日本在标准商用光纤中创下 402 Tbps 传输速率的世界纪录

日本在标准商用光纤中创下 402 Tbps 传输速率的世界纪录 由日本国家信息通信研究机构（NICT）光子网络实验室领导的国际联合研究小组演示了创纪录的 37.6THz 总光传输带宽，从而在标准市售光纤中创下了每秒 402Tbps 的新数据速率记录。NICT 在 50 公里长的单光缆上通过 1505 个信道传输信号，使用了 6 种放大器和 1 个光增益均衡器实现了以上记录。该技术可以使用现有光纤基础设施的情况下，让数据传输速率容量高出此前纪录 25%，传输带宽增加 35%，表明当前光纤措施仍有很大的潜力值得挖掘。

研究人员利用现有光纤达到了301Tbps的传输速率

研究人员利用现有光纤达到了301Tbps的传输速率 红外线传送是光纤宽带的一般工作原理，但研究人员利用新的定制设备，开发了一个从未在商业系统中使用过的频段，即"E波段"。伊恩-菲利普斯博士与波长管理装置。图片：阿斯顿大学科学家们在一份声明中说，工程与技术研究所（IET）于今年 3 月公布了测试结果，测试使用的是已经铺设在地下的光纤电缆。 研究小组还在 2023 年 10 月于格拉斯哥举行的欧洲光通信会议（ECOC）上介绍了这项研究，但论文尚未公开。所有商用光纤连接都通过电缆在电磁波谱中的红外线 C 波段和 L 波段部分传送数据。 用于互联网连接的特定红外区域范围为 1260 至 1675 纳米 (nm)，可见光波长大约在光谱的 400 纳米到 700 纳米之间。C波段和L波段（波长在1530纳米和1625纳米之间）通常用于商业连接，因为它们最稳定，意味着传输过程中丢失的数据最少。但科学家们推测，总有一天，巨大的流量会导致这两个波段拥堵，这意味着需要增加传输波段来提高容量。S 波段与 C 波段相邻，波长范围在 1460 纳米到 1530 纳米之间。 "波分复用"（WDM）系统中与其他两个波段结合使用，从而达到更高的传输速度。然而，科学家们以前从未能够模拟 E 波段连接，因为该区域的数据丢失率极高，大约是 C 波段和 L 波段传输丢失率的五倍。具体来说，光导纤维很容易受到羟基（OH）分子的影响，这些分子可能通过制造过程或自然环境进入管道并破坏连接。E 波段被称为"水峰值"波段，因为该区域的红外光吸收羟基分子会造成极高的传输损耗。在新的研究中，科学家们建立了一个系统，使稳定的 E 波段传输成为可能。他们利用 E 波段和邻近的 S 波段演示了成功稳定的高速数据传输。为了在这一电磁频谱区域保持稳定的连接，研究人员创造了两种名为"光放大器"的新设备。"光放大器"和"光增益均衡器"前者有助于远距离放大信号，后者则监控每个波长通道，并在需要时调整幅度。他们在光纤电缆中部署了这些设备，以确保红外光传输数据时不会出现通常困扰这些波段连接的不稳定性和损耗。"过去几年中，阿斯顿大学一直在开发在 E 波段工作的光放大器。" 伊恩-菲利普斯伊恩-菲利普斯（Ian Phillips）说。"在开发我们的设备之前，没有人能够以可控的方式正确模拟 E 波段信道"。尽管 301 Tbps 的速度已经非常快，但近年来其他科学家已经利用光纤连接展示了更快的速度。例如，美国国家信息与通信技术研究所的一个团队创下了每秒22.9 Petabits的纪录，比阿斯顿大学团队达到的速度快 75 倍。他们使用了波分复用技术在 8 英里（13 公里）的距离上演示了这种高速连接，但没有使用 E 波段。 ... PC版： 手机版：

日本突破商用光纤传输速率极限：402Tb/s

日本突破商用光纤传输速率极限：402Tb/s 在2024年圣迭戈举行的光纤通信大会上，NICT通过发布详尽的论文，向全球展示了这一技术突破。他们利用50公里（相当于31英里）长的光缆，通过精密配置的1505个信道进行信号传输，并巧妙地结合了6种放大器和1个光增益均衡器，以充分利用未开发的37 THz带宽，最终实现了402 Tb/s的传输速度。这一技术的出现，不仅意味着在不改变当前光纤基础设施的条件下，数据传输速率能够比之前的纪录高出25%，同时传输带宽也增加了35%。这一显著进步充分证明了现有光纤设施仍然蕴藏着巨大的潜力和发展空间，为未来的信息通信技术发展提供了更为广阔的可能性。 ... PC版： 手机版：

