国外团队成功实现1.84 PB/s的单光纤传输速率新纪录

2022-10-25 14:15

近日，来自丹麦技术大学（DTU）和位于瑞典哥德堡的查尔默斯理工大学的研究人员宣布，他们使用通过单根光纤电缆连接的单个光子芯片，成功实现了1．84Pbit／s的数据传输速率。该研究成果最近发表在最近一期的《自然·光子学》（Nature Photonics）上。

据悉，这支国际团队成功地利用一个光源在一根37芯、跨距长达7．9公里（4．9英里）长的光纤上创下了这一新纪录。该光源是一个定制设计的频率梳环谐振器，可以使用来自单个红外激光器的光来输出多种颜色的彩虹光谱（即多种频率），并能够产生223个波长通道（相当于37条线路产生了223个数据块）。而相比之下，今天一个同等的系统通常需要超过1000个激光器，这也就标志着互联网传输系统的尺寸和功耗的显著降低。

研究团队介绍称，这一突破创造了使用单个计算机芯片通过光缆传输数据的新纪录，有望催生性能更优异的芯片，从而降低能源成本，增加带宽。另外，小型化也成为了一大关键突破——研究团队推测，如果系统的尺寸被改进成像小型服务器一样，那么可以传输的数据量，相当于目前8251个火柴盒大小的设备所传输的数据量。

目前，全球的互联网流量平均为1Pbit／s，而上述系统传输的流量几乎已经达到了这个数字的两倍。研究人员表示：“我们还提出了一项理论分析，表明在大规模并行空间和波长复用数据传输系统中，单个芯片级光源将有望支持100Pbit／s的传输速率。我们的发现可能标志着未来通信系统设计的转变，特别是高效的发射器和接收器。”

查尔默斯理工大学的Victor Torres－Company教授指出：“这种芯片的特殊之处就在于，它产生的频率梳（frequency comb）具有光纤通信的理想特性——它具有足够高的光功率，并覆盖了先进光通信中非常关键的位于光谱区域内的宽带宽。”

研究人员表示，该光源的一些特征参数的实现是偶然的，而不是设计好的。经过不懈的努力，该团队最终有能力对这一过程进行逆向工程，并为电信领域的目标应用上实现高重现性的微梳。

丹麦技术大学光通信硅光子学卓越中心（SPOC）主任Leif Katsuo Oxenl?we教授表示：“我们的计算表明，使用Chalmers理工大学制造的单芯片和单激光器，我们将能够传输高达100Pbit／s的数据。”

他补充称：“我们的解决方案提供了一种潜力，可以取代位于互联网枢纽和数据中心的数十万个激光器，以往这些激光器消耗了大量电力并产生许多热量。如今，我们有机会为实现更打造低碳环保的互联网运行环境做出贡献。”

Leif Katsuo Oxenl?we教授还指出：“当前，全世界都在努力将激光源集成到光学芯片中，我们也在为此努力。我们在芯片中集成的组件（即激光、梳形芯片、数据调制器和任何放大器元件）越多，整个发射器的效率就越高。它将是一个非常高效的数据信号光学发射器。”