TOKYO–(BUSINESS WIRE)–NTT Corporation (ou <>, PDG: Akira Shimada) annonce la r?ussite 1 de son exp?rience de transmission optique la plus rapide au monde (plus de 2 Tbits/s par longueur d’onde) d’?l?ments optiques num?riques coh?rents2.
Dans le cadre de cette exp?rience, NTT a d?velopp? un module d’amplification int?gr? (IC)3 en bande de base ultra-large et une technologie de traitement de signal num?rique capable de compenser avec une extr?me pr?cision la distorsion dans le circuit ?metteur-r?cepteur optique. Ensuite, nous avons proc?d? ? la transmission et ? la r?ception de signaux optiques num?riques coh?rents ? une vitesse de plus de 2 Tbits/s par longueur d’onde, et r?alis? une exp?rience de transmission avec r?p?teur d’amplification optique sur 240 km d’un signal optique de 2,02 Tbits/s.
Ce r?sultat sugg?re que plus la technologie de transmission optique num?rique coh?rente ?volue, plus elle peut atteindre ? la fois une grande capacit? par longueur d’onde – plus de deux fois le niveau conventionnel – et une longue distance de transmission. Cette technologie centrale devrait servir de base au d?veloppement du r?seau All-Photonics des initiatives IOWN 4 et 6G.
? l’avenir, le flux des communications devrait augmenter en raison de la prolif?ration des services 5G qui r?pondront ? divers probl?mes sociaux, ainsi que du d?veloppement des services IOWN et 6G. Il est n?cessaire que le r?seau All-Photonics – le r?seau de communication optique de base de IOWN – atteigne de mani?re rentable une capacit? encore plus grande. ? l’avenir, pour transmettre ?conomiquement des signaux Ethernet ultra-rapides de 1,6 t?rabits/s ou plus sur de longues distances, nous esp?rons atteindre une transmission optique longue distance de plus de 2 Tbits/s par longueur d’onde en augmentant la capacit? de transmission par longueur d’onde du signal optique et le d?bit de symboles du signal 6, pour optimiser la quantit? d’informations par symbole.
Pour augmenter la capacit? de transmission par longueur d’onde, il est n?cessaire de d?passer la vitesse maximale des circuits semi-conducteurs CMOS 7 sur silicium. ? ce jour, NTT a recherch? et d?velopp? des syst?mes de transmission optique et des dispositifs int?gr?s utilisant la technologie du doubleur de bande qui permet de d?passer la limite de vitesse du silicium CMOS utilisant le multiplexeur AMUX, et a ainsi r?ussi ? g?n?rer des signaux optiques avec un d?bit de symboles sup?rieur ? 100 gigabauds 8. Cependant, pour r?aliser une transmission optique de plusieurs t?rabits/s ou plus, il est n?cessaire d’avoir ? la fois une bande passante plus large et un signal de sortie plus ?lev? de l’amplificateur ?lectrique (amplificateur pilote pour piloter le modulateur optique) dans l’?metteur-r?cepteur optique. De plus, l’augmentation continue des vitesses cr?e une demande de technologie capable de compenser les ?carts par rapport au circuit de transmission/r?ception optique id?al (diff?rences dans la longueur du trajet du signal, variations de la perte dues aux trajets du signal, etc.) avec une pr?cision extr?mement ?lev?e.
Pour la premi?re fois au monde, nous avons fait la d?monstration de la transmission et de la r?ception d’un signal optique num?rique coh?rent d?passant 2 Tbits/s par longueur d’onde (Fig. 1, ? gauche), et r?alis? avec succ?s une exp?rience de transmission avec r?p?teur d’amplification optique de 2,02 Tbits/s sur 240 km (Fig. 1, ? droite). Notre ?quipe a r?alis? cet exploit gr?ce ? la fusion avanc?e du module d’amplification int?gr? (IC) en bande de base ultra-large original de NTT et de la technologie de traitement du signal num?rique ? ultra-haute pr?cision.
Module d’amplification int?gr? (IC) en bande de base ultra-large
NTT a ?labor? et d?velopp? un module d’amplification int?gr? (IC) en bande de base ultra-large 3 3 appliquant la technologie du transistor bipolaire ? h?t?rojonction ? base d’InP (InP HBT) 9 et dot? d’un connecteur coaxial de 1 mm prenant en charge des fr?quences jusqu’? 110 GHz. Nous avons r?ussi ? cr?er un module mont? dans un bo?tier offrant des performances ultra-large bande (Figure 2, ? gauche) et un gain et une puissance de sortie suffisants (Figure 2, ? droite). Pour le moment, nous utilisons ce module d’amplification int?gr? (IC) en bande de base en tant qu’amplificateur pilote pour piloter un modulateur optique.
Technologie de compensation ultra-haute pr?cision de la distorsion du circuit ?metteur-r?cepteur optique, bas?e sur la technologie du traitement num?rique du signal
NTT a d?velopp? un module d’amplification int?gr? (IC) en bande de base ultra-large bas? sur la technologie InP HBT, ce qui nous permet de g?n?rer des signaux ultra-rapides. Toutefois, lorsqu’il est utilis? comme amplificateur pilote pour piloter un modulateur optique, il doit fonctionner dans une plage de sortie haute puissance, ce qui fait que la non-lin?arit? de la sortie de l’amplificateur pilote (o? la puissance de sortie n’est pas proportionnelle ? la puissance d’entr?e) devient un probl?me et que la qualit? du signal optique (rapport signal-bande-bruit) se d?t?riore. De plus, en raison de l’ultra-rapidit? des signaux, la d?gradation de la qualit? du signal devient perceptible du fait de l’?cart par rapport ? l’id?al ? l’int?rieur de l’?metteur-r?cepteur optique.
