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光纖通訊速率破紀錄!每秒能傳1.84Pbit,相當於目前全球網路總流量的2倍

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現在,光纖資訊傳輸能快到什麼程度??63d0dcd578b7af522a862e101649805c

 

 

現在,光纖資訊傳輸能快到什麼程度? 最新研究顯示,科學家們又在光纖通訊的速度上取得了重大突破: 

他們在約8公里長的光纖上,成功完成了1.84Pbit/s的傳輸速率。 

每秒1.84Pbit,是個什麼概念? 

這相當於每秒可以傳輸約236個1TB硬碟的資料;同時也相當於NASA等重量級科學研機構私人網路路速度的20多倍。 

Phys.org指出,這還相當於目前全球網路總流量的2倍!

在今年5月份,光纖通訊的速度才剛剛被刷新過一次,從每秒Tbit的量級上升到了Pbit量級——達到1.02 Pbit/s。(1Pbit=1024Tbit)而現在,這項紀錄再度被刷新,背後的團隊來自丹麥哥本哈根大學和瑞典查爾姆斯理工大學。 

值得注意的是,他們是世界上第一個僅用「單個雷射器+單個光學晶片」,就能做到每秒傳送速率超過1Pbit的團隊。 

截至目前,相關成果論文已經登上了Nature旗下的光學類頂刊:Nature Photonics。

光纖通訊速率破紀錄!每秒能傳1.84Pbit,相當於目前全球網路總流量的2倍

這項成果在Hacker Newer社群上也引起了眾多網友的關注。 

有人表示: 

這可能會引導出一種全新的快取形式,資料將不斷圍繞著一圈光纖飛速傳播。隨著相關光學感測器越來普及、越來越越便宜,當前未被使用的暗光纖將派上用場。

光纖通訊速率破紀錄!每秒能傳1.84Pbit,相當於目前全球網路總流量的2倍

定制光學晶片,大幅提升傳播速度

本研究涉及的主要領域就是光纖通訊。 

在這裡先來說說光纖通訊系統基本組成,它包括:光訊號發射器、光訊號接收器、光纖、光纜,還有中繼器等。  

而在此研究中,最值得拿來說的,就是光訊號發射器部分的光源。(光訊號發射器由光源、驅動器和調變器組成) 

研究人員專門設計定製出了一種光學晶片,它能把來自紅外線雷射器的光轉換成由許多顏色組成的彩虹光譜。

不同顏色光的頻率不同。 

因此,經此晶片處理後,單一雷射的一個頻率(顏色)甚至可以變出上百種頻率(顏色)。

光纖通訊速率破紀錄!每秒能傳1.84Pbit,相當於目前全球網路總流量的2倍

而且透過人為操控,這些新產生顏色的頻率差距都是固定的,很像梳子上的齒。

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於是對這樣的光譜,人稱:光學頻率梳 (Frequency comb,簡稱頻率梳)。 

這個頻率梳有兩大明顯優勢: 

一是作為光波傳輸的源頭,這些梳狀結構很適合波長分波多工(WDM),資料會被調變到每個梳狀線上,然後被同時傳輸。 

由於每個單色光之間的頻率和頻率差都是固定的,所以也不用擔心一下子傳這麼多資料,會引起混亂。 

而如果直接用單一雷射二極體的陣列作為光源,不僅需要更多硬體,而且每個雷射器的頻率容易隨機漂移,造成資料間的串擾。 

其二,所有這些生成的光都是相干的,這使得不同通道之間還可以聯合進行數位訊號處理。 

所以總而言之,用頻率梳充當光源,不僅可以同時傳送多組互相不干擾的資料,而且還能聯合處理數位訊號,最終大大加快了資料傳輸速率。 

為了測試種方案的實際效果,研究者們在一條光纖上進行了實驗。 

這條光纖長7.9公里,有37芯、223個頻率通道。 

研究人員對所得資料分析計算後得出,在這條光纖上的資訊傳輸速率達到了1.84Pbit/s。

光纖通訊速率破紀錄!每秒能傳1.84Pbit,相當於目前全球網路總流量的2倍

本文的共同一作,Oxenløwe教授指出: 

這個解決方案是可擴充的。

可以透過技術手段,創建更多頻率,而且可以在較小的副空間上先梳理不同的同頻,再將其進行光學放大,有效解決儲存空間和傳輸效率的問題。

研究團隊簡介

本研究由丹麥哥本哈根大學尼爾斯·波耳研究所和丹麥技術大學(DTU)的團隊主導,瑞典查爾姆斯理工大學的學者們也參與了研究。 

尼爾斯·波耳(量子理論創始人之一)研究所成立於1921年,目前的研究領域涉及天體物理學、生物物理學、電子科學,和量子物理學等。 

論文的共同一作有3位,分別為:A. A. Jørgensen,和D. Kong和L. K. Oxenløwe。 

L. K. Oxenløwe,現任丹麥技術大學光子通訊技術教授,並兼任丹麥光通訊用矽光子學(SPOC)研究中心的負責人。

光纖通訊速率破紀錄!每秒能傳1.84Pbit,相當於目前全球網路總流量的2倍

1996年至2002年間,Oxenløwe先後在哥本哈根大學獲得了物理學以及天文學學士和理學碩士學位,後在丹麥技術大學獲得博士學位。他的主要研究領域包括光纖通訊、量子糾纏、量子運算等。 

A. A. Jørgensen和D. Kong目前都是尼爾斯·波耳研究所的研究員。 

論文連結:

資料來源:

 

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