Частотные гребенки ускорят коммуникации

Миниатюрные гребенки оптических частот позволяют организовать передачу потоков данных до нескольких терабит в секунду на расстояния в сотни километров. Это было продемонстрировано экспериментально учеными из Технологического Института Карлсруэ (KIT) и Швейцарского Федерального Политехнического Института в Лозанне (EPFL).

Результаты, представленные в журнале Nature Photonics, могут способствовать ускорению передачи данных в крупных компьютерных центрах и сетях глобальных коммуникаций.

Современные технологии WDM (wavelength division multiplexing) позволяют организовывать несколько независимых каналов передачи данных в одном оптическом волокне. Однако, масштабировать такие системы сложно, так как для каждого канала требуется собственный лазер. Длину волны излучения каждого из этих лазеров трудно стабилизировать, поэтому между каналами приходится оставлять буферную полосу частот для предотвращения взаимных наводок.

В своем исследовании инженеры KIT и EPFL достигли скорости когерентной передачи 1,44 Тб/с на расстоянии 300 км. Этого достаточно для одновременной поддержке свыше 100 млн телефонных разговоров или трансляции 500 тыс. потоков HD-видео.

Гребенка оптических частот, создатели которой в 2005 г. удостоились Нобелевской премии по физике, образована тесно расположенными спектральными линиями, причем интервал между всеми ними один и тот же и измеряется с высокой точностью.

До сих пор ее использовали главным образом в сверхточных атомных часах, а также для измерения оптических частот.

Устройства, генерирующие гребенку, обычно имеют большие размеры и плохо приспособлены для коммуникационных целей. Расстояние между соседними линиями у них гораздо меньше, чем 20 ГГц, разделяющие соседние каналы оптических коммуникаций.

Совместное исследование показало, что интегрированные источники гребенки с большим расстоянии между линиями можно реализовать в фотонных чипах. Для этого использовался оптический микрорезонатор из нитрида кремния, куда свет из лазера попадал через волновод, и где сохранялся продолжительное время. Для генерирования спектральной гребенки из непрерывного лазерного излучения был применен эффект Керра. Решетки Керра были открыты Тобиасом Киппенбергом (Tobias Kippenberg) в 2007 г. Они характеризуются большой шириной оптической полосы и возможностью получения нужной величины интервала между спектральными линиями.

В статье подчеркивается, что работы, финансируемые грантом European Research Council, находятся в начальной фазе. В проведенных экспериментах использовались всего 20 линий гребенки частот — их число безусловно может быть увеличено.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI