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解碼光纖數(shù)據(jù)傳輸新模式將帶來通訊革命 它們必須接納海量信息，儲存服務(wù)器也在滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，并且需要分揀出客戶最需要的信息。雖然這些數(shù)據(jù)是通過光纖傳輸?shù)�，但在�?shù)據(jù)中心，由于數(shù)據(jù)傳輸量成倍地增長，人們已經(jīng)能感覺到傳輸速度變慢了。 現(xiàn)在，研究者構(gòu)建了一種能夠以全新方式編碼數(shù)據(jù)的光纖數(shù)據(jù)傳輸新模式，通過這種方式，光波能夠螺旋傳播。與此同時(shí)，通過搭配使用更常規(guī)的填充額外數(shù)據(jù)的傳輸模式，新模式的數(shù)據(jù)傳輸率將獲得極大提高。  光束穿過全息圖會被螺旋化 美國哥倫比亞大學(xué)電機(jī)工程師Keren Bergman說：“螺旋狀傳輸令人印象深刻，使我感到興奮不已�！笨茖W(xué)家于上世紀(jì)90年代證明：如果將不同的數(shù)據(jù)流編譯成不同的顏色或者波長，那么在同一根光纖上同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)是可行的。Bergman注意到，在此之后，電信公司極大地提高了數(shù)據(jù)帶寬。 當(dāng)今，通過利用波分復(fù)用技術(shù)，只需要一根光纖就可以同時(shí)傳輸數(shù)百個(gè)不同的數(shù)據(jù)流。電信供應(yīng)商還利用光的極化以及光波的高度與寬度來編譯數(shù)據(jù)。總而言之，與30年前相比，光纖的數(shù)據(jù)傳輸速度是當(dāng)時(shí)的1萬倍。充分利用光的軌道角動(dòng)量（OAM）的新編碼技術(shù)，“是一次類似的突破�！盉ergman說。 與其他的光屬性相比，OAM難以用肉眼去捕捉。傳統(tǒng)光纖內(nèi)的光看上去與手電筒打出的光束一樣：中心更密集，邊緣較稀疏。但當(dāng)光穿過全息圖時(shí)，研究者可以迫使每個(gè)獨(dú)立的光子以螺旋狀的方式傳輸。不同的全息圖決定著在既定的傳輸距離內(nèi)，有多少光子可以被螺旋化。 另外光束扭曲程度的不同決定了每個(gè)既定部分的光的獨(dú)特模式，例如可以是集中在中心的一個(gè)光點(diǎn)，也可以是像靶心一般圍成一圈。通過OAM模式編譯、以不同的螺旋化程度或“模型”傳輸?shù)墓庾樱词雇瑫r(shí)傳輸，也能夠在數(shù)據(jù)流的傳輸過程中避免相互干擾。 光學(xué)研究者已經(jīng)利用OAM模式編譯數(shù)據(jù)十多年時(shí)間了。例如，由美國南加州大學(xué)電機(jī)工程師Alan Willner所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，于去年在《自然—光子學(xué)》期刊報(bào)告稱：他們利用OAM編譯方式，能以每秒2.5萬億比特的速度在空氣中傳輸數(shù)據(jù)。但是當(dāng)以光纖（現(xiàn)代通信傳輸?shù)闹鲗?dǎo)方式）傳輸時(shí)，光束不到1米就瓦解了。 數(shù)據(jù)傳輸失敗的原因在于：在標(biāo)準(zhǔn)的玻璃纖維內(nèi)，如果數(shù)據(jù)以不同的OAM模式編譯，那么在傳輸過程中它們會互相滲透，造成數(shù)據(jù)的損毀。波士頓大學(xué)電機(jī)工程師Siddharth Ramachandran說：“正因?yàn)槿绱�，所以我們思考：是否能夠使得編譯的數(shù)據(jù)可以像不同顏色那般，在傳輸過程中互不干擾�！� 2011年，Ramachandran與一名來自O(shè)FS Fitel公司（位于丹麥布隆德比，專門從事光纖制造）的合作者做到了：他們在玻璃纖維中加入了多種標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)添加劑的混合物（混合物以同心環(huán)的形式排列）。這些添加劑改變了光在玻璃中的傳播速度，為以不同OAM模式編譯的數(shù)據(jù)在纖維中提供了不同的傳輸通道。而這也證明了纖維仍有很大潛力。 現(xiàn)階段的研究中，Ramachandran團(tuán)隊(duì)與Willner展開合作，證明了科技可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳播。他們通過特殊纖維實(shí)現(xiàn)了以每秒1.6萬億比特的速度，在10種不同的波長中以及兩種OAM編譯模式下，傳輸數(shù)據(jù)超過1000米。雖然這個(gè)傳輸距離很短，未來需要極大的延長，但對于數(shù)據(jù)中心以及科學(xué)機(jī)構(gòu)等其他高端用戶群體來說，這樣的傳輸距離足夠了。紐約羅切斯特大學(xué)物理學(xué)家Robert Boyd說：“這個(gè)研究成果令人印象深刻，我已經(jīng)可以預(yù)見到一個(gè)廣闊的商業(yè)市場。” Ramachandran和Willner認(rèn)識到，打破數(shù)據(jù)傳輸速度的瓶頸，OAM模式并非唯一的解決方法。近年來，光學(xué)研究者已研制出最高可支持12種編譯模式的光纖。但是，這種傳輸方式通常需要在數(shù)據(jù)接收終端安置大量的電腦來解讀信號。 |
