Новое исследование представляет собой решение давнего препятствия на пути к увеличению скорости передачи данных по оптоволокну: сверх порогового уровня мощности увеличение дополнительной мощности непоправимо искажает информацию, передаваемую по оптоволоконному кабелю.«Сегодняшние оптоволоконные системы чем-то похожи на зыбучие пески. С зыбучими песками чем больше вы боретесь, тем быстрее тонете. При использовании оптоволокна после определенного момента, чем больше мощности вы добавляете к сигналу, тем больше искажений вы получаете. предотвращение более длинного досягаемости.
Наш подход устраняет этот предел мощности, который, в свою очередь, увеличивает расстояние, на которое сигналы могут распространяться в оптическом волокне без использования ретранслятора », — сказал Никола Алич, научный сотрудник из института Qualcomm, автор статьи о науке и принцип экспериментальных усилий.В лабораторных экспериментах исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего успешно расшифровали информацию после того, как она преодолела рекордные 12000 километров по оптоволоконным кабелям со стандартными усилителями и без повторителей, которые являются электронными регенераторами.Новые результаты эффективно устраняют необходимость в электронных регенераторах, периодически устанавливаемых вдоль оптоволоконной линии. Эти регенераторы фактически являются суперкомпьютерами и должны применяться к каждому каналу передачи.
Электронная регенерация в современной передаче световых волн, которая передает от 80 до 200 каналов, также требует затрат и, что более важно, препятствует построению прозрачной оптической сети. В результате устранение периодической электронной регенерации радикально изменит экономичность сетевой инфраструктуры, что в конечном итоге приведет к более дешевой и более эффективной передаче информации.
Прорыв в этом исследовании основан на разработанных исследователями широкополосных «частотных гребенках». Частотная гребенка, описанная в этой статье, гарантирует, что искажения сигнала, называемые «перекрестными помехами», которые возникают между связанными потоками информации, проходящими на большие расстояния по оптическому волокну, являются предсказуемыми и, следовательно, обратимыми на приемном конце волокна.«Перекрестные помехи между каналами связи в оптоволоконном кабеле подчиняются фиксированным физическим законам. Это не случайно.
Теперь мы лучше понимаем физику перекрестных помех. В этом исследовании мы представляем метод использования перекрестных помех для устранения энергетического барьера для оптическое волокно », — пояснил Стоян Радич, профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Сан-Диего и старший автор научной статьи. «Наш подход обуславливает информацию еще до того, как она будет отправлена, поэтому на приемнике не будет перекрестных помех, вызванных эффектом Керра».Эксперименты в области фотоники проводились в Институте Qualcomm Калифорнийского университета в Сан-Диего исследователями из группы Photonics Systems во главе с Радичем.Идеальная передача данных
Подход исследователей Калифорнийского университета в Сан-Диего сродни подходу концертмейстера, который настраивает несколько инструментов в оркестре на одну и ту же высоту звука в начале концерта. В оптическом волокне информация передается по нескольким каналам связи, которые работают на разных частотах. Инженеры-электрики использовали свои частотные гребенки для синхронизации частотных изменений различных потоков оптической информации, называемых «оптическими носителями», распространяющихся по оптическому волокну.
Этот подход заранее компенсирует перекрестные помехи, возникающие между несколькими каналами связи в одном оптическом волокне. Частотная гребенка также обеспечивает обратимость перекрестных помех между каналами связи.«После увеличения мощности посылаемых нами оптических сигналов в 20 раз, мы все еще могли восстановить исходную информацию, если вначале использовали частотные гребенки», — сказал доктор технических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего. студент Эдуардо Темпрана, первый автор статьи.
Частотная гребенка гарантирует, что система не накапливает случайные искажения, которые делают невозможным повторную сборку исходного контента на приемнике.Лабораторные эксперименты включали установки как с тремя, так и с пятью оптическими каналами, которые взаимодействуют друг с другом в волоконно-оптических кабелях из кварцевого стекла. Исследователи отмечают, что этот подход можно использовать в системах с гораздо большим количеством каналов связи.
Большинство современных оптоволоконных кабелей включает более 32 таких каналов, которые взаимодействуют друг с другом.В статье Science исследователи описывают свой подход с привязкой к частоте для предварительной компенсации нелинейных эффектов, возникающих между каналами связи в оптоволоконном кабеле. Информация изначально предварительно искажается предсказуемым и обратимым образом, когда она отправляется по оптическому волокну.
С помощью частотной гребенки информация может быть расшифрована и полностью восстановлена на приемном конце оптического волокна.«Мы предупреждаем эффекты искажения, которые могут возникнуть в оптическом волокне», — сказал Билл Куо, научный сотрудник института Qualcomm, который отвечал за разработку гребенки в группе.
Та же исследовательская группа в прошлом году опубликовала теоретический доклад, в котором подчеркивается, что экспериментальные результаты, которые они сейчас публикуют, теоретически возможны.