Boom: enkele chip kan tweemaal de doorvoer van het hele internet verzenden

Een internationale groep onderzoekers van de Technische Universiteit van Denemarken (DTU) en de Chalmers University of Technology in Göteborg, Zweden hebben duizelingwekkende datatransmissiesnelheden bereikt en zijn de eersten ter wereld die meer dan 1 petabit per seconde (Pbit/s) verzenden met alleen een enkele laser en een enkele optische chip.

1 petabit komt overeen met 1 miljoen gigabit.

In het experiment slaagden de onderzoekers erin om 1.8 Pbit/s te verzenden, wat overeenkomt met twee keer het totale wereldwijde internetverkeer. En alleen gedragen door het licht van één optische bron. De lichtbron is een speciaal ontworpen optische chip, die het licht van een enkele infraroodlaser kan gebruiken om een ​​regenboogspectrum van vele kleuren, dat wil zeggen vele frequenties, te creëren. Zo kan de ene frequentie (kleur) van een enkele laser worden vermenigvuldigd tot honderden frequenties (kleuren) in een enkele chip.

Alle kleuren zijn vastgezet op een bepaalde frequentie-afstand van elkaar – net als de tanden op een kam – en daarom wordt het een frequentiekam genoemd. Elke kleur (of frequentie) kan vervolgens worden geïsoleerd en gebruikt om gegevens af te drukken. De frequenties kunnen vervolgens opnieuw worden samengesteld en over een optische vezel worden verzonden, waardoor gegevens worden verzonden. Zelfs een enorme hoeveelheid data, ontdekten de onderzoekers.

Eén enkele laser kan duizenden vervangen

De experimentele demonstratie toonde aan dat een enkele chip gemakkelijk 1.8 Pbit/s kan dragen, wat met moderne, ultramoderne commerciële apparatuur anders meer dan 1,000 lasers zou vereisen.

Victor Torres Company, professor aan de Chalmers University of Technology, is hoofd van de onderzoeksgroep die de chip heeft ontwikkeld en vervaardigd.

"Het bijzondere aan deze chip is dat hij een frequentiekam produceert met ideale eigenschappen voor glasvezelcommunicatie - hij heeft een hoog optisch vermogen en bestrijkt een brede bandbreedte binnen het spectrale gebied die interessant is voor geavanceerde optische communicatie", zegt Victor Torres Company .

Interessant genoeg was de chip niet geoptimaliseerd voor deze specifieke toepassing.

"Sommige van de karakteristieke parameters zijn zelfs door toeval bereikt en niet door ontwerp", zegt Victor Torres Company. "Met de inspanningen van mijn team zijn we nu echter in staat om het proces te reverse-engineeren en microkammen met hoge reproduceerbaarheid te bereiken voor doeltoepassingen in de telecommunicatie."

Enorm potentieel voor schaalvergroting

Daarnaast creëerden de onderzoekers een rekenmodel om theoretisch het fundamentele potentieel voor datatransmissie te onderzoeken met een enkele chip die identiek is aan de chip die in het experiment werd gebruikt. Uit de berekeningen bleek een enorm potentieel voor opschaling van de oplossing.

Professor Leif Katsuo Oxenløwe, hoofd van het Centre of Excellence for Silicon Photonics for Optical Communications (SPOC) bij DTU, zegt:

“Onze berekeningen laten zien dat we met de enkele chip van Chalmers University of Technology en een enkele laser tot 100 Pbit/s kunnen verzenden. De reden hiervoor is dat onze oplossing schaalbaar is - zowel in termen van het creëren van veel frequenties als in termen van het splitsen van de frequentiekam in vele ruimtelijke kopieën en deze vervolgens optisch versterken, en ze gebruiken als parallelle bronnen waarmee we gegevens kunnen verzenden. Hoewel de comb-kopieën moeten worden versterkt, verliezen we niet de kwaliteiten van de comb, die we gebruiken voor spectraal efficiënte datatransmissie.”

Vermindert internet stroomverbruik

De oplossing van de onderzoekers belooft veel goeds voor het toekomstige stroomverbruik van internet.

“Met andere woorden, onze oplossing biedt de mogelijkheid om honderdduizenden lasers in internethubs en datacenters te vervangen, die allemaal stroom verbruiken en warmte genereren. We hebben de kans om bij te dragen aan het bereiken van een internet dat een kleinere ecologische voetafdruk achterlaat”, zegt Leif Katsuo Oxenløwe.

Hoewel de onderzoekers de petabit-barrière voor een enkele laserbron en een enkele chip in hun demonstratie hebben doorbroken, is er nog wat ontwikkelingswerk voor de boeg voordat de oplossing kan worden geïmplementeerd in onze huidige communicatiesystemen, aldus Leif Katsuo Oxenløwe.

“Over de hele wereld wordt er gewerkt aan de integratie van de laserbron in de optische chip, en daar zijn we ook mee bezig. Hoe meer componenten we in de chip kunnen integreren, hoe efficiënter de hele zender zal zijn. Dwz laser, kam-creërende chip, datamodulators en alle versterkerelementen. Het wordt een uiterst efficiënte optische zender van datasignalen”, zegt Leif Katsuo Oxenløwe.

Lees hier het hele verhaal ...