《IEEE Photonics Journal》：Real-Time Demonstration of 228.48 Pb/s·km Transmission Over 5 × 80-km 7-Core Fiber With 1.2-Tb/s/λ Transceivers Across 12-THz C + L Band
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全球数据流量呈指数增长，迫切需要持续提升光纤传输容量。常规单模光纤系统正迅速逼近非线性香农极限。空分复用（Space-Division Multiplexing，SDM）因此成为面向未来超大容量网络的关键路径。多芯光纤（Multi-Core Fiber，MCF
全球数据流量呈指数增长，迫切需要持续提升光纤传输容量。常规单模光纤系统正迅速逼近非线性香农极限。空分复用（Space-Division Multiplexing，SDM）因此成为面向未来超大容量网络的关键路径。多芯光纤（Multi-Core Fiber，MCF）因芯间串扰低、与现有收发器兼容以及在实验中已展现潜力，是很有前景的候选方案。研究人员报道了一项在弱耦合7芯MCF上的实时传输实验：50公里传输后最大芯间串扰（inter-core crosstalk，XT）小于?47.33 dB。系统采用商用155-GBaud收发器与偏振复用64点正交振幅调制（Polarization-Division-Multiplexed 64-point Quadrature-Amplitude Modulation，PDM-64QAM），在拓展C+L波段（1524.3–1626.4 nm）实现单波长1.2 Tb/s。在68个密集波分复用（Dense Wavelength-Division Multiplexing，DWDM）信道下，总容量571.2 Tb/s、传输距离404.58 km，容量-距离积（Capacity–Distance Product，CDP）达228.48 Pb/s·km。该结果印证了MCF基SDM用于下一代光基础设施的实用性与可扩展性。
论文解读：《IEEE Photonics Journal》刊载的7芯光纤实时超大容量传输研究
研究背景方面，云计算、高清视频、虚拟现实等数据密集型应用推动全球流量持续增长，对光纤通信系统容量需求急剧上升。标准单模光纤（Standard Single-Mode Fiber，SSMF）虽借助密集波分复用、高阶调制和先进数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）大幅提升容量，但受光纤克尔非线性和传输损耗制约，存在“非线性香农极限”；提高入纤功率会加剧非线性损伤，使性能在该理论边界附近饱和。拓展可用光带宽同样受限：C+L波段乃至S波段虽已被探索，但石英光纤本征衰减窗口与光放大器增益带宽有限，进一步扩谱会带来系统复杂度和成本上升。因此，研究人员需要超越单模系统的容量范式。空分复用通过少模光纤（Few-Mode Fiber，FMF）、多芯光纤、多芯少模光纤（Multi-Core Few-Mode Fiber，MC-FMF）在单根光纤内引入并行空间通道，被视为关键方向。其中弱耦合多芯光纤因芯间串扰低、传输稳定、可直接兼容商用光收发单元，在接入网、移动前传、数据中心互联和长距离传输中均具部署潜力。已有研究不断刷新容量-距离积纪录，但采用高于800 Gb/s单波长（如1.2 Tb/s）的实时C+L波段多芯光纤系统仍很少见：高阶调制对多芯光纤中的线性与非线性效应更敏感，把实时1.2 Tb/s/波长从C波段拓展到合并C+L波段仍是开放挑战。
研究人员开展的研究为：在弱耦合7芯MCF上完成实时传输演示，68个DWDM信道、单波长1.2 Tb/s，5跨段共404.58 km，取得CDP 228.48 Pb/s·km；并使用商用光电器件与DSP，以155 GBaud、PDM-64QAM结合概率星座整形（Probabilistic Constellation Shaping，PCS）产生1.2 Tb/s信号，信道间隔175 GHz，依托拓宽C+L波段掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）与波长选择开关（Wavelength Selective Switch，WSS）覆盖1524.3 nm至1626.4 nm，将68个DWDM信道送入80.916 km 7芯光纤的不同芯级联传输。结论上，该系统实现571.2 Tb/s总容量与228.48 Pb/s·km CDP，证明多芯光纤基SDM结合宽波段WDM可支撑下一代超大容量光网络，且具实用性和可扩展性。
