Ученые увеличили скорость передачи данных по оптическому волокну в 80 раз: что они придумали?

Ученые увеличили скорость передачи данных по оптическому волокну в 80 раз: что они придумали?

Объемы передачи данных по общедоступным каналам Интернета, по линиям связи в ЦОДах и между ЦОДами растут лавинообразно и этот рост будет прогрессировать со все более нарастающим темпом, что обуславливает необходимость увеличения энергоснабжения приемо-передающего оборудования. На сегодняшний день только на процессы передачи информации расходуется почти 8% мирового объема электрогенерации. И если «энергопрожорливую» электронную технологию связи не заменить на оптическую, то придется строить все новые и новые электростанции, а это, очевидно, усилит финансовое давление на мировую экономику и повысит негативное влияние энергетики на экологию в глобальном масштабе.


В принципе, лазерные системы оптоволоконной связи достаточно быстро развиваются, но аналитики предвидят, что их превосходства над электронными системами в скоростях обмена данными и потреблении электроэнергии в скором времени окажется недостаточно для обеспечения растущего мирового трафика без строительства новых энергогенерирующих мощностей, хотя и в значительно меньших масштабах, чем при использовании нынешней электронной технологии связи. Поэтому ученые стремятся разрабатывать более совершенные разновидности лазерной передачи данных.

Одно из таких перспективных решений заключается в одновременной передаче данных посредством технологии мультиплексирования с разделением по длинам волн лазерного излучения. Попросту говоря, в оптическое волокно направляются одновременно несколько «цветовых лучей», излучаемых соответствующими лазерами. Но обеспечиваемое при этом увеличение скорости передачи данных достигается увеличением количества лазеров, генерирующих оптические волны разных цветов, каждому из которых необходимо электроснабжение, то есть с ростом пропускной способности оптоволокна растет и энергопотребление. А возможно ли создать такие условия для прохождения лазерного луча одной длины волны, при которых он бы генерировал несколько когерентных лучей с различными длинами волн?

Ответ на этот вопрос нашли ученые Сандийских национальных лабораториях (Sandia National Laboratories), создавшие пару лет назад лазерную систему, в которой излучаемый одним лазером луч света, проходя сквозь специально синтезированный метаматериал, на его выходе превращается в 11 лучей с различными длинами волн. И вот на днях стало известно о теоретической разработке еще одной технологии «многоцветного лазера» (multicolor laser). Ее основополагающая идея состоит в том, что при пропускании лазерного луча по оптоволокну диаметром 300 нм, по расчетам ученых, произойдет такая высокая «концентрация мощности» света, которая изменит структуру волокна, вследствие чего с его выходного торца будут исходить лучи 80-ти различных цветов. При этом для работы такой лазерной системы понадобится всего 5% энергии, которая могла бы расходоваться на электрообеспечение 80-ти «одноцветных» лазеров.

А теперь простая арифметика: скорость передачи информации по «одноцветному» лучу - около 320 Гб/c, по 80-ти цветовым лучам - 25 Тб/c, в отповолоконном кабеле обычно размещается до 30 оптоволокон, то есть по одному кабелю можно будет передавать информацию с суммарной скоростью 750 Тб/c. С учетом того что данные передаются с избыточностью, реально достижимая скорость может составить около 660 Тб/c. То есть один оптический кабель с «80-цветной» технологией будет способен передать столько информации, сколько ее сегодня передается по всей оптической сети планеты.

Комментарии