5月9日，从中国信科集团光通信技术和网络全国重点实验室（以下简称“光全重”）获悉，继2022年10月实现全球首次3.03Pbit/s单模19芯光纤传输系统实验后，该实验室又实现了总传输容量4.1Pbit/s，净传输容量3.61Pbit/s的单模19芯光纤传输系统实验，相比去年的纪录，传输容量提升近40%。
3.61Pbit/s是什么概念呢？这相当于1秒传输451个1TB的硬盘，可以下载约135300部最高画质的电影，同时也相当于NASA等重量级科研机构专用网络速度的40多倍。该实验结果是目前国内光纤传输系统实验容量的最高纪录，同时也刷新了单模多芯光纤传输容量的世界纪录。相关成果已在光通信领域权威杂志《IEEE光子技术快报》上发表。
据光全重光系统研究室主任罗鸣博士介绍，随着各种新兴互联网应用的兴起，全球互联网通信需求也在快速增长，特别是2km以内的数据中心内部流量已占据全球总流量的80%以上，超高的传输容量需求给光纤通信技术带来了巨大挑战。为应对这一挑战，国际权威的研究机构都开始将研究重点转向以扩展波段光传输技术和空分复用光传输技术为代表的下一代光纤通信技术的研究。
传统单模光纤在C+L波段传输窗口的容量极限被限制在100Tbit/s。而此次实验系统利用中国信科旗下烽火通信自主研发的新型19芯单模光纤作为传输介质，同时在传统的C+L波段传输窗口向其它如O/E/S/U等波段拓展，在S+C+L扩展波段内构建超大容量传输系统。相比传统基于标准单模光纤和C+L波段的WDM传输系统，扩展波段与多芯光纤相结合的传输方式可以在空间和频谱两个维度上极大地提升光纤中传输的信道总数，大幅度地提升单纤传输容量。
同时，为更充分利用S+C+L波段680个信道的传输能力，采用先进的超高阶概率星座整形算法，根据各纤芯的性能差异，通过调整加载信号的信息熵来最大化每个纤芯和每个信道的传输容量，最大程度上逼近每一条光纤的传输极限。
拓宽中国光纤“高速公路”我们目前使用的商用光纤都是传统单模光纤，一条光纤中只有一个芯片也就是一条数据通道，就像是只有一条行车道的高速公路。而多芯光纤拥有了更多数据通道，相当于在高速公路上拓宽出了更多行车道。这样在同一条高速公路上，多芯光纤能够提升光纤中的“行车道”——信道总数，以此来容纳更多的“车辆”——数据。
而S+C+L扩展波段相较于传统的C+L波段相当于将高速公路上每一条行车道都进行拓宽，让每一条行车道都可以容纳更多“车辆”，大幅度的提升单纤传输容量。
总传输容量4.1Pbit/s，净传输容量3.61Pbit/s中间多出的0.5Pbit则是高速公路上的交通警察。在传输过程中光纤会产生物理损耗而导致数据错误，这就需要一个自动纠错的编码，也就是这冗余的0.5Pbit。
推动我国光通信产业迈向世界高水平“未来在类似于ChatGPT这些基于大模型运算的，以及东数西算等大数据交互的情况下，都是多芯光纤可以应用的场景。”罗鸣说。未来可预期的光纤传输容量将会成倍增加，业界对其在远期的大规模商用抱有极大的期待。国外研究机构尤其是美、日、英的研究机构在以上两个方向都投入了大量的资源，力图获得先发优势和垄断地位，一旦发展成熟将会对整个光通信产业产生颠覆性影响。
不过受生产成本以及技术限制，目前1纤19芯的光纤还无法投入量产。目前光全重借由粤港澳大湾区智慧光网络项目，正在部署目前全球规模最大、传输距离最长的多芯光纤光缆工程，为国家重大科技工程贡献自身的力量。
本次实验的成功是我国在“三超”光通信领域的又一次重大突破，标志着我国在扩展波段与空分复用光传输技术领域迈出了一大步，对我国光通信产业的技术升级将产生积极的推动作用。
（见习记者孙奡）
