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智东西Wi-Fi要被淘汰了？澳洲研发光纤传输新方案，1秒可下载千部电影


_本文原题：Wi-Fi要被淘汰了？澳洲研发光纤传输新方案 ， 1秒可下载千部电影
智东西Wi-Fi要被淘汰了？澳洲研发光纤传输新方案，1秒可下载千部电影
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智东西（公众号：zhidxcom）
编 | 董温淑
智东西5月25日消息 ， 近日 ， 一支澳大利亚研究团队研发出一个光纤传输方案 ， 可以实现超高带宽的光学数据传输 ， 能在不到一秒钟的时间里下载1000部高清电影 。 此外 ， 这个光纤传输方案搭载的芯片只有硬币大小 ， 十分节省空间 。
相比于澳大利亚宽带网络公司NBN的现有方案 ， 这项技术的数据传输速率提升了2倍；相比于活跃在澳大利亚光纤网络中的任何设备 ， 这项技术的数据传输速率提升了100倍 。
这支研究团队由来自蒙纳士大学、斯威本理工大学和皇家墨尔本理工大学的研究人员组成 。 研究发表在权威科学期刊《Nature》上 ， 论文标题为《用一个芯片源极实现超过标准光纤的超高密度的光学数据传输（Ultra-dense optical data transmission over standard fibre with a single chip source）》 。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16265-x

智东西Wi-Fi要被淘汰了？澳洲研发光纤传输新方案，1秒可下载千部电影
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一、光子集成电路成通信网络未来方向
目前 ， 全球光纤网络传输速率达到每秒数百太比特（terabits） 。 尽管这个数字在以每年约25%的速率增长 ， 但是现有的数据传输技术逐渐不能满足人们的要求 。
【智东西Wi-Fi要被淘汰了？澳洲研发光纤传输新方案，1秒可下载千部电影】这是因为10年以来 ， 全球通信格局已经发生了变化 。
在约10年前 ， 横跨1000公里的长途传输主导着全球通信网络 。 现有的WDM（光波分复用）技术、SDM（空分复用）技术都更适合于进行长途干线传输 。
但在当今 ， 通信网络已经转向城际网络甚至是数据中心 ， 城际网络链路约连接10到100公里 ， 数据中心连接小于10公里 。 因此 ， 人们需要研究出链路更短、容量更高、能耗更低的光纤传输技术 。
学界认为 ， 光子集成电路被是一个可行的方向 。 由于光源是每个链路的核心 ， 如果用单一的、紧凑的集成芯片代替许多并行的激光器来支持所有波长 ， 将能实现更短的链路、更高的容量 。
研究人员提出 ， 可以用微梳（micro-combs）或基于微腔谐振器的光频梳（optical frequency combs）等光学结构来集成芯片 ， 通过红外光来传输数据 。 微梳具有锁相（phase-lock）、锁模（mode-lock）梳状线的能力 。
二、光学结构+硬币大小芯片 ， 实现超高带宽传输
基于上述设想 ， 蒙纳士大学、斯威本理工大学和皇家墨尔本理工大学的研究人员研发出一种集成单一芯片源极的超高带宽光学数据传输 ， 采用一种被称为孤子晶体（soliton crystals）的微梳光学结构来集成芯片 。 孤子晶体的光学结构通过一个兼容CMOS的平台实现 。
下图a是孤子晶体光学结构 。 研究人员从产生的光谱推断 ， 这个结构是一个单一的时间缺陷晶体跨越环 。 该结构有一个典型的“扇形”微梳光谱 ， 对应着单一时间缺陷晶体状态；
下图b显示了用于生成孤子晶体的光纤封装微环形谐振器芯片 。 芯片尺寸为5mm*9mm ， 其中研究人员使用了约1/4的区域 。 芯片大小与2澳元硬币、美元镍币或10欧分硬币相似；
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▲a-孤子晶体光学结构；b-物理芯片
如下图c所示 ， 超高带宽光学传输的实验装置 。 将连续式镭射放大到1.8W ， 采用48.9GHz FSR的微环谐振器 ， 从孤子晶体振荡状态产生微梳 。 梳状被平坦和光学解复用 ， 以允许调幅 。 在随后通过放大EDFA的光纤传输之前 ， 产生的数据进行多路复用 。 在接收端 ， 各通道在接收前进行光学去复用 。


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