Photo: University College London

倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)的一個(gè)研究小組記錄了世界上最快的數(shù)據(jù)傳輸速度，使用16.8 THz的帶寬達(dá)到了每秒178兆兆位(即每秒178,000,000兆位)。這是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的一項(xiàng)記錄，是目前使用的任何系統(tǒng)的兩倍。他們成功的關(guān)鍵是在16.8太赫茲的光譜范圍內(nèi)傳輸它，這是商用范圍內(nèi)最寬范圍的兩倍多。

據(jù)悉，研究小組的目標(biāo)是擴(kuò)大目前已安裝光纖網(wǎng)絡(luò)的容量，以滿足Zoom會(huì)議、流媒體視頻和云計(jì)算對(duì)更多帶寬的需求。在城市地區(qū)，安裝新光纖電纜的的成本每公里超50萬(wàn)美元。因此，通過(guò)安裝新的光發(fā)射器、放大器和接收器來(lái)升級(jí)已經(jīng)在地下的光纖傳輸可以節(jié)省大量資金。但這需要新一代的光電子技術(shù)。

在過(guò)去的幾年里，新一代光纖一直在開發(fā)中，它通過(guò)單光纖在多個(gè)路徑上傳輸信號(hào)，從而有望實(shí)現(xiàn)更高的容量。這種方法被稱為空分復(fù)用（spatial division multiplexing），已經(jīng)在多芯光纖、多模式通過(guò)單個(gè)纖芯或在多個(gè)光纖中組合多個(gè)模式中得到了驗(yàn)證。它已經(jīng)證明了單纖維的記錄容量，但這項(xiàng)技術(shù)還不成熟，需要昂貴的新纖維鋪設(shè)，提高已經(jīng)埋在地下的纖維的容量會(huì)更快、更便宜。

UCL講師Lidia Galdino說(shuō)，“根本的問(wèn)題在于我們可以通過(guò)安裝的光纖獲得多少帶寬”，她領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)包括了設(shè)備制造商Xtera和日本電信公司KDDI的工程師。作為baseline，他們測(cè)試了康寧公司（Corning Inc.）的SMF-28ULL（超低損耗）光纖，這種光纖自2007年開始上市。對(duì)于純硅芯，其衰減在1550納米最小損耗波長(zhǎng)下不超過(guò)0.17 dB/km，接近理論極限。它可以通過(guò)一系列每隔125公里間隔的放大器，攜帶100千兆/秒的信號(hào)超過(guò)1000公里。

通常，這種長(zhǎng)距離光纖系統(tǒng)在波長(zhǎng)為1530到1565nm的C波段工作。其中一些還可以在1568到1605nm的L波段工作，其中最著名的是世界上容量最大的海底電纜13000公里太平洋光纜，每對(duì)光纖的標(biāo)稱容量為24000千兆比特/秒。這兩個(gè)波段都使用了發(fā)展良好的摻鉺光纖放大器，但這大約是其光譜范圍的極限。

為了覆蓋更廣的光譜范圍，UCL在較短的波長(zhǎng)S波段增加了1484到1520nm的基本波長(zhǎng)，這就需要使用新的放大器來(lái)放大這些波長(zhǎng)。因?yàn)橹挥袃蓚€(gè)銩放大器可用，他們還增加了Raman-effect光纖放大器來(lái)平衡該波段的增益，并且使用廉價(jià)的半導(dǎo)體光放大器來(lái)增強(qiáng)信號(hào)通過(guò)40公里光纖到達(dá)接收器。

“成功的另一個(gè)關(guān)鍵是形式。我們以“幾何編碼正交幅度調(diào)制（quadrature amplitude modulation，QAM）格式對(duì)光進(jìn)行編碼，以利用頻帶間信號(hào)質(zhì)量的差異。商業(yè)系統(tǒng)使用64個(gè)點(diǎn)，但是我們使用1024個(gè)QAM級(jí)別……這是一個(gè)驚人的成就 -- 為了獲得最佳質(zhì)量的信號(hào)，”Gandino表示。

該實(shí)驗(yàn)發(fā)表在了IEEE Photonics Technology快報(bào)上，這只是計(jì)劃中的系列實(shí)驗(yàn)中的第一個(gè)。下一步，研究人員表示，將購(gòu)買更多的光放大器，這樣他們可以把傳輸范圍擴(kuò)大到40公里以外。

原文標(biāo)題：UCL創(chuàng)下178Tbps的互聯(lián)網(wǎng)速度記錄

文章出處：【微信公眾號(hào)：IEEE電氣電子工程師學(xué)會(huì)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。