Optická komunikace při záznamu vysokých rychlostí pomocí solitonových frekvenčních hřebenů generovaných v optických mikrorezonátorech

Kedy zamrzne chladiaca zmes motora? Porovnanie - TOPSPEED.sk (Červenec 2019).

Anonim

Optické solitony jsou speciální vlnové balíčky, které se šíří bez změny jejich tvaru. V optických komunikacích mohou být solitony použity pro generování frekvenčních hřebenů s různými spektrálními čarami, které umožňují realizovat zvláště účinné a kompaktní vysokokapacitní optické komunikační systémy. To bylo nedávno prokázáno výzkumníky z KIT Institute of Photonics a Quantum Electronics (IPQ) a Ústavu mikrostrukturních technologií (IMT) společně s výzkumníky z laboratoře EPFL pro fotoniku a kvantové měření (LPQM).

Jak bylo uvedeno v přírodě, výzkumníci použili mikrorezonátory s nitridem křemíku, které lze snadno integrovat do kompaktních komunikačních systémů. V rámci těchto rezonátorů solitony neustále cirkulují, čímž generují širokopásmové optické frekvenční hřebeny. Takové frekvenční hřebeny, za které získal v roce 2005 John Hall a Theodor W. Hänsch Nobelovu cenu za fyziku, sestávají z řady spektrálních čar, které jsou zarovnány na pravidelné rovnoměrné mřížce. Tradiční frekvenční hřebeny slouží jako vysoce přesné optické referenční hodnoty pro měření frekvencí. Takzvané kmeny Kerr frekvence mají velké optické šířky pásma spolu s poměrně velkými roztečí řádků a jsou obzvláště vhodné pro přenos dat. Každá jednotlivá spektrální čára může být použita pro přenos samostatného datového kanálu.

Ve svých experimentech použili výzkumníci z Karlsruhe a Lausanne dva prokládané frekvenční hřebeny pro přenos dat na 179 jednotlivých optických nosičích, které zcela pokryjí optické telekomunikační pásma C a L a umožňují přenos dat rychlostí 55 terabitů za sekundu vzdálenost 75 kilometrů. "To odpovídá více než pěti miliardám telefonních hovorů nebo více než dvěma miliónům televizních kanálů HD. Je to nejvyšší přenosová rychlost, kterou kdy dosáhli zdroje frekvenčního hřebenu v čipovém formátu, " vysvětluje Christian Koos, profesor na IPQ, IMT a příjemce KIT grantu Evropské rady pro výzkum (ERC) pro výzkum nezávislých výzkumných pracovníků v oblasti optických frekvenčních hřebenů.

Komponenty mají potenciál drasticky snížit spotřebu energie světelného zdroje v komunikačních systémech. Základem práce výzkumných pracovníků jsou mikrorezonátory s nízkou ztrátou z nitridu křemíku. V těchto případech byl poprvé popsán solitonový stav generovaný pracovní skupinou kolem profesora Tobiase Kippenberga v EPFL v roce 2014. Vysvětlením výhod tohoto přístupu profesor Kippenberg říká: "Naše solitonové hřebenové zdroje jsou ideálně vhodné pro přenos dat a mohou být produkován ve velkém množství za nízké náklady na kompaktní mikročipy. " Soliton se vytváří takzvanými nelineárními optickými procesy, k nimž dochází kvůli vysoké intenzitě světelného pole v mikrorezonátoru. Mikrorezonátor je čerpán pouze pomocí laseru s plynulou vlnou, ze kterého se pomocí solitonu vytvářejí stovky nových laserových linek s rovnoměrným rozsahem. Zdroje hřebenů se v současné době přivádějí k použití pomocí spin-off EPFL.

Práce publikované v přírodě ukazují, že mikrorezonátorové solitonové kmitočtové hřebenové kmity mohou výrazně zvýšit výkon multiplexování dělení vlnových délek (WDM) v optických komunikacích. WDM umožňuje přenos ultra vysokých přenosových rychlostí pomocí množství nezávislých datových kanálů na jediném optickém vlnovodu. Za tímto účelem jsou informace zakódovány na laserovém světle o různých vlnových délkách. Pro koherentní komunikaci mohou být mikrorezonátorové solitonové kmitočtové kmitočty použity nejen na vysílači, ale také na straně přijímače WDM systémů. Zdroje hřebenů dramaticky zvyšují škálovatelnost příslušných systémů a umožňují vysoce paralelní koherentní přenos dat světlem. Podle společnosti Christian Koos je to důležitý krok směrem k vysoce účinným čipovým vysílačům pro budoucí petabitové sítě.

menu
menu