Nuevo récord de transmisión de datos establecido con un solo láser y un solo chip óptico

Un grupo internacional de investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) y la Universidad Tecnológica de Chalmers en Gotemburgo, Suecia, han logrado velocidades vertiginosas de transmisión de datos y son los primeros en el mundo en transmitir más de 1 petabit por segundo (Pbit/s) usando solo un solo láser y un solo chip óptico.

1 petabit corresponde a 1 millón de gigabits.

En el experimento, los investigadores lograron transmitir 1,8 Pbit/s, lo que corresponde al doble del tráfico global total de Internet. Y solo llevado por la luz de una fuente óptica. La fuente de luz es un chip óptico de diseño personalizado, que puede usar la luz de un solo láser infrarrojo para crear un espectro de arco iris de muchos colores, es decir, muchas frecuencias. Por lo tanto, la frecuencia (color) de un solo láser se puede multiplicar en cientos de frecuencias (colores) en un solo chip.

Todos los colores se fijan a una distancia de frecuencia específica entre sí, al igual que los dientes de un peine, por lo que se llama peine de frecuencia. Luego, cada color (o frecuencia) se puede aislar y usar para imprimir datos. Luego, las frecuencias se pueden volver a ensamblar y enviar a través de una fibra óptica, transmitiendo así datos. Incluso un gran volumen de datos, como han descubierto los investigadores.

Un solo láser puede reemplazar a miles

La demostración experimental mostró que un solo chip podría transportar fácilmente 1,8 Pbit/s, lo que, con equipos comerciales contemporáneos de última generación, requeriría más de 1000 láseres.

Victor Torres Company, profesor de la Universidad Tecnológica de Chalmers, es el jefe del grupo de investigación que ha desarrollado y fabricado el chip.

«Lo especial de este chip es que produce un peine de frecuencia con características ideales para las comunicaciones de fibra óptica: tiene una alta potencia óptica y cubre un amplio ancho de banda dentro de la región espectral que es interesante para las comunicaciones ópticas avanzadas», dice Victor Torres Company. .

Curiosamente, el chip no estaba optimizado para esta aplicación en particular.

“De hecho, algunos de los parámetros característicos se lograron por casualidad y no por diseño”, dice Victor Torres Company. «Sin embargo, con los esfuerzos de mi equipo, ahora somos capaces de aplicar ingeniería inversa al proceso y lograr micropeines de alta reproducibilidad para aplicaciones objetivo en telecomunicaciones».

Enorme potencial para escalar

Además, los investigadores crearon un modelo computacional para examinar teóricamente el potencial fundamental para la transmisión de datos con un único chip idéntico al utilizado en el experimento. Los cálculos mostraron un enorme potencial para ampliar la solución.

El profesor Leif Katsuo Oxenløwe, director del Centro de Excelencia de Fotónica de Silicio para Comunicaciones Ópticas (SPOC) en DTU, dice:

«Nuestros cálculos muestran que, con el chip único fabricado por la Universidad Tecnológica de Chalmers y un solo láser, podremos transmitir hasta 100 Pbit/s. La razón de esto es que nuestra solución es escalable, tanto en términos de creando muchas frecuencias y en términos de dividir el peine de frecuencia en muchas copias espaciales y luego amplificarlas ópticamente, y usarlas como fuentes paralelas con las que podemos transmitir datos. Aunque las copias del peine deben amplificarse, no perdemos las cualidades del peine, que utilizamos para la transmisión de datos espectralmente eficiente».

Así es como empacas ligero con datos

Empaquetar luz con datos se conoce como modulación. Aquí, las propiedades de onda de la luz se utilizan como:

• Amplitud (la altura/fuerza de las olas)
• Fase (el «ritmo» de las olas, donde es posible hacer un cambio para que una ola llegue un poco antes o un poco más tarde de lo esperado)
• Polarización (las direcciones en las que se propagan las ondas).

Al cambiar estas propiedades, crea señales. Las señales pueden traducirse en unos o ceros y, por lo tanto, utilizarse como señales de datos.

Reduce el consumo de energía de Internet

La solución de los investigadores es un buen augurio para el futuro consumo de energía de Internet.

«En otras palabras, nuestra solución ofrece un potencial para reemplazar cientos de miles de láseres ubicados en centros de datos y centros de Internet, todos los cuales consumen energía y generan calor. Tenemos la oportunidad de contribuir a lograr una Internet que deje un clima más pequeño». huella», dice Leif Katsuo Oxenløwe.

A pesar de que los investigadores han roto la barrera de los petabits para una sola fuente de láser y un solo chip en su demostración, aún queda trabajo de desarrollo por delante antes de que la solución pueda implementarse en nuestros sistemas de comunicación actuales, según Leif Katsuo Oxenløwe.

«En todo el mundo se está trabajando para integrar la fuente láser en el chip óptico, y también estamos trabajando en eso. Cuantos más componentes podamos integrar en el chip, más eficiente será todo el transmisor, es decir, , láser, chip de creación de peine, moduladores de datos y cualquier elemento amplificador. Será un transmisor óptico de señales de datos extremadamente eficiente», dice Leif Katsuo Oxenløwe.

La investigación se publica en Fotónica de la naturaleza.