Výskumný tím z Národného inštitútu informačných a komunikačných technológií (NICT) Japonského inštitútu pre výskum siete dosiahol nový svetový rekord šírky pásma 1,53 Pbit/s na optickom vlákne so štandardným priemerom. To znamená, že sa doň zmestí globálna internetová prevádzka.
Podobný pokrok bol hlásený pred pol mesiacom: šírka pásma 1,84 Pbit/s bola dosiahnutá s jediným laserom a jedným optickým čipom, čo je hodnota vyššia ako hodnota dosiahnutá NICT, ale problém je, že je stále experimentálny. Fotonické čipy sú v štádiu návrhu, preto je možné tento výskum NTIC realizovať skôr.
01
Technológia multiplexovania: dosahujte rekordnú šírku pásma 1,53 Pbit/s
Výskumníci dosiahli šírku pásma približne 1,53 Pbit/s kódovaním informácií na 55 rôznych optických frekvenciách (technika známa ako multiplexovanie). To je dostatočná šírka pásma na prenos celého svetového internetového prenosu (odhadom menej ako 1 Pbit/s) cez jediný optický kábel: miliónkrát efektívnejšie ako Gbit pripojenie (v najlepšom prípade), ktoré má priemerný človek.
Technológia funguje tak, že využíva výhody rôznych frekvencií svetla v celom spektre. Keďže každá „farba“ v spektre (viditeľná a neviditeľná) má svoju vlastnú frekvenciu: na rozdiel od všetkých ostatných frekvencií môže niesť svoj vlastný nezávislý tok informácií. Výskumníkom sa podarilo odomknúť spektrálnu účinnosť 332 bitov/s/Hz (bitov za sekundu na Hertz); to je trikrát viac ako jeho predchádzajúci najlepší pokus v roku 2019 – ten dosiahol spektrálnu účinnosť 105 bitov/s/Hz.
02
Experimentálne nastavenie: Prenos informácií v pásme C pri 184 rôznych vlnových dĺžkach
Výskumníkom sa podarilo preniesť informácie o pásme C cez 184 rôznych vlnových dĺžok: tieto nezávislé, neprekrývajúce sa frekvencie sa používajú na súčasný prenos informácií v rámci kábla z optických vlákien. Svetlo je modulované tak, aby prenášalo 55 samostatných prúdov (vzorov) údajov pred odoslaním po kábli z optických vlákien. Po modulácii (ako väčšina v súčasnosti nasadených káblov z optických vlákien) vyžaduje sklenené jadro na prenášanie všetkých údajov. Pri odosielaní údajov (pokrývajúce 184 vlnových dĺžok a 55 režimov) prijímač dekóduje rôzne vlnové dĺžky a režimy, aby zozbieral svoje údaje. V experimente bola vzdialenosť medzi vysielačom a prijímačom nastavená na 25,9 km.
①Zdroj optického hrebeňa: V zdroji optického hrebeňa sa generuje 184 nosičov. ② Modulácia signálu. Nosná je modulovaná 16 QAM a polarizačnými multiplexovanými signálmi. ③ Generovanie paralelného signálu. Signály pre každý režim sú rozvetvené a na simuláciu nezávislých dátových tokov sa aplikujú oneskorenia cesty. ④ multiplexor režimu. Každý signál je konvertovaný do iného priestorového režimu a poslaný do 55-módového vlákna. ⑤ Vlákno v režime 55. Signál sa šíri v 25,9 kilometra dlhom móde 55 vlákna. ⑥ Režim demultiplexora. Na prijímači je signál z každého priestorového režimu oddelený a konvertovaný do základného režimu. ⑦ Vysokorýchlostný paralelný prijímač. Demultiplexovaný signál v režime je demultiplexovaný pomocou filtra a konvertovaný na elektrický signál pomocou paralelného koherentného prijímača. ⑧ Offline spracovanie signálu. MIMO spracovanie na elimináciu rušenia signálu počas šírenia vlákna.
Experimentálne výsledky ukazujú, že aj keď rýchlosť prenosu dát mierne klesá na konci dlhej vlnovej dĺžky C-pásma (okolo 1565 nm), stabilná a takmer rovnomerná rýchlosť prenosu dát sa získa v iných oblastiach vlnových dĺžok a dosahuje celkovo 1,53 Pbit/s po chyba. korekcia
Čas odoslania: 18. novembra 2022
