單光源打破了數據傳輸速率的記錄

  丹麥和瑞典的研究人員表示，單個(gè)光源每秒傳輸的數據達到1.8 PB，突破了數據傳輸的記錄。這一成果將有助于開(kāi)發(fā)高效節能光發(fā)射機，從而減少互聯(lián)網(wǎng)和其他數據密集型系統的碳足跡。

  該破紀錄的光源是一種光學(xué)芯片，它使用來(lái)自單個(gè)紅外激光器的光來(lái)產(chǎn)生彩虹般的頻率光譜—稱(chēng)為頻率梳的裝置。在最新的研究中，丹麥技術(shù)大學(xué) Leif Katsuo Oxenl?we 領(lǐng)導的研究團隊表明，由Victor Torres 公司和瑞典查爾姆斯理工大學(xué)同事開(kāi)發(fā)的芯片具有非凡的數據承載能力。

圖1 藝術(shù)家對新光源的印象

  為了創(chuàng )建頻率梳，Oxenl?we 和他的同事將一束激光注入稱(chēng)為氮化硅環(huán)形諧振器的組件中。當諧振器振蕩時(shí)，它輸出一系列有一定離散間隔的新頻率，這些頻率形成梳子的線(xiàn)或齒。

  然后，研究團隊將梳狀頻譜的功率分成 37 個(gè)部分，將總功率的 1/37 分配給每個(gè)輸出。在使用光纖放大器放大輸出后，單獨的頻率線(xiàn)被分離并調制用來(lái)傳輸數據。然后，攜帶數據的梳齒被重新合并在一起，重新放大以補償調制造成的損失，并向下發(fā)送一條“空分復用”37 芯的光纖。最后，在光纖的另一端，分離并檢查信道以確保數據的傳輸。

  擴大規模將可能實(shí)現 100 Pbits/s 的傳輸

  在他們的實(shí)驗中，研究人員發(fā)現該源實(shí)現了每秒傳輸 1.8 PB(或 18 億千兆比特)的數據。丹麥大學(xué)物理學(xué)家兼光子通信技術(shù)教授 Oxenl?we 解釋說(shuō)：“這是研究人員首次研究單個(gè)頻率梳可以攜帶多少數據，同時(shí)考慮將其傳輸到許多并行信道，如波長(cháng)和空間信道”。

  該團隊的理論分析表明，該系統是可擴展的，它不僅可以創(chuàng )建許多頻率，還可以將這些頻率分成許多空間副本，然后將它們進(jìn)行光學(xué)放大，使它們成為傳輸數據的并行源，因此，這項的新紀錄只是一個(gè)下限，而不是上限。

  Oxenl?we 表示，由于電纜中有更多的平行光纖，或光纖中有多個(gè)芯，該技術(shù)將支持實(shí)現比現有實(shí)驗高 100 倍的數據傳輸速度—如果我們使用幾千根光纖，那也就意味著(zhù)傳輸速率將達到100 Pbit/s。他指出，所有這些頻率都是彼此相干的，并且它們之間會(huì )有固定的間隔，這對數據傳輸非常有用。

  更節能的光通信發(fā)射器

  包含數千根光纖的電纜已經(jīng)上市，通常用于在數據中心周?chē)拇罅繑祿鬏敗?Oxenl?we 說(shuō)，這使得擴展到這樣的超高速率變得現實(shí)。更重要的是，所有這些光纖都可以從單一光源獲得光，從而消除了使用當前最先進(jìn)的商業(yè)設備傳輸數據所需的數千個(gè)激光器。

  Oxenl?we 說(shuō)“到目前為止，頻率梳的力量和潛力遠遠超出了許多梳子愛(ài)好者的夢(mèng)想”。 “如今，我們可以設計出更節能的光通信發(fā)射機?！?

  Oxenl?we 還指出，之前的演示已經(jīng)成功地實(shí)現高達 10 Pbit/s 的速率傳輸數據，這也是第一次傳輸數據所需的基本光全部來(lái)自基于單個(gè)芯片的光源?！斑@項研究對于未來(lái)光通信系統中的發(fā)射機和接收機，將激光器、諧振器、調制器和電子電路集成在同一芯片上將非常有用，同時(shí)，找到實(shí)現這一目標的最佳方法也將非常重要?！?

  該項研究工作發(fā)表在《自然光子學(xué)》上。

  信息來(lái)源：Nature Photonics