Bom: Enkelt chip kan transmittere dobbelt så meget som hele internettet

En international gruppe forskere fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Chalmers Tekniske Universitet i Göteborg, Sverige har opnået svimlende datatransmissionshastigheder og er de første i verden til at transmittere mere end 1 petabit per sekund (Pbit/s) ved kun at bruge en enkelt laser og en enkelt optisk chip.

1 petabit svarer til 1 million gigabit.

I forsøget lykkedes det forskerne at sende 1.8 Pbit/s, hvilket svarer til det dobbelte af den samlede globale internettrafik. Og kun båret af lyset fra én optisk kilde. Lyskilden er en specialdesignet optisk chip, som kan bruge lyset fra en enkelt infrarød laser til at skabe et regnbuespektrum af mange farver, altså mange frekvenser. Således kan den ene frekvens (farve) af en enkelt laser multipliceres til hundredvis af frekvenser (farver) i en enkelt chip.

Alle farverne er fastgjort i en bestemt frekvensafstand fra hinanden – ligesom tænderne på en kam – hvorfor det kaldes en frekvenskam. Hver farve (eller frekvens) kan derefter isoleres og bruges til at printe data. Frekvenserne kan derefter samles igen og sendes over en optisk fiber og dermed transmittere data. Endda en enorm mængde data, som forskerne har opdaget.

En enkelt laser kan erstatte tusindvis

Den eksperimentelle demonstration viste, at en enkelt chip nemt kunne bære 1.8 Pbit/s, hvilket – med moderne avanceret kommercielt udstyr – ellers ville kræve mere end 1,000 lasere.

Victor Torres Company, professor ved Chalmers University of Technology, er leder af den forskningsgruppe, der har udviklet og fremstillet chippen.

"Det særlige ved denne chip er, at den producerer en frekvenskam med ideelle egenskaber til fiberoptisk kommunikation - den har høj optisk effekt og dækker en bred båndbredde inden for det spektrale område, der er interessant for avanceret optisk kommunikation," siger Victor Torres Company .

Interessant nok var chippen ikke optimeret til netop denne applikation.

"Faktisk blev nogle af de karakteristiske parametre opnået ved en tilfældighed og ikke ved design," siger Victor Torres Company. "Men med indsats i mit team er vi nu i stand til at omdanne processen og opnå mikrokamme med høj reproducerbarhed til målapplikationer inden for telekommunikation."

Enormt potentiale for skalering

Derudover skabte forskerne en beregningsmodel til teoretisk at undersøge det grundlæggende potentiale for datatransmission med en enkelt chip identisk med den, der blev brugt i eksperimentet. Beregningerne viste et enormt potentiale for at opskalere løsningen.

Professor Leif Katsuo Oxenløwe, leder af Center of Excellence for Silicon Photonics for Optical Communications (SPOC) på DTU, siger:

”Vores beregninger viser, at vi – med den enkelte chip lavet af Chalmers Tekniske Universitet og en enkelt laser – vil være i stand til at transmittere op til 100 Pbit/s. Grunden til dette er, at vores løsning er skalerbar – både i forhold til at skabe mange frekvenser og i forhold til at opdele frekvenskammen i mange rumlige kopier og derefter optisk forstærke dem, og bruge dem som parallelle kilder, som vi kan transmittere data med. Selvom kamkopierne skal forstærkes, mister vi ikke kammens kvaliteter, som vi udnytter til spektral effektiv datatransmission.”

Reducerer internetstrømforbruget

Forskernes løsning lover godt for internettets fremtidige strømforbrug.

“Med andre ord giver vores løsning et potentiale for at erstatte hundredtusindvis af lasere, der er placeret ved internethubs og datacentre, som alle suger strøm og genererer varme. Vi har mulighed for at bidrage til at opnå et internet, der efterlader et mindre klimaaftryk,” siger Leif Katsuo Oxenløwe.

Selvom forskerne har brudt petabit-barrieren for en enkelt laserkilde og en enkelt chip i deres demonstration, er der stadig noget udviklingsarbejde forude, før løsningen kan implementeres i vores nuværende kommunikationssystemer, ifølge Leif Katsuo Oxenløwe.

”Over hele verden arbejdes der på at integrere laserkilden i den optiske chip, og det arbejder vi også på. Jo flere komponenter vi kan integrere i chippen, jo mere effektiv vil hele senderen være. Dvs laser, kam-skabende chip, datamodulatorer og eventuelle forstærkerelementer. Det bliver en ekstremt effektiv optisk transmitter af datasignaler,” siger Leif Katsuo Oxenløwe.

Læs hele historien her ...