Учёные добились значительного прорыва в области высокоскоростной передачи данных в свободном пространстве, достигнув скорости передачи данных до 424 Гбит/с по 53-километровой оптической линии связи с помощью плазмонных модуляторов.

Сети связи Free-space-optical могут помочь исследованию космоса, поскольку они могут обеспечить высокоскоростную передачу данных с высокой ёмкостью, меньшей задержкой и меньшими помехами, чем традиционные системы радиочастотной связи.

Лоренц Кульмер из группы Leuthold ETH Zurich представит своё исследование на конференции Frontiers in Optics + Laser Science (FiO LS), которая пройдет 23–26 сентября 2024 года в конференц-центре Colorado Convention Center в Денвере.

«Высокоскоростная передача в свободном пространстве — это вариант для соединения мира, или она может служить резервом в случае обрыва подводных кабелей. Это также шаг к новому дешёвому высокоскоростному интернету, который может соединить все регионы по всему миру. Таким образом, это может способствовать стабильному высокоскоростному интернету для миллионов людей, которые в настоящее время не подключены», — сказал Кулмер.

Плазмонные модуляторы идеально подходят для космических линий связи, поскольку они компактны и при этом работают на высоких скоростях в широком диапазоне температур с низким потреблением энергии.

В экспериментах на открытом воздухе в оптическом пространстве исследователи достигли скорости передачи информации до 424 Гбит/с ниже порога SD FEC 25% — точки, при которой система всё ещё может исправлять ошибки в передаваемых данных, несмотря на помехи или шум. Эксперименты с использованием плазмонного модулятора IQ в стандартной волоконной системе достигли ещё более высокой пропускной способности до 774 Гбит/с/пол, оставаясь ниже порога SD FEC 25%.

На основании этих результатов исследователи говорят, что объединение плазмонных модуляторов с когерентной оптической связью в космосе может помочь увеличить общую пропускную способность, при этом скорости потенциально могут достигать 1,4 Тбит/с. Результаты также показывают, что выгоднее эксплуатировать оптические линии связи на самых высоких скоростях, чем использовать форматы модуляции более высокого порядка и низкие скорости.

Исследователи говорят, что с дополнительными улучшениями в конструкции устройства и фотонной интеграции должно быть возможным достичь скоростей передачи данных с поляризационным мультиплексированием выше 1 Тбит/с для каждого поляризационного канала.

«На следующем этапе мы собираемся проверить долгосрочную надёжность наших устройств. Была продемонстрирована высокая скорость работы, но мы должны убедиться, что они смогут работать долгие годы в самых суровых условиях — космосе», — сказал Кулмер.