Dans notre exp?rience, la technologie de traitement du signal num?rique de pointe de NTT a compens? avec une pr?cision extr?me la distorsion non lin?aire g?n?r?e dans le pilote du modulateur et l’?cart par rapport ? l’id?al ? l’int?rieur de l’?metteur-r?cepteur optique. Nous avons ?largi la plage de fonctionnement du module IC et r?ussi ? am?liorer la qualit? du signal optique (Fig. 3). En utilisant ce signal optique ultra-rapide de haute qualit?, nous avons r?alis? une exp?rience de transmission de r?p?teur d’amplification optique. La m?thode PCS-144QAM 5 , qui optimise la r?partition des points de signal, a ?t? appliqu?e ? un signal optique ultra-rapide de 176 gigabauds afin de g?n?rer un signal optique allant jusqu’? 2,11 Tbits/s. En outre, nous avons r?ussi ? transmettre un signal optique de 2,02 Tbits/s sur 240 km en utilisant une technologie qui alloue la quantit? optimale d’informations en fonction de la distance de transmission (Fig. 4).
Cette technologie devrait permettre une transmission extr?mement fiable de signaux de grande capacit? en multiplexant des signaux optiques sup?rieurs ? 2 Tbits/s par longueur d’onde. En particulier, la technologie d’augmentation de la vitesse de modulation des signaux optiques contribue non seulement ? augmenter la capacit? par longueur d’onde, mais elle peut aussi, comme le montre la Fig. 5, g?n?rer des signaux de grande capacit? lorsqu’elle est combin?e avec la technologie d’extension des ressources de longueur d’onde 10. La technologie de NTT devrait ?galement permettre la transmission longue distance. En vue de r?aliser un r?seau All-Photonics des initiatives IOWN et 6G, NTT encouragera la recherche et le d?veloppement en poursuivant l’int?gration de ses dispositifs technologiques, de sa technologie de traitement num?rique du signal et de sa technologie de transmission optique.
1 Selon les recherches de NTT – septembre 2022.
2 La technologie num?rique coh?rente est une m?thode de transmission qui combine traitement num?rique du signal et r?ception coh?rente. La technologie de la r?ception coh?rente permet la r?ception de l’amplitude et de la phase de lumi?re en provoquant des interf?rences entre une source lumineuse plac?e du c?t? r?ception et le signal optique re?u. Les m?thodes de modulation, telles que le multiplexage de polarisation et la modulation de phase, am?liorent l’efficacit? de l’utilisation des fr?quences; la compensation de signal optique de haute pr?cision, qui utilise le traitement du signal num?rique et la r?ception coh?rente, permet une am?lioration significative de la sensibilit? du r?cepteur.
3Amplificateur en circuit int?gr? en bande de base ultra-large d?velopp? par NTT et dot? de la bande passante la plus large au monde. Le proc?d? InP-HBT permet de r?aliser un amplificateur en circuit int?gr? qui applique notre technologie exclusive de conception de circuits de haute pr?cision et une nouvelle technologie d’architecture de circuit qui permet le haut d?bit. Voir le communiqu? de presse de NTT: <>
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/06/03/190603b.html
4Rapport technologique de NTT pour Smart World: <>:
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/05/09/190509b.html
5La technologie PCS (Probabilistic Constellation Shaping) r?duit les exigences en mati?re de rapport signal/bruit pour la transmission du signal en optimisant la r?partition et la disposition des points de signal sur la base de la th?orie de l’information. La QAM (Quadrature Amplitude Modulation) est une m?thode de modulation qui transporte des informations concernant l’amplitude et la phase du signal lumineux; la 144QAM a 144 points de signal. En appliquant la technologie PCS au syst?me QAM, il est possible d’optimiser la qualit? du signal en fonction des conditions du chemin de transmission.
6Nombre de fois que la forme d’onde optique commute en une seconde. Un signal optique de 176 gigabauds transmet des informations en commutant la forme d’onde optique 176 milliards de fois par seconde.
7Les semi-conducteurs compl?mentaires ? oxyde de m?tal sont utilis?s pour assurer des fonctions ? grande ?chelle, telles qu’un processeur en tant que structure pour r?aliser un circuit int?gr? ? semi-conducteur. Ce type de circuit est souvent utilis? pour la transmission et la r?ception de transmission optique ? grande capacit? en raison de l’importante quantit? de signaux. M?me si la vitesse augmente du fait de la miniaturisation, les semi-conducteurs compos?s sont encore sup?rieurs en termes de vitesse ?lev?e.
8Communiqu? de presse de NTT: <>
https://group.ntt/en/newsrelease/2019/03/07/190307a.html
9 Transistor bipolaire ? h?t?rojonction utilisant du phosphure d’indium, un semi-conducteur du groupe III-V. Ce transistor offre une vitesse et une tension de tenue excellentes.
10 Communiqu? de presse de NTT: <>
https://group.ntt/jp/newsrelease/2021/01/28/210128b.html
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