ICCSZ讯 光孤子是特殊的波包,它们在不改变形状的情况下传播。它们在自然界中无处不在,并且发生在等离子体物理学中,水波发生在生物系统中。虽然孤立子也存在于20世纪80年代在贝尔实验室发现的光纤中,但迄今为止技术的应用受到限制。虽然研究人员研究了它们在光通信中的应用,但最终这种方法被放弃 现在,KIT光子学和量子电子学院(IPQ)研究小组和微结构技术研究所(IMT)与EPFL光子学和量子测量实验室(LPQM)的合作表明,孤子可能会卷土重来:而不是使用一串光纤中的孤子脉冲,它们在紧凑的氮化硅光学微谐振器中产生连续循环的光孤子。这些连续循环的孤子导致宽带光学频率梳。两个这样的叠加频率梳在179个波长信道上实现了大规模并行数据传输,数据速率超过每秒50太比特 - 这是频率梳的记录。这项工作发表在自然。
约翰霍尔和西奥多W.H?nsch于2005年获得诺贝尔物理学奖的光学频率梳由大量相邻光谱线组成,这些光谱线在规则的等距网格上对齐。传统上,频率梳用作频率测量的高精度光学参考。所谓的克尔频率梳的发明,其特征在于大的光学带宽和通信的最佳线间距,使得频率梳同样非常适合于数据传输。每条单独的谱线可用于传输数据信号。
在他们的实验中,KIT和EPFL的研究人员在光子芯片上使用了光学氮化硅微谐振器,可以很容易地集成到紧凑的通信系统中。对于通信演示,使用两个交错频率梳来在179个单独的光载波上发送数据,这些载波完全覆盖光通信C和L频带,并允许在75千米的距离上传输55太比特/秒的数据速率。“这相当于超过50亿个电话或超过200万个高清电视频道。这是使用芯片格式的频率梳源达到的最高数据速率,”KIT教授Christian Koos解释说。
这些部件有可能大大降低通信系统中光源的能耗。研究人员工作的基础是在低损耗光学氮化硅微谐振器中产生的孤子。在这些中,2014年由Kippenberg的EPFL实验室首次产生了光孤子状态。“由于微谐振器中光场强度高,非孤子形成孤子”Kippenberg解释道。微谐振器仅通过连续波激光器泵浦,通过孤子,产生数百个新的等距激光线。氮化硅集成光子芯片在EPFL的微纳米技术中心(CMi)中生长和制造。同时,来自LPQM的创业公司,LiGenTec SA,
该工作表明,微谐振器孤子频率梳源可以显着提高光通信中波分复用(WDM)技术的性能。WDM允许通过在单个光波导上使用多个独立数据信道来传输超高数据速率。为此,信息在不同波长的激光上编码。对于相干通信,微谐振器孤子频率梳源不仅可以用于发射机,还可以用于WDM系统的接收机侧。梳状源极大地提高了各个系统的可扩展性,并实现了与光的高度并行相干数据传输。据Christian Koos称,这是迈向未来petabit网络的高效芯片级收发器的重要一步。