单光源打破了数据传输速率的记录

  丹麦和瑞典的研究人员表示，单个光源每秒传输的数据达到1.8 PB，突破了数据传输的记录。这一成果将有助于开发高效节能光发射机，从而减少互联网和其他数据密集型系统的碳足迹。

  该破纪录的光源是一种光学芯片，它使用来自单个红外激光器的光来产生彩虹般的频率光谱—称为频率梳的装置。在最新的研究中，丹麦技术大学 Leif Katsuo Oxenl?we 领导的研究团队表明，由Victor Torres 公司和瑞典查尔姆斯理工大学同事开发的芯片具有非凡的数据承载能力。

图1 艺术家对新光源的印象

  为了创建频率梳，Oxenl?we 和他的同事将一束激光注入称为氮化硅环形谐振器的组件中。当谐振器振荡时，它输出一系列有一定离散间隔的新频率，这些频率形成梳子的线或齿。

  然后，研究团队将梳状频谱的功率分成 37 个部分，将总功率的 1/37 分配给每个输出。在使用光纤放大器放大输出后，单独的频率线被分离并调制用来传输数据。然后，携带数据的梳齿被重新合并在一起，重新放大以补偿调制造成的损失，并向下发送一条“空分复用”37 芯的光纤。最后，在光纤的另一端，分离并检查信道以确保数据的传输。

  扩大规模将可能实现 100 Pbits/s 的传输

  在他们的实验中，研究人员发现该源实现了每秒传输 1.8 PB(或 18 亿千兆比特)的数据。丹麦大学物理学家兼光子通信技术教授 Oxenl?we 解释说：“这是研究人员首次研究单个频率梳可以携带多少数据，同时考虑将其传输到许多并行信道，如波长和空间信道”。

  该团队的理论分析表明，该系统是可扩展的，它不仅可以创建许多频率，还可以将这些频率分成许多空间副本，然后将它们进行光学放大，使它们成为传输数据的并行源，因此，这项的新纪录只是一个下限，而不是上限。

  Oxenl?we 表示，由于电缆中有更多的平行光纤，或光纤中有多个芯，该技术将支持实现比现有实验高 100 倍的数据传输速度—如果我们使用几千根光纤，那也就意味着传输速率将达到100 Pbit/s。他指出，所有这些频率都是彼此相干的，并且它们之间会有固定的间隔，这对数据传输非常有用。

  更节能的光通信发射器

  包含数千根光纤的电缆已经上市，通常用于在数据中心周围的大量数据传输。 Oxenl?we 说，这使得扩展到这样的超高速率变得现实。更重要的是，所有这些光纤都可以从单一光源获得光，从而消除了使用当前最先进的商业设备传输数据所需的数千个激光器。

  Oxenl?we 说“到目前为止，频率梳的力量和潜力远远超出了许多梳子爱好者的梦想”。 “如今，我们可以设计出更节能的光通信发射机。”

  Oxenl?we 还指出，之前的演示已经成功地实现高达 10 Pbit/s 的速率传输数据，这也是第一次传输数据所需的基本光全部来自基于单个芯片的光源。“这项研究对于未来光通信系统中的发射机和接收机，将激光器、谐振器、调制器和电子电路集成在同一芯片上将非常有用，同时，找到实现这一目标的最佳方法也将非常重要。”

  该项研究工作发表在《自然光子学》上。

  信息来源：Nature Photonics