UCL创下178Tbps的互联网速度记录

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Photo: University College London

伦敦大学学院(UCL)的一个研究小组记录了世界上最快的数据传输速度，使用16.8 THz的带宽达到了每秒178兆兆位(即每秒178,000,000兆位)。这是当今网络中广泛使用的标准单模光纤的一项记录，是目前使用的任何系统的两倍。他们成功的关键是在16.8太赫兹的光谱范围内传输它，这是商用范围内最宽范围的两倍多。

据悉，研究小组的目标是扩大目前已安装光纤网络的容量，以满足Zoom会议、流媒体视频和云计算对更多带宽的需求。在城市地区，安装新光纤电缆的的成本每公里超50万美元。因此，通过安装新的光发射器、放大器和接收器来升级已经在地下的光纤传输可以节省大量资金。但这需要新一代的光电子技术。

在过去的几年里，新一代光纤一直在开发中，它通过单光纤在多个路径上传输信号，从而有望实现更高的容量。这种方法被称为空分复用（spatial division multiplexing），已经在多芯光纤、多模式通过单个纤芯或在多个光纤中组合多个模式中得到了验证。它已经证明了单纤维的记录容量，但这项技术还不成熟，需要昂贵的新纤维铺设，提高已经埋在地下的纤维的容量会更快、更便宜。

UCL讲师Lidia Galdino说，“根本的问题在于我们可以通过安装的光纤获得多少带宽”，她领导的团队包括了设备制造商Xtera和..电信公司KDDI的工程师。作为baseline，他们测试了康宁公司（Corning Inc.）的SMF-28ULL（超低损耗）光纤，这种光纤自2007年开始上市。对于纯硅芯，其衰减在1550纳米最小损耗波长下不超过0.17 dB/km，接近理论极限。它可以通过一系列每隔125公里间隔的放大器，携带100千兆/秒的信号超过1000公里。

通常，这种长距离光纤系统在波长为1530到1565nm的C波段工作。其中一些还可以在1568到1605nm的L波段工作，其中最著名的是世界上容量最大的海底电缆13000公里太平洋光缆，每对光纤的标称容量为24000千兆比特/秒。这两个波段都使用了发展良好的掺铒光纤放大器，但这大约是其光谱范围的极限。

为了覆盖更广的光谱范围，UCL在较短的波长S波段增加了1484到1520nm的基本波长，这就需要使用新的放大器来放大这些波长。因为只有两个铥放大器可用，他们还增加了Raman-effect光纤放大器来平衡该波段的增益，并且使用廉价的半导体光放大器来增强信号通过40公里光纤到达接收器。

“成功的另一个关键是形式。我们以“几何编码正交幅度调制（quadrature amplitude modulation，QAM）格式对光进行编码，以利用频带间信号质量的差异。商业系统使用64个点，但是我们使用1024个QAM级别……这是一个惊人的成就 -- 为了获得最佳质量的信号，”Gandino表示。

该实验发表在了IEEE Photonics Technology快报上，这只是计划中的系列实验中的第一个。下一步，研究人员表示，将购买更多的光放大器，这样他们可以把传输范围扩大到40公里以外。

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