单束激光创下数据传输新纪录

2011-5-24 09:02 来源: 中国科学院
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  据英国广播公司(BBC)5月23日(北京时间)报道,德国科学家使用单束激光,创造了每秒高达26TB(兆兆字节)的数据传输速度新纪录,以这种速度,美国国会图书馆的藏书可通过一束光纤在10秒内传完。相关研究发表在最新一期的《自然·光子学》杂志上。

  科学家们通过“快速傅里叶变换”,将一束激光光束所包含的颜色进行拆分重组,最终获得了350多种不同的颜色,再根据每种颜色自身携带的数据流对其编码,然后使用光纤对其进行传输,获得了该速度。

  最早的光纤技术将沿着光纤发送的一束单色光内的数据序列编码为“摆动”,并使用了很多技巧来提高数据传输的速率。其中一项名为“正交频分复用”的技术使用多束激光给光的不同颜色所包含的不同数据流编码,然后再通过光纤传递所有数据。在接收端,科学家们使用另外一套由很多激光振荡器组成的设备来获得这些光信号,然后反向进行该过程。最新研究的联合作者、德国卡尔斯鲁厄理工学院的沃尔夫冈·弗莱德表示,利用原有方法,需要500台激光器才能达到目前这一创纪录的数据传输速度,这会占用很多空间,消耗数万瓦的电力,因此成本很高。

  为降低成本,弗莱德和同事想了一种办法,只使用一束拥有超短脉冲的激光来获得相对高的数据传输速度。在这些脉冲内,光的不同颜色被称为“光频流”。当这些脉冲被发送进一个光纤中时,不同的颜色会增加或减少,混合在一起并制造出大约350种不同的颜色,每一种颜色可根据其自身数据流来编码。

  科学家们还在接收端使用了与传统方法不同的“快速傅里叶变换”来拆开数据流。“快速傅里叶变换”是一种广为人知的数学技巧,其只需要根据输入光束的不同部分到达光纤的不同时间,将不同的颜色抽取出来。按颜色分割后的入射光束会在不同时间到达不同路径,然后在一个探测器上重新结合在一起。

  新光学方法创造了数学方法无法获得的数据传输速度。弗莱德表示,目前的设计方法超出以往方法的地方在于,其让所有的数据延迟扩散开;另外,这项技术也可以被整合进硅芯片中,使其能进行大规模地生产并在商业领域大有作为。而且,这种方法还可以获得更高的数据传输速度。