 还将致力于扩大此类宽带、超高容量系统的传输范围，并增加其与现场部署光纤的兼容性。