Der Datenverkehr in Weitverkehrsnetzen nimmt aufgrund der weitverbreiteten Nutzung von Smartphones, Rechenzentren und anderen Technologien stetig zu. Die Übertragungskapazität konnte durch die geringen Verluste von Singlemode -Glasfaserkabeln erhöht werden . Um diese deutliche Kapazitätssteigerung zu erreichen, wurde gleichzeitig das Raummultiplexverfahren (SDM) intensiv erforscht. Multicore-Fasern (MCF) gelten als vielversprechende Glasfasern der nächsten Generation, die Übertragungssysteme mit extrem hoher Kapazität ermöglichen.
Sumitomo Electric hat eine gekoppelte Multicore-Faser (CC-MCF) mit vier reinen Quarzglaskernen im 125-µm-Mantelstandard entwickelt . Die entwickelte Faser erreicht eine Dämpfung von 0,158 dB/km bei einer Wellenlänge von 1550 nm und eine räumliche Modendispersion (SMD) von 6,1 ps/√km im Wellenlängenbereich von 1520 bis 1580 nm. Dies sind die niedrigsten jemals für optische Fasern für Raummultiplexverfahren gemessenen Werte.
Die extrem niedrige Dämpfung in Kombination mit der extrem verlustarmen Singlemode-Faser (SMF) ermöglicht eine rauschärmere Signalübertragung als bisherige SDM-Fasern und soll eine höhere Kanalanzahl ohne Kapazitätsverlust pro Kanal erreichen. Die Standard-Synchronisationsdichte (SMD) von 6,1 ps/√km beträgt nur ein Fünftel der niedrigsten SMD bisheriger MDF-Fasern. Dadurch wird die Rechenkomplexität der digitalen Signalverarbeitung (DSP) für die MIMO-Kompensation (Multiple-Input-Multiple-Output)zur Übersprechkompensation deutlich reduziert. Darüber hinaus kann die mit dem Standard-Manteldurchmesser von 125 µm entwickelte CC-MCF mit bestehenden Kabeldesigns für Standard-Glasfasern verdrahtet werden und weist voraussichtlich eine ebenso hohe mechanische Zuverlässigkeit wie Standard-Glasfasern auf.
* 1: Die Dämpfung, auch Übertragungsverlust genannt, beschreibt den Anteil des Lichts, der durch Streuung und Absorption beim Durchgang durch eine Glasfaser verloren geht. Mit geringerer Dämpfung lassen sich optische Signale über größere Entfernungen übertragen. Der niedrigste Verlust für handelsübliche Glasfasern liegt bei 0,154 dB/km bei 1550 nm und wird mit ultra-verlustarmen Singlemode-Fasern für die Unterwasserübertragung erreicht. Die Dämpfung von Standard-Singlemode-Fasern beträgt etwa 0,185 dB/km. Der bisher niedrigste Wert für SDM-Fasern lag bei 0,168 dB/km (gemittelt über den Kern).
* 2: Eigenschaften von Glasfasertypen Singlemode-Faser (SMF): Eine Glasfaser mit dünnem Kern. Standard-Glasfasern: Eine standardisierte Glasfaser für verschiedene Glasfaseranwendungen, einschließlich SMF. Der Standarddurchmesser des Glasmantels beträgt 125 Mikrometer. Multicore-Faser (MCF): Eine Glasfaser mit mehreren Kernen. Es gibt entkoppelte und gekoppelte Typen. Entkoppelte MCF: Eine MCF mit so geringem Kern-zu-Kern-Übersprechen, dass jeder Kern als isolierter räumlicher Kanal genutzt werden kann. Um das Übersprechen zu unterdrücken, muss der Kernabstand vergrößert werden, wodurch sich tendenziell auch der Manteldurchmesser erhöht. Gekoppelte MCF / Kerngekoppelte MCF (CC-MCF): Eine MCF mit kurzem Kernabstand und hohem Übersprechen. MIMO-DSP ist zur Übersprechkompensation erforderlich, CC-MCF kann jedoch mehr Fasern aufnehmen.. Multimode-Faser (MMF): Eine Glasfaser mit dickem Kern (>10 Mikrometer). Im Kern existieren mehrere optische Pfade (Moden). Das Übersprechen zwischen den Moden ist schwer zu unterdrücken, daher ist MIMO-DSP zur Kompensation des Übersprechens bei der SDM-Übertragung notwendig
* 3: Die räumliche Modendispersion (SMD) beschreibt die durch optische Weglängenunterschiede zwischen mehreren optischen Pfaden in einer optischen Faser verursachte Laufzeitänderung eines Lichtimpulses. Ein niedrigerer SMD-Wert ist vorteilhaft, da sich dadurch die Rechenkomplexität der digitalen Signalverarbeitung (DSP) reduzieren lässt.
* 4: „ps/√km“ ist die Einheit der räumlichen Modendispersion in der gekoppelten Multimode-Faser (MMF). Sie bedeutet, dass die Laufzeit (p) des Impulssignals proportional zur Quadratwurzel der Übertragungsstrecke (√km) ansteigt. Das heißt, die DME (Dispersionsintensität) nach einer Übertragung von 10.000 km ist 100-mal (nicht 10.000-mal) höher als nach einer Übertragung von 1 km. Darüber hinaus steigt die Impulssignalausbreitung (PS, NS) der MMF proportional zur Übertragungslänge (km), da die Modenkopplung schwach ist. Daher wird die SMD-Einheit zu „ps/km“, „NS/km“ usw.
* 5: DSP MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) ist die digitale Signalverarbeitung, die Übersprechen zwischen Multimode- und Multimode-Fasern kompensieren kann. Die vollständig gemischten Signale können von den ursprünglichen Einzelsignalen getrennt werden.
