研究人員使用現有光纖纜線，實現了每秒 301 太位元 (Tbps) 的數據傳輸速率，相當於在一秒鐘內透過網際網路傳輸 1,800 部 4K 電影。
科學家們首次利用以前沒有被利用的不穩定傳輸頻段，將光纖資料傳輸速度提升到是平均固定寬頻線路的 120 萬倍。
研究人員使用每秒 301 太位元 (Tbps) 的速度實現了這一突破，相當於在一秒鐘內透過網際網路傳輸 1,800 部 4K 電影。根據 Speed Test 的資料，相比之下，美國的固定寬平均頻速度為 242.38 Mbps。
他們透過向管狀玻璃纖維發送紅外線來實現這種驚人的速度 —— 這基本上就是光纖寬頻的工作原理。 但他們利用了一個從未在商業系統中使用過的一種稱為「E 波段」的光譜段，並使用了新的客製化設備。
研究小組表示，測試結果於3月發表在英國工程技術學會(IET)上，他們還在2023年10月的格拉斯哥歐洲光學通信會議(ECOC)上展示了這項研究——但論文尚未公開。
光纖連接的新領域
所有商業光纖連接都是透過電磁光譜中的C波段和L波段的紅外線在電纜中傳輸資料——用於網際網路連接的特定紅外區域波長範圍在1,260到1,675奈米(nm)之間。而可見光在光譜上的波長範圍大約在400nm到700nm之間。
C波段和L波段波長範圍在1,530nm到1,625nm之間，在商業連接中被普遍使用，因為它們最穩定，也就是說在傳輸過程中資料損失最少。但科學家推測，總有一天由於流量的激增，這兩個頻段將變得擁擠，屆時就需要額外的傳輸頻段來增加容量。
緊鄰C波段、波長範圍1,460nm到1,530nm的S波段已在一種稱為「波長分波多工」(WDM)的系統中與另外兩個頻段一起商業使用，透過同時利用這三個頻段實現更高的速度。
然而，科學家們之前從未能模擬E帶連接，因為該頻段的資料損失率極高——大約是C波段和L波段的5倍。
具體來說，光纖電纜容易受到羥基(OH)分子的干擾，這些分子可能透過製造或自然環境進入光纖管道並干擾連接。E 波段被稱為「水峰」波段，因為該區域的紅外線會被 OH 分子吸收，導致極高的傳輸損耗。
穩定「水峰」頻段的連接
在這項最新研究中，科學家們建造了一個使 E 波段傳輸穩定的系統。他們使用 E 波段和相鄰的 S 波段，成功展示了高速穩定的資料傳輸。
為了在這個電磁頻譜區域保持穩定的連接，研究人員創建了兩種稱為「光學放大器」和「光學增益等化器」的新設備。前者有助於放大訊號，後者則監控每個波長通道並在需要時調整振幅。他們將這些設備部署在光纖電纜中，以確保紅外線能夠在不受這些頻段通常存在的不穩定性和損失的情況下傳輸資料。
英國阿斯頓大學電子和電腦工程教授、該專案的研究人員之一伊恩·菲力浦斯 (Ian Phillips) 表示：「過去幾年，阿斯頓大學一直在開發可以在 E 波段運作的光學放大器，該頻段與電磁頻譜中的 C 波段相鄰，但寬度大約是C波段的3倍。 在我們開發出這種裝置之前 ，沒有人能夠以受控的方式正確模擬 E 波段通道。」
儘管 301 Tbps 的速度已經非常快，但近年來其他科學家也利用光纖連接實現了更快的速度。例如，日本資訊通信研究機構 (NICT) 的一個團隊在 2023 年 11 月創造了每秒 22.9 Petabits 的世界紀錄，比阿斯頓大學團隊做到的速度快 75 倍。他們使用了 WDM 技術，但沒有使用 E 波段的波長。他們在13公里的距離內展示了這種高速連接。