NTT、DOCOMO、NEC 联手富士通，日本实现亚太赫兹频段的超高速传输

NTT、DOCOMO、NEC 联手富士通，日本实现亚太赫兹频段的超高速传输 他们现在利用这款共同开发的无线设备，在 100GHz 和 300GHz 频段进行了无线传输实验，在可预见的传输距离 100m 内实现了 100Gbps 的超高速传输。相当于是目前最快的 5G 网络（约 4.9Gbps）速度的 20 倍。

科学家开发出突破性微型光纤激光器 更锐利、更小巧、更智能

科学家开发出突破性微型光纤激光器 更锐利、更小巧、更智能 基于氮化硅光子集成电路的全封装混合集成铒激光器的光学图像，可提供光纤激光器相干性和以前无法实现的频率可调谐性。资料来源：Andrea Bancora 和 Yang Liu（洛桑联邦理工学院）光纤激光器使用掺杂稀土元素（铒、镱、钕等）的光纤作为光增益源（产生激光的部分）。光纤激光器能发出高质量的光束，输出功率高，效率高，维护成本低，经久耐用，而且体积通常比气体激光器小。光纤激光器也是低相位噪声的"黄金标准"，这意味着它们的光束可以长期保持稳定。尽管如此，人们对芯片级光纤激光器微型化的需求仍在不断增长。基于铒的光纤激光器尤其令人感兴趣，因为它们符合保持激光器高相干性和稳定性的所有要求。但是，要实现光纤激光器的微型化，就必须在小尺度上保持其性能。现在，EPFL的刘洋博士和 Tobias Kippenberg 教授领导的科学家们制造出了首台芯片集成的掺铒波导激光器，其性能接近光纤激光器，将宽波长可调谐性与芯片级光子集成的实用性相结合。这一突破发表在《自然-光子学》（Nature Photonics）上。制造芯片级激光器研究人员采用最先进的制造工艺开发出了芯片级铒激光器。他们首先在超低损耗氮化硅光子集成电路的基础上构建了一个一米长的片上光腔（一组提供光反馈的反射镜）。刘博士说："尽管芯片尺寸小巧，但我们却能将激光腔设计成米级长度，这要归功于这些微oring谐振器的集成，它们能在不增大设备物理尺寸的情况下有效延长光路。"然后，研究小组在电路中植入高浓度铒离子，选择性地产生激光所需的有源增益介质。最后，他们将电路与 III-V 族半导体泵浦激光器集成，以激发铒离子，使其发光并产生激光束。基于掺铒光子集成电路的混合集成激光器的光学图像，该激光器具有光纤激光相干性和以前无法实现的频率可调谐性。资料来源：Yang Liu（洛桑联邦理工学院）为了完善激光器的性能并实现精确的波长控制，研究人员设计了一种创新的腔内设计，其特点是基于微孔的 Vernier 过滤器，这是一种可以选择特定光频的光学过滤器。滤波器可在很大范围内对激光波长进行动态调整，从而使其在各种应用中都能发挥作用。这种设计支持稳定的单模激光，其内在线宽仅为 50 Hz，非常窄，令人印象深刻。它还具有显著的边模抑制功能激光器能够以单一、稳定的频率发光，同时将其他频率（"边模"）的强度降至最低。这确保了高精度应用在整个光谱范围内的"干净"和稳定输出。这种芯片级铒光纤激光器的输出功率超过 10 mW，边模抑制比超过 70 dB，性能优于许多传统系统。它还具有非常窄的线宽，这意味着它发出的光非常纯净和稳定，这对于传感、陀螺仪、激光雷达和光学频率计量等相干应用非常重要。基于微光的 Vernier 滤波器使激光器在 C 波段和 L 波段（用于电信的波长范围）内具有 40 nm 的宽波长可调谐性，在调谐和低光谱尖刺指标（"尖刺"是不需要的频率）方面都超越了传统光纤激光器，同时与当前的半导体制造工艺保持兼容。将铒光纤激光器微型化并集成到芯片级设备中可降低其总体成本，使其可用于电信、医疗诊断和消费电子等领域的便携式高度集成系统。它还可以缩小光学技术在其他各种应用中的规模，如激光雷达、微波光子学、光频合成和自由空间通信。"这种新型掺铒集成激光器的应用领域几乎是无限的，"Liu 说。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家利用先进的计时芯片将精度提升到新水平

