T?QUIO–(BUSINESS WIRE)–NTT Corporation (presidente e diretor executivo: Akira Shimada, “NTT”) obteve sucesso no mais r?pido1 experimento de transmiss?o ?tica do mundo2 de sinais ?ticos coerentes digitais superiores a 2 Tbits/s por comprimento de onda.

Neste experimento, a NTT desenvolveu um m?dulo IC com amplificador de banda base ultralarga3 e tecnologia de processamento de sinal digital que pode compensar a distor??o no circuito do transceptor ?tico com precis?o extremamente alta. A seguir, demonstramos a transmiss?o e recep??o de sinais ?ticos coerentes digitais superiores a 2 Tbits/s por comprimento de onda e obtivemos um experimento de transmiss?o de repetidor com amplifica??o ?tica de 240 km de um sinal ?tico de 2,02 Tbits/s.

Este resultado sugere que uma maior escalabilidade da tecnologia de transmiss?o ?tica coerente digital pode alcan?ar uma grande capacidade por comprimento de onda, que ? mais que o dobro do n?vel convencional, e uma longa dist?ncia de transmiss?o. ? esperado que esta tecnologia central lidere o desenvolvimento da All-Photonics Network da IOWN4 e iniciativas 6G.

? previsto que o tr?fego de comunica??o aumente no futuro devido ? prolifera??o de servi?os 5G que ir?o abordar v?rias quest?es sociais e o desenvolvimento de servi?os IOWN e 6G. A All-Photonics Network, que ? a rede de comunica??o ?tica de backbone da IOWN, deve alcan?ar uma capacidade ainda maior de modo econ?mico. No futuro, para transmitir economicamente sinais de Ethernet com velocidade extremamente alta de 1,6 terabits por segundo ou mais em longas dist?ncias, esperamos obter a transmiss?o ?tica de longa dist?ncia de mais de 2 Tbits/s por comprimento de onda, ao expandir a capacidade de transmiss?o por comprimento de onda do sinal ?tico e a taxa de s?mbolo do sinal6, ao otimizar a quantidade de informa??o por s?mbolo.

Para expandir a capacidade de transmiss?o por comprimento de onda, ? necess?rio superar o limite de velocidade dos circuitos semicondutores CMOS de sil?cio7. At? o momento, a NTT vem pesquisando e desenvolvendo sistemas de transmiss?o ?tica e dispositivos integrados com uso da tecnologia de duplicador de banda que supera o limite de velocidade do CMOS de sil?cio empregando AMUX e conseguiu gerar sinais ?ticos com uma taxa de s?mbolo excedendo a 100 gigabaud8. Entretanto, para realizar a transmiss?o ?tica de multi-terabits por segundo ou mais, ? necess?rio alcan?ar uma largura de banda mais ampla e uma sa?da mais alta do amplificador el?trico (amplificador de driver para ativar o modulador ?tico) no transceptor ?tico. Al?m disto, ? medida que as velocidades continuam aumentando, h? uma demanda por tecnologia que possa compensar desvios do circuito ?tico de transmiss?o / recep??o ideal (diferen?as no comprimento de caminhos do sinal, varia??es de perda devido a caminhos do sinal, etc.) com precis?o extremamente alta.

Agora, pela primeira vez no mundo, demonstramos a transmiss?o e recep??o de um sinal ?tico coerente digital superior a 2 Tbits/s por comprimento de onda (Fig. 1, ? esquerda) e conduzimos com sucesso um experimento de transmiss?o do repetidor de amplifica??o ?tica de 2,02 Tbits/s acima de 240 km (Fig. 1, ? direita). Nossa equipe obteve este feito mediante a fus?o avan?ada do m?dulo IC com amplificador de banda base ultralarga original da NTT e tecnologia de processamento de sinal digital com precis?o extremamente alta.

