🤶🏿 🍐 ☁️ 光纤上的44.2 Tb / s-它是如何工作的？ 💗 👶🏽 👨‍❤️‍💋‍👨

2020年5月22日，Nature Communications发表了代表澳大利亚，中国和加拿大研究与科学机构的科学家发表的文章，题为“通过单芯片源通过标准光纤进行超密集光学数据传输”。

当然，这样的标题并不适合广泛的受众，因此，在每个人的新闻中，每个人都写了约44.2 Tb / s的消息-达到的结果（有些人没有读到，并且TB / s出现在标题中，但正确的值是兆位/ s）。让我们一起弄清楚这是如何完成的，以及研究人员实际写了些什么。

让我们开始吧！

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)
, . $\pi / 2$ — , "". 64 . [n-3].

, , .

02.

. 1. [l-1].

a. " ", .
b. (5 9 , $1/4$ ) + 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 :

BER — bit error rate — [n-13];
$Q^2$ ( [n-14]) — .

03.

. 4. (BER), (GMI) [n-15] [l-1].

a. BER . B2B , — , — . 20% SD FEC, LDPC. FEC $4*10^{-2}$ . , , .
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.


30.1 /	28.0 /	16 QAM	2.8 //	75 SMF	[l-3]
4.8 /	4.4 /	64 QAM	1.1 //	80 SMF	[l-4]
25.6 /	22.0 /	16 QAM	3.2 //	9.6 , 30-	[l-5]
44.2 /	40.1 /	64 QAM	10.4 //	B2B (0 )
44.2 /	39.2 /	64 QAM	10.2 //	75 SMF
44.2 /	39.0 /	64 QAM	10.1 //	76.6 SMF

. 1. .

05.

1比1 通过单芯片源（OpenAccess）通过标准光纤进行超密集光学数据传输
1-2。 微梳：用于大规模并行相干光通信1-4的新一代光源（OpenAccess）
1-3 基于微谐振器的孤子
。使用微谐振器（OpenAccess）
1-5 的锁模暗脉冲Kerr梳进行高阶相干通信。微谐振器频率梳光时钟（OpenAccess）

可能有用（维基百科）

n-1。 频率梳
n-2。 孤子（光学）
n-3。 正交调幅（QAM）
n-4。 连续波（CW）
n-5。 自由光谱范围（FSR）
n-6。 多路复用
n-7。 波长选择切换（WSS）
n-8。 掺杂光纤放大器（DFA，EDFA）
n-9。 符号指数
n-10。 鲍德
n-11。 单模光纤（SMF）
n-12。 星座图
n-13。 误码率（BER）
14-14。 误差向量幅度
n-15。 多变量互信息（MMI，GMI）
n-16。 前向纠错（FEC）
n-17。 低密度奇偶校验码（LDPC）我

也建议您查看出版物[l-1]中使用的该区域中其他机械手的链接。

06.后记

实现44.2 Tb / s的数据传输速率（即使实际上为39.0 Tb / s）也是现代科学中令人印象深刻的成就。

即使我们不太可能很快就能在生活中使用它，但高速传输数据的能力却是少数科学领域中不会引起普通人质疑的一个领域，“为什么您要这样做？”或“如何将其应用到我们的生活中？”。

我希望你有兴趣。感谢您的关注！

PS。如果您发现文错别字或错误，请让我知道。可以通过突出显示部分文本并按Ctrl /⌘+ Enter（如果有Ctrl /⌘）或通过私人消息来完成。如果两个选项都不可用，请在注释中写出有关错误的信息。谢谢！
PPS如果您再花60秒钟回答以下2个小调查，我将不胜感激。谢谢！

光纤上的44.2 Tb / s-它是如何工作的？

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01.

02.

03.

04.

05.

06.后记

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