Создана волоконно-оптическая сеть, передающая данные на 99,7% скорости света
Исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) изготовили оптическое волокно, способное передавать данные с невиданной скоростью – 99,7% скорости света, сообщает ExtremeTech. Они добились результатов 73,7 терабита или, грубо говоря, 10 терабайтов в секунду, что в 1000 разбыстрее, чем в лучших на сегодняшний день сорокагигабитных волоконно-оптических сетях, и с куда меньшим временем запаздывания.
Скорость света в вакууме – 299,792,458 метров в секунду. В любой иной среде она обычно куда ниже. В стандартном оптоволокне (из кварцевого стекла) она ниже на 31%. То есть, свет быстрее бежит по воздуху, чем через стекло – отсюда и решение Франческо Полетти (Francesco Poletti) и его коллег по Саутгемптонскому университету: полое оптоволокно, состоящее главным образом из воздуха.
Передача света по оптическому волокну может показаться сумасбродной идеей, но посмотрите вокруг вас – если бы свет не проходил быстро по воздуху, мы мало что могли бы видеть. Было бы странно, если бы инженеры не пытались изготовить полое оптоволокно – но они сразу сталкивались с проблемой изгиба. В обычном оптоволоконном кабеле стекло или пластик обладает коэффициентом рефракции, благодаря чему свет «отскакивает» от изгиба и летит дальше. Уберите стекло/пластик – и на первом же повороте свет уткнется в оплетку кабеля, и сигнал мгновенно потухнет. Взаимодействие стекла и воздуха в волокнах также создает проблемы – оно вызывает интерференцию, что сокращает оптическую полосу пропускания кабеля.
Английские ученые преодолели эти препятствия за счет фундаментального улучшения конструкции полой сердцевины волокна, применив сверхтонкий волновод на основе фотонного кристалла. Такая конструкция дает низкие потери данных (3,5 дБ/км), широкую полосу пропускания (160 нанометров) и минимальное время запаздывания – в итоге данные на самом деле передаются на 31% выше, чем по стандартному оптоволокну. Чтобы добиться скорости 73,7 терабит в секунду, ученые применили систему спектрального уплотнения каналов (wave division multiplexing, WDM) в сочетании с мультиплексированием по типу волны, чтобы передать три типа 96 каналов по 256 гигабит в секунду. Мультиплексирование по типу волны – это новая технология, которая, кажется, использует пространственную фильтрацию: разворачивание сигналов с помощью поляризационного устройства, чтобы добиться максимально насыщенного использования волокна. Для лабораторных условий это, пожалуй, самый высокий показатель.
Что же касается реального мира, то с потерями 3,5 дБ/км в принципе можно смириться, но новинка вряд ли скоро придет на смену стандартному оптоволокну. Однако для коротких расстояний – в центрах хранения и обработки данных, при подсоединении суперкомпьютеров – новое сверхскоростное оптоволокно позволит очень существенно улучшит показатели производительности.
Артём Космарский nauka21vek.ru