MATCH

Mehrkern-Fasern sind ein vielversprechender Weg, um die optische Kapazität über die Grenzen von Singlemode-Fasern hinaus zu skalieren. Herkömmliche schwach gekoppelte MCFs erfordern jedoch eine hochdimensionale MIMO-Entzerrung, was die Komplexität der digitalen Signalverarbeitung, den Energiebedarf und die Latenz erhöht.

Zufällig gekoppelte MCFs (RC-MCFs) verhalten sich anders:

• Die optische Leistung wird schnell und zufällig zwischen den Kernen gekoppelt.
• Diese zufällige Kopplung gleicht unterschiedliche Verzögerungen aus.
• Der Kanal wird über große Entfernungen praktisch gedächtnisfrei.
• Infolgedessen reduziert sich die erforderliche MIMO-Entzerrung auf eine viel kleinere Dimension, wodurch die DSP-Last drastisch reduziert wird.

Dies macht RC-MCFs attraktiv für energieeffiziente, skalierbare SDM-Systeme und eröffnet auch neue Möglichkeiten für die gemeinsame Kommunikation und Sensorik, da alle Kerne ähnlichen Störfaktoren ausgesetzt sind.

Unsere Arbeit am INT untersucht diese Eigenschaften experimentell und entwickelt DSP-Methoden, die auf stark gekoppelte Fasersysteme zugeschnitten sind.

Unsere Rolle in MATCH

Wir untersuchen die Leistung von RC-MCFs unter realistischen Bedingungen, indem wir eine vollständig kohärente Übertragungskette aufbauen. Dazu gehören:

• Erzeugung von QPSK/16QAM-Wellenformen mit hoher Baudrate unter Verwendung eines AWG
• IQ-Modulation und optische Aufwärtskonvertierung
• Übertragung über Standard-SMF (Basislinie) und später über RC-MCF-Proben
• Kohärente Detektion unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsoszilloskops

Die erfassten I/Q-Kurven werden mithilfe einer Offline-DSP-Kette verarbeitet, die folgende Merkmale aufweist:

• Resampling und Normalisierung
• I/Q-Entzerrung
• Blinde CMA-Entzerrung
• Schätzung der Trägerfrequenzverschiebung
• Entscheidungsgesteuerte (DD) Entzerrung
• Viterbi-Viterbi-Phasenwiederherstellung

Diese Plattform ermöglicht uns die Untersuchung folgender Aspekte:

• Verteilung der Entzerrerabgriffe in stark gekoppelten Kanälen
• Dynamik der Kern-zu-Kern-Vermischung
• Kapazitätsgrenzen und Statistiken zur Modenkopplung

Diese Messungen sind für die Validierung theoretischer Modelle und die Entwicklung von DSP mit reduzierter Komplexität für RC-MCFs von entscheidender Bedeutung.

Verteilte Sensortechniken erfordern in der Regel hochleistungsfähige Sondensignale, da die Rückstreureflexionen extrem schwach sind. Allerdings:

• Hohe Leistung verursacht nichtlineare Beeinträchtigungen und verschlechtert den Datenverkehr.
• Niedrige Leistung bewahrt die Daten, führt jedoch zu einem schlechten Sensor-SNR, sofern keine starke Mittelwertbildung erfolgt.

Dieser Kompromiss schränkt die gleichzeitige Sensorik und Kommunikation in Standardfasern ein.

Zusammen mit unseren MATCH-Partnern untersuchen wir, ob die starke zufällige Kopplung in RC-MCFs Folgendes bieten kann:

• Verbesserte Empfindlichkeit gegenüber Umweltstörungen
• Zugriff auf verteilte Sensordaten über mehrere Kerne hinweg
• Sensorik ohne Beeinträchtigung der Kommunikationsqualität

Dies bildet die Grundlage für die gleichzeitige Hochgeschwindigkeitsübertragung und verteilte Überwachung in derselben Faser.

Mit diesem Projekt verfolgt das INT folgende Ziele:

• Experimentelle Überprüfung der kohärenten Hochgeschwindigkeitsübertragung in RC-MCFs
• Verbesserte Modelle der zufälligen Modenkopplung und deren Auswirkungen auf DSP
• Demonstrationen der gemeinsamen Kommunikation und Sensorik in Mehrkernglasfaserplattformen
• Energieeffiziente DSP-Algorithmen, die für stark gekoppelte SDM-Systeme optimiert sind