Space Division Multiplexing Transmission: a spot-based multiplexer for few-mode fibers

Abstract

[ANGLÈS] The combination of Shannon's information theory and Kerr nonlinear effects present in single-mode fibers has recently revealed an approaching capacity crunch of current optical communication systems. A promising solution that is currently being studied relies on space division multiplexing (SDM), which explores the new spatial dimension given by novel few-mode fiber (FMF) or mutli-core fiber (MCF) designs. Along this work, we present two new distance records in wavelength- and space-division multiplexed (WDM-SDM) transmission based on few-mode fibers, at which novel low-loss spot-based multiplexers were used to launch the signals into the fiber modes. First, 5x3x2 wavelength-, space- and polarization-division multiplexed 40 Gb/s QPSK signals were transmitted along 209 km of a hybrid FMF span by means of distributed backwards Raman amplification. Next, a 700-km distance is achieved in a recirculating loop experiment transmitting an aggregate capacity of 4.8 Tb/s over a graded-index FMF span. In both fiber spans a DGD-compensating technique was applied to keep a reduced impulse response of the whole system. The performance observed in both experiments demonstrates the potential of FMF-based space-division multiplexing as a perfect candidate for future high-capacity optical communication transmission systems.

[CASTELLÀ] Recientemente, un estudio de capacidad de fibras monomodo, que combina la teoría de la información de Shannon con los efectos no lineales presentes en dichas fibras, ha revelado un próximo estancamiento del crecimiento de la capacidad de los sistemas de comunicaciones ópticas actuales. Una posible solución a dicho problema yace en el multiplexado por división espacial (space-division multiplexing, SDM), que explora la dimensión espacial que proporcionan nuevos diseños de fibras ópticas como las few-mode fibers (FMF) y las multi-core fibers (MCF). En esta tesis, presentamos dos récords en distancia de transmisión usando SDM en combinación con multiplexado por longitud de onda (wavelength-division multiplexing, WDM) sobre FMFs, en los que se usa un nuevo dispositivo (spot-based multiplexer) diseñado para multiplexar los diferentes señales sobre las FMFs con pérdidas reducidas. En el primer experimento, 30 señales QPSK a una tasa de 40 Gb/s fueron transmitidos sobre 5 longitudes de onda, 3 modos espaciales y 2 polarizaciones de un compuesto híbrido de FMFs de diferentes tipos a lo largo de 209 km, utilizando amplificación distribuida Raman. Por otro lado, una distancia de 700 km fue alcanzada por un total de 204 señales WDM-SDM, transmitiendo a una tasa agregada de 4.8 Tb/s sobre FMF en configuración recirculada (loop configuration). Una técnica especial para compensar la diferencia de retardos de grupo fue aplicada en ambos experimentos. Los resultados observados demuestran el potencial del multiplexado por división espacial sobre FMFs como perfecto candidato para futuros sistemas de comunicaciones ópticas de alta capacidad.

[CATALÀ] Recentment, un estudi de la capacitat de les fibres monomode, que combina la teoria de la informació de Shannon amb els efectes no lineals presents a les fibres òptiques, ha revelat un vinent estancament del creixement de la capacitat dels sistemes de comunicacions òptiques actuals. Una possible solució a aquest problema es basa en el multiplexat per divisió espacial (space-division multiplexing, SDM), que explora la dimensió espacial que proporcionen nous dissenys de fibres òptiques com les few-mode fibers (FMF) i les multi-core fibers (MCF). Al llarg d'aquesta tesi, presentem dos rècords de distància de transmissió usant SDM juntament amb multiplexat per longitud d'ona (wavelength-division multiplexing, PDM) sobre FMFs, en els quals s'usa un nou dispositiu (spot-based multiplexer) dissenyat per multiplexar els diferents senyals sobre fibres FMF amb pèrdues reduïdes. Durant el primer experiment, 30 senyals QPSK a una taxa 40 Gb/s varen ser transmesos sobre 5 longituds d'ona, 3 modes espacials i 2 polaritzacions d'un compost híbrid de FMFs de diferents tipus al llarg de 209 km, fent ús d'amplificació distribuïda Raman. Per altra banda, una distància de 700 km va ser assolida per un total de 204 senyals WDM-SDM, transmetent una taxa agregada de 4.8 Tb/s sobre FMF amb una configuració re-circulada (loop configuration). Una tècnica especial per a compensar la diferència de retards de grup va ser aplicada als dos experiments. Els resultats observats demostren el potencial del multiplexat per divisió espacial sobre FMFs com a perfecte candidat per a futurs sistemes de comunicacions òptiques d'alta capacitat.