主要关键技术方法：研究人员使用自研7芯单模MCF，七芯位于公共包层内，涂层直径245 μm；通过光纤束技术制备扇入/扇出（Fan-In/Fan-Out，FI/FO）器件，把多根单模光纤按MCF芯阵排列并抛光对接。系统中以C波段与L波段光变换单元（Optical Transform Unit，OTU）产生1.2 Tb/s关注信道，用放大自发辐射（Amplified Spontaneous Emission，ASE）噪声填充空闲波长，以拓展C/L波段WSS整形；5跨段中每一跨使用不同纤芯，输出经C/L波段EDFA放大后由FI/FO耦合到下一芯，其余两芯加载同向信号以模拟真实芯间串扰；接收端用拓展C/L波段WSS解复用，实时DSP专用集成电路（Application-Specific Integrated Circuit，ASIC）完成色散补偿、时钟恢复、偏振解复用、相位/频率恢复、白化滤波与turbo均衡，并实时计算预前向纠错（pre-Forward Error Correction，pre-FEC）误码率（Bit Error Rate，BER）。
实验结果部分保留小标题说明如下。
SECTION II. Experimental Device（实验器件）：研究人员先给出7芯MCF与FI/FO器件。光纤设计上，MCF为1中心芯加6外芯六边形排布，包层直径150 μm，芯距与外包层厚度（Outer Cladding Thickness，OCT）公差在±1 μm内。测量结果显示，各芯衰减系数标准差低，186–196 THz范围损耗为17.0 dB至19.5 dB；各芯色散系数差异小，有利于降低接收均衡复杂度。50 km、1550 nm处最大芯间XT低于?47.33 dB。FI/FO采用光纤束工艺，自研器件插入损耗≤1.5 dB，90%良率下芯间XT为?50 dB。
SECTION III. Experimental Setup（实验装置）：系统含68个波长信道、间隔175 GHz；C波段OTU覆盖190.81 THz至196.59 THz，L波段OTU覆盖184.46 THz至190.25 THz。因可用光纤长度有限，研究人员把一芯输出回环为前一阶另一芯输入，形成5跨段级联：每跨对应一个芯，跨后由C/L EDFA放大再经FI/FO进入下一芯，另两芯加载共传播信号模拟XT。接收端解复用回OTU，实时DSP ASIC处理后连续评估质量。最终构成总容量571.2 Tb/s（68×1.2 Tb/s×7芯）、距离404.58 km（5×80.916 km）、CDP 228.48 Pb/s·km的实时系统。
SECTION IV. Experimental Results（实验结果）：背靠背（Back-to-Back，B2B）下，两波段OTU光谱与193.79 THz、190.81 THz、190.24 THz、187.44 THz信道的BER-OSNR曲线一致，无显著频率相关代价。为抑制增益波纹、噪声系数变化和信道间受激拉曼散射（Inter-channel Stimulated Raman Scattering，ISRS），研究人员对发射光谱做可控倾斜预均衡；由预FEC BER随入纤功率变化确定C波段最优约6.5 dBm、L波段约5 dBm。5×80.916 km前后光谱显示，ISRS功率转移使C波段附加损耗、L波段性能改善。接收端OSNR平坦度在1 dB内、均值约32 dB，所有测试信道pre-FEC BER为1.7×10?2至2.6×10?2，低于2.8×10?2阈值。24小时长期测试中，193.79 THz与190.24 THz信道每15分钟采集的pre-FEC BER均可无误解码，证明系统稳定。
讨论与结论翻译：研究人员总结，该项工作成功演示了5×80.916 km 7芯光纤上的实时571.2 Tb/s传输，CDP为228.48 Pb/s·km；系统在12 THz光带宽的拓展C+L波段以175 GHz间隔排布68信道，每信道由155-GBaud PCS-64QAM承载1.2 Tb/s净速率；自研FI/FO插入损耗≤1.5 dB、90%良率下XT为?50 dB，自研7芯光纤在1550 nm、50 km后最大XT低于?47.33 dB。据研究人员所知，该工作实现了实时传输系统中每根光纤最大的CDP。该工作表明，基于多芯光纤的波分复用与空分复用结合，是面向下一代超大容量光网络极具前景且可扩展的路径。
