丹麥和瑞典的研究人員表示，單個光源每秒傳輸的數據達到1.8 PB，突破了數據傳輸的記錄。這一成果將有助于開發高效節能光發射機，從而減少互聯網和其他數據密集型系統的碳足跡。

  該破紀錄的光源是一種光學芯片，它使用來自單個紅外激光器的光來產生彩虹般的頻率光譜—稱為頻率梳的裝置。在最新的研究中，丹麥技術大學 Leif Katsuo Oxenl?we 領導的研究團隊表明，由Victor Torres 公司和瑞典查爾姆斯理工大學同事開發的芯片具有非凡的數據承載能力。

圖1 藝術家對新光源的印象

  為了創建頻率梳，Oxenl?we 和他的同事將一束激光注入稱為氮化硅環形諧振器的組件中。當諧振器振蕩時，它輸出一系列有一定離散間隔的新頻率，這些頻率形成梳子的線或齒。

  然后，研究團隊將梳狀頻譜的功率分成 37 個部分，將總功率的 1/37 分配給每個輸出。在使用光纖放大器放大輸出后，單獨的頻率線被分離并調制用來傳輸數據。然后，攜帶數據的梳齒被重新合并在一起，重新放大以補償調制造成的損失，并向下發送一條“空分復用”37 芯的光纖。最后，在光纖的另一端，分離并檢查信道以確保數據的傳輸。

  擴大規模將可能實現 100 Pbits/s 的傳輸

  在他們的實驗中，研究人員發現該源實現了每秒傳輸 1.8 PB(或 18 億千兆比特)的數據。丹麥大學物理學家兼光子通信技術教授 Oxenl?we 解釋說：“這是研究人員首次研究單個頻率梳可以攜帶多少數據，同時考慮將其傳輸到許多并行信道，如波長和空間信道”。

  該團隊的理論分析表明，該系統是可擴展的，它不僅可以創建許多頻率，還可以將這些頻率分成許多空間副本，然后將它們進行光學放大，使它們成為傳輸數據的并行源，因此，這項的新紀錄只是一個下限，而不是上限。

  Oxenl?we 表示，由于電纜中有更多的平行光纖，或光纖中有多個芯，該技術將支持實現比現有實驗高 100 倍的數據傳輸速度—如果我們使用幾千根光纖，那也就意味著傳輸速率將達到100 Pbit/s。他指出，所有這些頻率都是彼此相干的，并且它們之間會有固定的間隔，這對數據傳輸非常有用。

  更節能的光通信發射器

  包含數千根光纖的電纜已經上市，通常用于在數據中心周圍的大量數據傳輸。 Oxenl?we 說，這使得擴展到這樣的超高速率變得現實。更重要的是，所有這些光纖都可以從單一光源獲得光，從而消除了使用當前最先進的商業設備傳輸數據所需的數千個激光器。

  Oxenl?we 說“到目前為止，頻率梳的力量和潛力遠遠超出了許多梳子愛好者的夢想”。 “如今，我們可以設計出更節能的光通信發射機。”

  Oxenl?we 還指出，之前的演示已經成功地實現高達 10 Pbit/s 的速率傳輸數據，這也是第一次傳輸數據所需的基本光全部來自基于單個芯片的光源。“這項研究對于未來光通信系統中的發射機和接收機，將激光器、諧振器、調制器和電子電路集成在同一芯片上將非常有用，同時，找到實現這一目標的最佳方法也將非常重要。”

  該項研究工作發表在《自然光子學》上。

  信息來源：Nature Photonics