一个国际研究团队使用商业级光纤打破了通信速率世界纪录，实现了402太比特/秒的最高数据传输速率，这是现有商业系统速率的4倍，比之前的世界纪录快33%。
研究人员的成功部分源自于扩展通信信号频段技术，传统光纤技术尚未使用这项技术。“在某种程度上，这只是更多的频谱。”日本情报通信研究机构（NICT，位于日本小金井）的首席高级研究员本•普特南（Ben Puttnam）说。
普特南表示，借助一系列由诺基亚贝尔实验室和中国香港公司Amonics开发的新光学放大器和组件，研究人员可以利用这些新的部分频谱。6个独立的光学放大器可通过光通信的主要波段红外C波段，以及电磁波谱的近红外和短波红外部等几个附加波段发送信号。
总之，采用这些波段的组合，该项技术能够在已经铺设的地面和海底光纤电缆上实现惊人的402太比特/秒的传输速度。2024年早些时候，该团队在圣地亚哥举行的2024年光纤通信大会（Optical Fiber Communication Con-ference 2024）上报告了这项成果。
“商业系统的最高数据传输速率为100太比特/秒。”普特南说，“所以我们已经达到了它的4倍。”这一纪录也打破了2023年由日本情报通信研究机构与国际合作伙伴创造的301太比特/秒纪录。
普特南说，现有的电缆还可挤出更多的带宽。“如果真的全力填补所有空隙，那么有可能实现600（太比特/秒）。”
该项技术与之前提高光纤带宽的技术往往都依赖掺杂光纤放大器（DFA）。在这种放大器中，在一段光纤中掺杂了类似铒的稀土离子。泵浦激光会将掺杂剂推向更高的能量状态。来自光信号的光子经过光纤，触发掺杂剂的受激发射。结果就是掺杂光纤放大器的输出信号比输入信号更强。
铋一直是近红外E波段的首选掺杂剂，E波段是创造数据传输速率纪录的波段之一。不过，对于增强E波段信号，铋掺杂光纤放大器也只是相对较好的一种选择。与C波段放大器相比，它们的效率低、噪声高，而且还有其他限制。
因此，普特南说，其团队开发了一种铋和锗共同掺杂的掺杂光纤放大器。然后，该团队添加了一个由诺基亚开发的名为增益平坦滤波器的光学设备，该设备可优化E波段放大器的性能并改善信号质量。
荷兰埃因霍温理工大学电子工程副教授齐科•奥孔科沃（Chigo）表示， 对C波段以外的波长，需要开发更多的新型光放大器。但在一段光纤中放大的波长过多，或放大的地方不恰当，可能并不是好事。他说：“如果太多的光子……注入光纤，就会改变光纤中的条件，就像改变了天气一样，从而影响随后进入的光子，导致它们携带的信号失真。”
普特南强调，研究团队并没有通过商业级光纤线路发送一路402太比特/秒的信号，而是分别测试了每个单独的部分带宽，以及需要在线路上部署的所有放大器和滤波器。这些改进综合实现了402太比特/秒的速度。
不过普特南说，最重要的是，这项技术对现有商业级光纤发挥着一种内在作用。“增加更多的波段并不以挖出光纤为前提。”他说，“理想情况下，可能只需要改变发射器和接收器这两端，又或者是更换中途的放大器。这才是最需要做的。”
作者：Margo Anderson
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