Rekordowa transmisja laserowa

Niemieccy naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe przesłali w promieniu lasera dane z prędkością 26 terabitów na sekundę i skutecznie je rozkodowali.

Sukces zespołu profesora Jürga Leutholda był możliwy dzięki opracowaniu nowej metody rozkodowywania danych. Opto-elektryczna metoda polega na rozbiciu danych optycznych na strumienie tak, by ilość informacji trafiająca do dekodera była bardziej uporządkowana. Jest to konieczne, gdyż nie istnieją elektryczne dekodery zdolne do pracy z częstotliwością 26 terabitów na sekundę.

Zespół Leutholda zastosował używaną w komunikacji mobilnej technikę OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), metodę polegającą na jednoczesnej transmisji wielu strumieni danych w ortogonalnych częstotliwościach. Bazuje ona na szybkich transformacjach Fouriera. Wyzwaniem było zwiększenie prędkości całego procesu nie o 1000, ale o niemal milion, by osiągnąć prędkość przetwarzania danych rzędu 26 terabitów na sekundę. Decydujące okazało się zaimplementowanie matematycznego wzorca w optyce - mówi Leuthold.

Uzyskane przez nas wyniki pokazują, że nie przekroczyliśmy jeszcze fizycznej granicy transferu danych - dodaje uczony.

Kilka lat temu osiągnięcie prędkości 26 Tb/s było uważane za utopię, nawet jeśli mówiono o wykorzystaniu systemów z wieloma laserami. Nie istniał żaden przykład takiej transmisji. Przesyłając 26 terabitów na sekundę można jednocześnie obsłużyć do 400 milionów połączeń telefonicznych. Wówczas nikt nie potrzebował tak szybkich transmisji. Teraz sytuacja jest inna - mówi.

Rosnący popyt na transmisję wideo powoduje, że konieczne jest stosowanie łączy o coraz większej przepustowości. Układane są pierwsze kable pozwalające na przesyłanie 100 gigabitów na sekundę, a naukowcy w wielu instytucjach badawczych skupiają się nad rozwojem technologii pozwalających przesłać od 400 Gb/s do 1 Tb/s.

Profesor Wolfgang Freude, współautor badań, zauważa, że inny zespół zaprezentował już transmisję rzędu 100 Tb/s. Problem w tym, że oni nie użyli jednego, ale 370 laserów. To niezwykle kosztowne przedsięwzięcie. Jeśli wyobrazimy sobie taki system, będzie on zajmował wielkie szafy i zużywał kilowaty energii - mówi. Tymczasem Niemcy przesłali 26 terabitów w ciągu sekundy za pomocą jednego lasera, korzystając z optycznego grzebienia częstości. Jest to taki rodzaj promienia, którego widmo składa się z wielu równoodległych częstości. W ten sposób pracuje laser femtosekundowy, który ma szerokie widmo.

Transformacje Fouriera pozwalają na wydzielenie różnych kolorów z promienia lasera na podstawie czasu przybycia do celu różnych jego części. Niemcy optycznie rozdzielili różne kolory, a następnie połączyli je w dekoderze. W ten sposób lepiej zorganizowano dane, które przybywają w różnym czasie, co pozwoliło na ich efektywne dekodowanie.

System opracowany w Karlsruhe może zostać zintegrowany w układzie scalonym, co w przyszłości umożliwi jego praktyczne wykorzystanie.

laser Karlsruhe transmisja dane Jürg Leuthold