Um m?dulo IC com amplificador de banda base ultralarga

A NTT v?m pesquisando e desenvolvendo um amplificador de banda base ultralarga IC3 com base na tecnologia de transistor bipolar de heterojun??o baseada em InP (InP HBT)9 e equipado com um conector coaxial de 1 mm que suporta frequ?ncias de at? 110 GHz. Conseguimos criar um m?dulo que ? montado em um pacote e tem desempenho de banda ultralarga (Fig. 2, ? esquerda) bem como ganho e pot?ncia de sa?da suficientes (Fig. 2, ? direita). Atualmente, aplicamos este m?dulo IC com amplificador de banda base como um amplificador de driver para ativar um modulador ?tico.

Uma tecnologia de compensa??o de distor??o de circuito com transceptor ?tico de alt?ssima precis?o com base na tecnologia de processamento de sinais digitais

A NTT desenvolveu um m?dulo IC com amplificador de banda base ultralarga com base na tecnologia InP HBT que nos permite gerar sinais de velocidade extremamente alta. Contudo, quando ? utilizado como amplificador de driver para ativar um modulador ?tico, ele deve operar em uma faixa de sa?da de alta pot?ncia, de modo que a n?o linearidade da sa?da do amplificador de driver (onde a pot?ncia de sa?da n?o ? proporcional ? pot?ncia de entrada) se torne um problema e a qualidade do sinal ?tico (rela??o sinal-banda-ru?do) se deteriore. Al?m disto, com sinais de velocidade extremamente alta, a degrada??o da qualidade de sinal se torna percept?vel devido ao desvio do ideal dentro do transceptor ?tico.

Neste experimento, a tecnologia de processamento de sinal digital com lideran?a mundial da NTT compensou a distor??o n?o linear gerada no driver do modulador e o desvio do ideal dentro do transceptor ?tico com precis?o extremamente alta. Expandimos a faixa de opera??o do m?dulo IC e conseguimos melhorar a qualidade do sinal ?tico (Fig. 3). Usando este sinal ?tico de alta qualidade com velocidade extremamente alta, conduzimos um experimento de transmiss?o de repetidor com amplifica??o ?tica. O m?todo PCS-144QAM5, que otimiza a distribui??o de pontos de sinal, foi aplicado a um sinal ?tico com alt?ssima velocidade de 176 gigabauds para gerar um sinal ?tico de at? 2,11 Tbits/s. Al?m disto, conseguimos transmitir um sinal ?tico de 2,02 Tbits/s ao longo de 240 km com uso de tecnologia que aloca a quantidade ideal de informa??o segundo a dist?ncia de transmiss?o (Fig. 4).

? esperado que esta tecnologia permita a transmiss?o altamente confi?vel de sinais de grande capacidade mediante a multiplexa??o de sinais ?ticos superiores a 2 Tbits/s por comprimento de onda. Em particular, a tecnologia para aumentar a velocidade de modula??o de sinais ?ticos n?o apenas contribui para aumentar a capacidade por comprimento de onda, mas tamb?m, como mostrado na Fig. 5, pode gerar sinais de grande capacidade quando combinada com a tecnologia de expans?o de recursos de comprimento de onda10. Nossa tecnologia tamb?m deve permitir a transmiss?o de longa dist?ncia. A NTT ir? promover a pesquisa e o desenvolvimento ao continuar a integra??o de sua pr?pria tecnologia de dispositivos, tecnologia de processamento de sinais digitais e tecnologia de transmiss?o ?tica para realiza??o de uma All-Photonics Network das iniciativas IOWN e 6G.

1 Segundo a pesquisa da NTT a partir de setembro de 2022.

2 A tecnologia coerente digital ? um m?todo de transmiss?o que combina processamento de sinais digitais e recep??o coerente. A recep??o coerente ? uma tecnologia que possibilita receber a amplitude e a fase de luz, ao causar a interfer?ncia entre uma fonte luminosa colocada no lado receptor e o sinal ?tico recebido. M?todos de modula??o, como multiplexa??o de polariza??o e modula??o de fase, aperfei?oam a efici?ncia de uso de frequ?ncia, sendo que a compensa??o de sinais ?ticos de alta precis?o com uso de processamento de sinais digitais e recep??o coerente alcan?am uma melhoria significativa na sensibilidade de recep??o.

