光纖通訊速率破紀錄！每秒能傳1.84Pbit，相當於目前全球網路總流量的2倍

現在，光纖資訊傳輸能快到什麼程度？最新研究顯示，科學家們又在光纖通訊的速度上取得了重大突破：他們在約8公里長的光纖上，成功完成了1.84Pbit/s的傳輸速率。

每秒1.84Pbit，這相當於每秒可以傳輸約236個1TB硬碟的資料；同時也相當於NASA等重量級科學研機構私人網路路速度的20多倍。

Phys.org指出，這還相當於目前全球網路總流量的2倍！

在今年5月份，光纖通訊的速度才剛剛被刷新過一次，從每秒Tbit的量級上升到了Pbit量級——達到1.02 Pbit/s。（1Pbit=1024Tbit）而現在，這項紀錄再度被刷新，背後的團隊來自丹麥哥本哈根大學和瑞典查爾姆斯理工大學。

值得注意的是，他們是世界上第一個僅用「單個雷射器+單個光學晶片」，就能做到每秒傳送速率超過1Pbit的團隊。

截至目前，相關成果論文已經登上了Nature旗下的光學類頂刊：Nature Photonics。

這項成果在Hacker Newer社群上也引起了眾多網友的關注。

有人表示：

這可能會引導出一種全新的快取形式，資料將不斷圍繞著一圈光纖飛速傳播。隨著相關光學感測器越來普及、越來越越便宜，當前未被使用的暗光纖將派上用場。

定制光學晶片，大幅提升傳播速度

本研究涉及的主要領域就是光纖通訊。

在這裡先來說說光纖通訊系統基本組成，它包括：光訊號發射器、光訊號接收器、光纖、光纜，還有中繼器等。　

而在此研究中，最值得拿來說的，就是光訊號發射器部分的光源。（光訊號發射器由光源、驅動器和調變器組成）

研究人員專門設計定製出了一種光學晶片，它能把來自紅外線雷射器的光轉換成由許多顏色組成的彩虹光譜。

不同顏色光的頻率不同。

因此，經此晶片處理後，單一雷射的一個頻率（顏色）甚至可以變出上百種頻率（顏色）。

而且透過人為操控，這些新產生顏色的頻率差距都是固定的，很像梳子上的齒。

於是對這樣的光譜，人稱：光學頻率梳 (Frequency comb，簡稱頻率梳）。

這個頻率梳有兩大明顯優勢：

一是作為光波傳輸的源頭，這些梳狀結構很適合波長分波多工（WDM），資料會被調變到每個梳狀線上，然後被同時傳輸。

由於每個單色光之間的頻率和頻率差都是固定的，所以也不用擔心一下子傳這麼多資料，會引起混亂。

而如果直接用單一雷射二極體的陣列作為光源，不僅需要更多硬體，而且每個雷射器的頻率容易隨機漂移，造成資料間的串擾。

其二，所有這些生成的光都是相干的，這使得不同通道之間還可以聯合進行數位訊號處理。

所以總而言之，用頻率梳充當光源，不僅可以同時傳送多組互相不干擾的資料，而且還能聯合處理數位訊號，最終大大加快了資料傳輸速率。

為了測試種方案的實際效果，研究者們在一條光纖上進行了實驗。

這條光纖長7.9公里，有37芯、223個頻率通道。

研究人員對所得資料分析計算後得出，在這條光纖上的資訊傳輸速率達到了1.84Pbit/s。

本文的共同一作，Oxenløwe教授指出：

這個解決方案是可擴充的。

可以透過技術手段，創建更多頻率，而且可以在較小的副空間上先梳理不同的同頻，再將其進行光學放大，有效解決儲存空間和傳輸效率的問題。

本研究由丹麥哥本哈根大學尼爾斯·波耳研究所和丹麥技術大學（DTU）的團隊主導，瑞典查爾姆斯理工大學的學者們也參與了研究。

尼爾斯·波耳（量子理論創始人之一）研究所成立於1921年，目前的研究領域涉及天體物理學、生物物理學、電子科學，和量子物理學等。

論文的共同一作有3位，分別為：A. A. Jørgensen，和D. Kong和L. K. Oxenløwe。

L. K. Oxenløwe，現任丹麥技術大學光子通訊技術教授，並兼任丹麥光通訊用矽光子學（SPOC）研究中心的負責人。

1996年至2002年間，Oxenløwe先後在哥本哈根大學獲得了物理學以及天文學學士和理學碩士學位，後在丹麥技術大學獲得博士學位。他的主要研究領域包括光纖通訊、量子糾纏、量子運算等。

A. A. Jørgensen和D. Kong目前都是尼爾斯·波耳研究所的研究員。

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