科学家利用先进的计时芯片将精度提升到新水平 NIST 研究人员在测试一种将光转换成微波信号的芯片。图为芯片，它是一个荧光面板，看起来像两张小黑胶唱片。芯片左侧的金色方框是向芯片发射光线的半导体激光器。图片来源：K. Palubicki/NIST这种技术可以减少所谓的定时抖动，即微波信号在定时上的微小随机变化。就像音乐家在音乐中努力保持稳定的节拍一样，这些信号的定时有时也会出现一些波动。研究人员已将这些定时抖动减少到极小的几分之一秒确切地说是15飞秒，比传统微波源有了很大改进使信号更加稳定和精确，从而可以提高雷达的灵敏度、模数转换器的精确度以及天文望远镜群捕捉到的天文图像的清晰度。研究小组的研究成果发表在《自然》杂志上。这次演示的与众不同之处在于产生这些信号的元件设计紧凑。研究人员首次将曾经是桌面大小的系统，缩小到与数码相机存储卡差不多大小的紧凑型芯片中。在小规模上减少定时抖动可降低功耗，使其更适用于日常设备。目前，这项技术的几个组件位于芯片外部，研究人员正在测试它们的有效性。该项目的最终目标是将激光器、调制器、探测器和光放大器等所有不同部件集成到一个芯片上。通过将所有组件集成到一个芯片上，该团队可以减小系统的尺寸和功耗。这意味着它可以很容易地集成到小型设备中，而不需要大量能源和专门培训。NIST物理科学家弗兰克-昆兰（Frank Quinlan）说："目前的技术需要几个实验室和许多博士才能实现微波信号。这项研究的很多内容都是关于我们如何通过缩小元件尺寸来利用光信号的优势，并使一切都更容易获得。"为了实现这一目标，研究人员使用了一种半导体激光器，它就像一个非常稳定的手电筒。他们将激光器发出的光射入一个被称为参考腔的微型镜箱中，参考腔就像一个微型房间，光在里面跳来跳去。在这个空腔内，一些光的频率与空腔的大小相匹配，这样光波的波峰和波谷就能完全贴合腔壁。这使得光在这些频率上积累功率，用于保持激光频率的稳定。然后，稳定的光通过一种名为"梳频器"的装置转换成微波，这种装置能将高频光转换成低频微波信号。这些精确的微波对导航系统、通信网络和雷达等技术至关重要，因为它们能提供精确的定时和同步。昆兰说："我们的目标是让所有这些部件在一个平台上有效地协同工作，这将大大减少信号的损失，并消除对额外技术的需求。"这个项目的第一阶段是展示所有这些单个部件的协同工作。第二阶段是将它们整合到芯片上。在 GPS 等导航系统中，信号的精确定时对于确定位置至关重要。在通信网络（如移动电话和互联网系统）中，多个信号的精确定时和同步可确保数据的正确传输和接收。例如，同步信号对于繁忙的蜂窝网络处理多个电话呼叫非常重要。信号在时间上的精确对齐使蜂窝网络能够组织和管理来自多个设备（如您的手机）的数据传输和接收。这可确保多个电话同时通过网络传输，而不会出现严重的延迟或掉线。在用于探测飞机和天气模式等物体的雷达中，精确计时对于准确测量信号反弹所需的时间至关重要。"这项技术有各种各样的应用。例如，对黑洞等遥远天体进行成像的天文学家需要真正的低噪声信号和时钟同步，"昆兰说。"这个项目有助于让这些低噪声信号走出实验室，进入雷达技术人员、天文学家、环境科学家以及所有这些不同领域的人的手中，提高他们测量新事物的灵敏度和能力。"创造这种技术进步并不是单独完成的。来自科罗拉多大学博尔德分校、美国国家航空航天局喷气推进实验室、加州理工学院、加州大学圣巴巴拉分校、弗吉尼亚大学和耶鲁大学的研究人员齐心协力，共同完成了这一共同目标：彻底改变我们利用光和微波进行实际应用的方式。"我喜欢把我们的研究比作一个建筑项目。这里有很多活动部件，你需要确保每个人都协调一致，这样水管工和电工才能在项目的正确时间出现，"昆兰说。"我们大家合作得非常好，保证了项目的顺利进行。这种合作努力凸显了跨学科研究在推动技术进步方面的重要性。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：