3Um amplificador de banda base ultralarga IC (Circuito Integrado) desenvolvido pela NTT que possui a maior largura de banda do mundo. A InP-HBT produz um amplificador IC que aplica nossa tecnologia exclusiva de design de circuito de alta precis?o e nova tecnologia de arquitetura de circuitos que permite banda larga. Comunicado ? Imprensa da NTT: “Conquista do amplificador IC com a maior largura de banda de 241 GHz do mundo: esperada como tecnologia de dispositivos com velocidade extremamente alta de uso geral para centrais de dados de ?ltima gera??o e al?m do 5G”
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/06/03/190603b.html

4Relat?rio de tecnologia NTT para o mundo inteligente: O que ? IOWN?:
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/05/09/190509b.html

5PCS (Probabilistic Constellation Shaping) ? uma tecnologia que reduz os requisitos de rela??o sinal-ru?do para transmiss?o de sinais, ao otimizar a distribui??o e disposi??o dos pontos de sinal com base na teoria da informa??o. QAM (Quadrature Amplitude Modulation) ? um m?todo de modula??o que transporta informa??es sobre a amplitude e a fase de luz do sinal, sendo que o 144QAM possui 144 pontos de sinal. Ao aplicar a tecnologia PCS ao sistema QAM, ? poss?vel otimizar a qualidade de sinal segundo as condi??es do caminho de transmiss?o.

6O n?mero de vezes que a forma de onda ?tica muda em um segundo. Um sinal ?tico de 176 gigabauds transmite informa??es ao alternar a forma de onda ?tica 176 bilh?es de vezes por segundo.

7Semicondutores de ?xido met?lico complementar s?o utilizados para produzir fun??es de grande escala, como CPU como uma estrutura para produzir um circuito integrado de semicondutores. Este tipo de circuito ? utilizado com frequ?ncia para transmitir e receber a transmiss?o ?tica de grande capacidade, pois a quantidade de sinal ? grande. Embora a velocidade esteja aumentando devido ? miniaturiza??o, os semicondutores compostos s?o superiores em termos de alta velocidade.

8Comunicado ? imprensa da NTT: “Primeiro experimento bem-sucedido do mundo de transmiss?o ?tica com multiplexa??o de comprimento de onda para transmiss?o a longa dist?ncia de 1 Tbit/s por comprimento de onda: uma futura tecnologia da rede de comunica??o de grande capacidade que suporta a difus?o de servi?os IoT e 5G”
https://group.ntt/en/newsrelease/2019/03/07/190307a.html

9 Um transistor bipolar de heterojun??o com uso de fosforeto de ?ndio, um semicondutor do grupo III-V. ? um transistor com excelente velocidade e tens?o suportada.

10 Comunicado ? imprensa da NTT: “Primeiro ?xito mundial em transmiss?o de rel? com amplifica??o ?tica de banda larga e uso de amplificador param?trico ?tico: capaz de mais de duas vezes a capacidade de amplificadores ?ticos convencionais”
https://group.ntt/jp/newsrelease/2021/01/28/210128b.html

Sobre a NTT

A NTT acredita na solu??o de problemas sociais atrav?s de nossas opera??es comerciais, ao aplicar a tecnologia para o bem. Um esp?rito inovador vem sendo parte da nossa cultura h? mais de 150 anos, fazendo avan?os que permitem um mundo mais naturalmente conectado e sustent?vel. A Pesquisa e o Desenvolvimento da NTT compartilham percep??es, inova??es e conhecimento com empresas e parcerias operacionais da NTT a fim de respaldar novas ideias e solu??es. Em todo o planeta, nossos laborat?rios de pesquisa se concentram em intelig?ncia artificial, redes fot?nicas, f?sica qu?ntica te?rica, criptografia, inform?tica m?dica e de sa?de, plataformas de dados inteligentes e computa??o digital g?mea. Como um dos cinco principais provedores mundiais de solu??es de tecnologia e neg?cios, nossas diversas equipes prestam servi?os em mais de 190 pa?ses e regi?es. Atendemos mais de 75% das empresas Fortune Global 100 e milhares de outros clientes e comunidades a n?vel mundial. Para mais informa??o sobre a NTT, acesse https://www.rd.ntt/e/.

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