Le 1er juillet 2020, l’équipe du professeur adjoint Liu Jie et du professeur Yu Siyuan de l’Institut des génies en électronique et informatique de l’Université Sun Yat-sen et Yangtze Optical Fibre and Cable Co., Ltd. (ci-après dénommée « YOFC », codes de stocks : 601869.SH, 06869.HK) ont conjointement rapporté l’essai sur le système de transmission par fibres optiques sans relais à seule travée à moment angulaire orbital (OAM) de 100 km pour la première fois. Le résultat de recherche correspondant a été publié dans le 7e numéro 2020 du Photonics Research (Publication chinoise sur l’optique relevant de l’Académie chinoise des Sciences), et a été sélectionné comme un Spotlight on Optics (spot sur l’Optique) par l’OSA (Société Optique des États-Unis).

Au fur et à mesure du développement de l’Internet, du cloud computing et de l’Internet des objets, etc., la demande en bande passante réseau de la société informatisée actuelle a atteint un niveau sans précédent. En raison de la limitation de l’effet non linéaire de la fibre optique monomode elle-même, l’« épuisement de la bande passante » prévisible pourrait se produire dans un proche avenir. Le multiplexage par division spatiale est apparu à ce moment historiquement opportun.

Le multiplexage par division spatiale fait référence à une technologie de multiplexage consistant à établir plusieurs canaux de données spatiales partitionnables par une fibre optique, qui permet de multiplier la capacité du système et l’efficacité spectrale. Il s’agit là d’une technologie clé pour construire des réseaux optiques futurs. Actuellement, les fibres optiques compatibles avec le multiplexage par division spatiale sont principalement les suivantes : fibre à nombre de modes restreint (FMF), fibre multicœur (MCF) et fibre à cristal photonique. Parmi eux, la fibre multicœur (MCF) présente un étirage compliqué et une épissure difficile ; la fibre à cristal photonique présente une dispersion et une atténuation théoriques très faibles, mais son atténuation réelle reste forte ; et la fibre à nombre de modes restreint (FMF) est devenue un point chaud dans le domaine de l’application du multiplexage par division spatiale grâce à ses caractéristiques telles qu’une faible perte, un étirage simple, une haute efficacité d’épissure par fusion et une adaptabilité à divers milieux externes compliqués. La technologie de multiplexage par division spatiale basée sur les fibres à nombre de modes restreint (FMF) a montré un potentiel énorme pour améliorer la capacité de transmission du système de communication, une multiplication de la capacité par des dizaines de fois est déjà possible, ce qui permet d’offrir un moyen efficace pour surmonter les goulots d’étranglement du futur système de communication optique.

La fibre à moment angulaire orbital (ci-après dénommé « OAM ») photonique est l’une des fibres à nombre de modes restreint (FMF). La transmission à multicanal à multiplexage par division modale à fibre unique basée sur le mode OAM est une nouvelle méthode proposée ces dernières années pour étendre considérablement le volume d’informations de la communication par fibre optique. Avec le soutien du projet « Étude sur les nouvelles technologies de communication par fibre optique à multiplexage par division spatiale et par division modale extensible à ultra-grande capacité » (projet n° 2018YBF1801800) dans le cadre du « Plan de R&D clé national » lancé par le ministère de la Science et de la Technologie, le Dr Shen Lei de YOFC et son équipe a développé et fabriqué une fibre OAM à âme annulaire à longue distance à faible atténuation sur la base du procédé PCVD unique de la société. L’atténuation du mode fondamental de la fibre OAM peut atteindre un minimum de 0,198 dB/km, ce qui établit un record mondial dans le domaine des fibres OAM.

En profitant de la caractéristique spéciale de regroupement de modes de la nouvelle fibre à âme annulaire OAM à très faible diaphonie intermode, l’équipe de projet a également proposé une nouvelle architecture du système de multiplexage par division modale OAM à travers laquelle il suffit seulement d’adopter un algorithme d’égalisation modulaire à entrées multiples et à sorties multiples (MIMO) à petite échelle (4X4) sur le côté réception pour réaliser une transmission multicanale. La complexité de l’algorithme d’égalisation par capacité de transmission unitaire de cette architecture n’augmentant pas avec la capacité de communication, elle présente donc une bonne extensibilité et une bonne praticabilité.

En faisant des essais de transmission d’informations optique à grande capacité sur une longue distance sur la base de la nouvelle architecture systématique ci-dessus et de la nouvelle fibre à âme annulaire OAM, l’équipe a réussi à réaliser pour la première fois la liaison de communication par fibre optique OAM à seule travée sans relais sur 100 km. Seuls deux modules d’égalisation MIMO 4X4 sur cette liaison ont permis de réaliser un multiplexage par division modale de 8 canaux en mode OAM ; chaque canal modal transmet simultanément 10 signaux optiques à multiplexage par division de longueur d’onde/multiplexage par polarisation/modulation de phase en quadrature (QPSK) pleinement compatibles avec les technologies de communication par fibre optique existantes, ce qui a permis de réaliser ainsi la transmission parallèle de 80 signaux optiques par une seule fibre, avec une capacité totale de transmission jusqu’à 2,56 Tbit/s, une efficacité spectrale de 10,24 bit/(s•Hz) et un produit capacité-distance jusqu’à 256 (Tbit/s)·km. Toutes ces réalisations constituent le nouveau record actuel dans la communication par fibre optique OAM.

Avec la proposition de la fibre OAM à faible perte et à très faible diaphonie intermode, la technologie de multiplexage par division modale OMO basée sur une très faible diaphonie intermode et 4*4MIMO modulaires a montré un potentiel énorme pour l’amélioration de la capacité d’une seule fibre optique, et il s’agit d’une solution préférée pour le nouveau système de communication de la prochaine génération.

Depuis plus de 30 ans, en s’axant toujours sur les technologies clés et adhérant à l’innovation indépendante, YOFC est arrivée à trouver une voie de développement « introduction-assimilation-absorption -réinnovation ». Moyennant la construction d’un système d’innovation indépendante durant plusieurs années, YOFC possède le seul laboratoire clé national dans l’industrie des fibres optiques et câbles optiques, et est également la seule entreprise qui a remporté le deuxième prix national du progrès scientifique et technologique à trois reprises dans ce secteur. L’entreprise a parfaitement maîtrisé les technologies clés et a ainsi réalisé une transformation parfaite de « suiveur de l’industrie » au « leader de l’industrie », et dirige dès lors le développement sectoriel.

En adhérant à sa mission « Liaison Intelligente, Meilleure Vie », YOFC continuera à prendre l’innovation comme la force motrice n° 1, à accumuler des connaissances, technologies et équipements plus avancés pour le développement de l’industrie des fibres optiques et câbles optiques de notre pays, et à entraîner le progrès technologique global sectoriel, pour jouer un rôle positif afin que l’industrie de communication optique de notre pays « évolue d’une grande industrie à une industrie puissante, et devienne une industrie avancée dans le monde entier », et pour déployer des efforts inlassables visant à construire un pays puissant dans le domaine technologique au niveau mondial.