في 22 مايو 2020 ، نشرت Nature Communications مقالًا لعلماء يمثلون مؤسسات بحثية وعلمية في أستراليا والصين وكندا ، بعنوان "نقل البيانات الضوئية فائقة الكثافة عبر الألياف القياسية بمصدر رقاقة واحد".
بطبيعة الحال ، لم يكن هذا العنوان مناسبًا لجمهور واسع ، لذلك ، في الأخبار كتب الجميع عن 44.2 تيرابايت / ثانية - النتيجة التي تم تحقيقها (لم يقرأ البعض وظهر TB / s في العناوين ، ولكن القيمة الصحيحة كانت تيرابيت / ثانية). دعونا نكتشف معًا كيف تم ذلك وما كتبه الباحثون بالفعل.
هيا بنا نبدأ!
جدول المحتويات
01. الملخصات
02. التجربة
03. النتائج
04. المقارنة مع النتائج الأخرى
05. روابط مفيدة
06. Afterword
سأحاول شرح النقاط الرئيسية للدراسة ، بما في ذلك المصطلحات والأجهزة ، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، في نهاية المنشور ، ستكون هناك قائمة روابط ، يمكنك من خلالها قراءة المزيد.
100% . , , . ( 05).
01.
[l-1] ( ):
Micro-combs – optical frequency combs generated by integrated micro-cavity resonators – offer the full potential of their bulk counterparts, but in an integrated footprint. They have enabled breakthroughs in many fields including spectroscopy, microwave photonics, frequency synthesis, optical ranging, quantum sources, metrology and ultrahigh capacity data transmission. Here, by using a powerful class of micro-comb called soliton crystals, we achieve ultra-high data transmission over 75 km of standard optical fibre using a single integrated chip source. We demonstrate a line rate of 44.2 Terabits s−1 using the telecommunications C-band at 1550 nm with a spectral efficiency of 10.4 bits s−1 Hz−1. Soliton crystals exhibit robust and stable generation and operation as well as a high intrinsic efficiency that, together with an extremely low soliton micro-comb spacing of 48.9 GHz enable the use of a very high coherent data modulation format (64 QAM — quadrature amplitude modulated). This work demonstrates the capability of optical micro-combs to perform in demanding and practical optical communications networks.
75 . «» 44.2 / (/) C- (1 550 ) 10.4 (/)/. 48.9 .
75 . , "" (76.6 ) , .
:
- (micro-comb)
— ( "") . , ( ). , . , [l-2], (81 , , , ). [n-1].
, . [n-2].
(soliton crystal)
, "" . .
(QAM)
, . — , "". 64 . [n-3].
, , .
02.
. 1. [l-1].
a. " ", .
b. (5 9 , ) + 2 AUD (20.5 ) . . , , , .
c. . (CW [n-4]) (1.8 ) (48.9 FSR [n-5]), - . ( ) [n-6], . , EDFA (. ) ( ).
. 1 :
- ECL — edge-coupled laser — , ;
- WSS — wavelength-selective switch — , [n-7];
- Rx — receiver;
- EDFA — Erbium Doped Fiber Amplifier — , [n-8].
(1 550 , ), - 80 ( 0.4 ). - .
. 2. . , [l-1].
a. . , .
b. , . "" - , ( ). , . C- .
c. 10 ( . 10 ). ± 0.9 , , .
10 1 550.300 1 550.527 , 10 .
- 80 C- ( 32 1 536 1 567 , 3.95 ). 160 ( 24.5 ). ( ).
(6 ). 64 QAM, [n-9] 23 [n-10], 94% .
2 75 . [n-11].
- .
- , .
. 3. [l-1].
a. , 12.5 , .
b. 75 . 50 . ( 150 ), -, ( , ).
c. 76.6 . 50 .
d. [n-12] 193.4 (1550.1 ) (X Y). "Back-to-back" (B2B) , "75 km in-lab fibre" — (b) "76.6 km field fibre" — ().
. 3 :
03.
. 4. (BER), (GMI) [n-15] [l-1].
a. BER . B2B , — , — . 20% SD FEC, LDPC. FEC . , , .
b. GMI . GMI , - . 10% 20% (OH). (SE) GMI . GMI , BER. GMI (SE) B2B 11.3 / (10.6 //) 10.9 / (10.3 //). ( ) 11.0 / (10.4 //) 10.7 / (10.1 //). .
. 4 :
- FEC — forward error correction — [n-16];
- SD FEC — soft decision FEC;
- LDPC — low-density parity-check code — [n-17].
, 44.2 /. ( ) 40.1 / (B2B ), 39.2 / ( ) 39.0 / (" "). 10.4, 10.2 10.1 // .
50% , [l-3]. , 3.7 .
04.
. 1. .
05.
ل -1. نقل بيانات بصرية فائقة الكثافة عبر الألياف القياسية بمصدر رقاقة واحد (OpenAccess)ل -2. أمشاط دقيقة: جيل جديد من المصادر البصرية (OpenAccess)l-3 soliton-based Microresonator من أجل اتصالات بصرية متوازية متوازية بشكل كبيرl-4. اتصالات متماسكة عالية الترتيب باستخدام أمشاط Kerr ذات النبض الداكن المقفل بالوضع من أجهزة الرنين الدقيقة (OpenAccess)l-5. ساعة بصرية مشط تردد الميكرونيزون (OpenAccess)قد يكون مفيدا (ويكيبيديا)ن -1. مشط الترددن -2. Soliton (بصريات)ن 3. تعديل السعة التربيعية (QAM)رقم 4. موجة مستمرة (CW)ن 5. المدى الطيفي الحر (FSR)ن -6. الضربن -7. التبديل الانتقائي لطول الموجة (WSS)ن -8. مضخمات الألياف المدعمة (DFA ، EDFA)ن -9. معدل الرمزن -10. باودن -11. الألياف الضوئية أحادية الوضع (SMF)ن -12. مخطط كوكبةن -13. معدل الخطأ في البتات (BER)ن -14. حجم خطأ المتجهn-15. معلومات متبادلة متعددة المتغيرات (MMI ، GMI)n-16. تصحيح الخطأ الأمامي (FEC)n-17. رمز التحقق من التكافؤ منخفض الكثافة (LDPC) أوصيكأيضًا بالاطلاع على الروابط إلى الروبوتات الأخرى في هذا المجال والمستخدمة في المنشور [l-1] .
06. خاتمة
يعد تحقيق معدل نقل بيانات يبلغ 44.2 تيرابايت / ثانية (حتى لو كان في الواقع 39.0 تيرابايت / ثانية) إنجازًا رائعًا في العلوم الحديثة.وعلى الرغم من أنه من غير المحتمل أن نتمكن من استخدامها في الحياة قريبًا ، فإن القدرة على نقل البيانات بسرعة عالية هي واحدة من المجالات العلمية القليلة التي لا تثير الناس العاديين بسؤال "لماذا تفعل ذلك؟" أو "كيف نطبقها في حياتنا؟".اتمنى انك كنت مهتم شكرا للانتباه!
PS إذا وجدت أخطاء مطبعية أو أخطاء في النص ، فيرجى إبلاغي بذلك. يمكن القيام بذلك من خلال تمييز جزء من النص والضغط على " Ctrl / ⌘ + Enter " ، إذا كان لديك Ctrl / ⌘ ، أو من خلال الرسائل الخاصة . إذا لم يتوفر كلا الخيارين ، فاكتب عن الأخطاء في التعليقات. شكرا!PPS سأكون ممتناً لو قضيت 60 ثانية أخرى وأجبت على الاستطلاعين الصغار أدناه. شكرا!