Исследователи достигли скорости передачи данных до 424 Гбит/с по 53-километровой турбулентной оптической линии связи в свободном пространстве с помощью плазмонных модуляторов — устройств, которые используют специальные световые волны, называемые поверхностными плазмонными поляритонами, для управления и изменения оптических сигналов. Новое исследование закладывает основу для высокоскоростных оптических линий связи, которые передают данные по открытому воздуху или в космосе.
Сети связи Free-space-optical могут помочь исследованию космоса, поскольку они могут обеспечить высокоскоростную передачу данных с высокой емкостью с меньшей задержкой и меньшими помехами, чем традиционные системы радиочастотной связи. Это может привести к более эффективной передаче данных, лучшей связи и расширенным возможностям для космических миссий.
Лоренц Кульмер из группы Leuthold Швейцарской высшей технической школы Цюриха представит свое исследование на конференции Frontiers in Optics + Laser Science (FiO LS ), которая пройдет 23–26 сентября 2024 года в конференц-центре Колорадо в Денвере.
«Высокоскоростная передача в свободном пространстве — это вариант для соединения мира, или она может служить резервом в случае обрыва подводных кабелей», — сказал Кулмер. «Тем не менее, это также шаг к новому дешевому высокоскоростному интернету, который может соединить все места по всему миру. Таким образом, это может способствовать стабильному высокоскоростному интернету для миллионов людей, которые в настоящее время не подключены».
Плазмонные модуляторы идеально подходят для космических линий связи, поскольку они компактны и при этом работают на высоких скоростях в широком диапазоне температур с низким потреблением энергии.
В экспериментах на открытом воздухе в оптическом пространстве исследователи достигли скорости передачи информации до 424 Гбит/с ниже порога SD FEC 25% — точки, при которой система все еще может исправлять ошибки в передаваемых данных, несмотря на помехи или шум. Эксперименты с использованием плазмонного модулятора IQ в стандартной волоконной системе достигли еще более высокой пропускной способности до 774 Гбит/с/пол, оставаясь ниже порога SD FEC 25%.
На основании этих результатов исследователи говорят, что объединение плазмонных модуляторов с когерентной оптической связью в свободном пространстве может помочь увеличить общую пропускную способность, при этом скорости потенциально могут достигать 1,4 Тбит/с. Результаты также показывают, что выгоднее эксплуатировать оптические линии связи в свободном пространстве на самых высоких скоростях, чем использовать форматы модуляции более высокого порядка и низкие скорости. Исследователи говорят, что с дополнительными улучшениями в конструкции устройства и фотонной интеграции должно быть возможным достичь скоростей передачи данных с поляризационным мультиплексированием выше 1 Тбит/с для каждого поляризационного канала.
«На следующем этапе мы собираемся проверить долгосрочную надежность наших устройств», — сказал Кулмер. «Была продемонстрирована высокая скорость работы, но мы должны убедиться, что они смогут работать долгие годы в самых суровых условиях — космосе».
