Et forskerhold fra Network Research Institute of Japans National Institute of Information and Communication Technologies (NICT) har opnået en ny verdensrekord i båndbredde på 1,53 Pbit/s på en optisk fiber med standarddiameter. Det betyder, at global internettrafik kan passe ind i det.
Et lignende fremskridt blev rapporteret for en halv måned siden: en båndbredde på 1,84 Pbit/s blev opnået med en enkelt laser og en enkelt optisk chip, en værdi højere end den, der opnås af NICT'er, men problemet er, at det stadig er eksperimentelt. Fotoniske chips i designfasen, derfor kan denne NTIC-forskning implementeres tidligere.
01
Multiplexing-teknologi: opnå rekord båndbredde på 1,53 Pbit/s
Forskerne opnåede en båndbredde på cirka 1,53 Pbit/s ved at kode information ved 55 forskellige optiske frekvenser (en teknik kendt som multipleksing). Det er nok båndbredde til at transportere al verdens internettrafik (anslået til mindre end 1 Pbit/s) over et enkelt fiberoptisk kabel: en million gange mere effektiv end Gbit-forbindelse (i bedste tilfælde), som den gennemsnitlige person har.
Teknologien virker ved at drage fordel af forskellige frekvenser af lys over hele spektret. Da hver "farve" i spektret (synlig og usynlig) har sin egen frekvens: I modsætning til alle andre frekvenser kan den bære sin egen uafhængige informationsstrøm. Forskerne formåede at låse op for en spektral effektivitet på 332 bit/s/Hz (bit pr. sekund pr. Hertz); dette er tre gange højere end dets tidligere bedste forsøg i 2019 – sidstnævnte opnåede en spektral effektivitet på 105 bit/s/Hz.
02
Eksperimentel opsætning: C-bånds informationstransmission ved 184 forskellige bølgelængder
Forskerne formåede at transmittere C-båndsinformation på tværs af 184 forskellige bølgelængder: Disse uafhængige, ikke-overlappende frekvenser bruges til at transmittere information samtidigt i det fiberoptiske kabel. Lyset er moduleret til at transmittere 55 separate strømme (mønstre) af data, før det sendes ned i det fiberoptiske kabel. Når den først er moduleret (som de fleste fiberoptiske kabler, der i øjeblikket er installeret), kræver det en glaskerne til at bære alle data. Efterhånden som data sendes (der dækker 184 bølgelængder og 55 tilstande), afkoder modtageren de forskellige bølgelængder og tilstande for at indsamle sine data. I forsøget blev afstanden mellem afsender og modtager sat til 25,9 km.
①Optisk kamkilde: 184 bærere genereres i en optisk kamkilde. ②Signalmodulation. Bærebølgen er moduleret med 16 QAM og polarisationsmultipleksede signaler. ③ Parallel signalgenerering. Signaler for hver tilstand forgrenes, og vejforsinkelser anvendes for at simulere uafhængige datastrømme. ④-multiplekser. Hvert signal konverteres til en anden rumlig tilstand og sendes til en 55-modes fiber. ⑤ 55 mode fiber. Signalet forplanter sig i en 25,9 kilometer lang mode 55 fiber. ⑥ Demultiplexer-tilstand. Ved modtageren adskilles signalet fra hver rumlig tilstand og konverteres til den grundlæggende tilstand. ⑦ Højhastigheds parallel modtager. Det mode-demultipleksede signal bliver bølgelængde-demultiplekset af et filter og konverteret til et elektrisk signal af en parallel kohærent modtager. ⑧ Offline signalbehandling. MIMO-behandling for at eliminere signalinterferens under fiberudbredelse.
Forsøgsresultaterne viser, at selvom datahastigheden falder en smule ved den lange bølgelængdeende af C-båndet (omkring 1565 nm), opnås en stabil og næsten ensartet datahastighed i andre bølgelængdeområder, der når i alt 1,53 Pbit/s efter fejlen. rettelse
Indlægstid: 18. november 2022
