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光纖技術(shù)的飛躍打破了以前的限制，實(shí)現(xiàn)了專家曾經(jīng)認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)：使用一根不比人的頭發(fā)粗的光纖，以每秒 1.02 拍比特的速度傳輸數(shù)據(jù)——足以將 Netflix 上的每部電影下載 30 次以上，傳輸距離為 1,808 公里。

這項(xiàng)突破的核心是由日本國(guó)家信息通信技術(shù)研究所 (NICT) 和住友電氣工業(yè)公司推動(dòng)的，它是一種 19 芯光纖，標(biāo)準(zhǔn)包層直徑為 0.125 毫米，旨在無(wú)縫融入現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需進(jìn)行昂貴的升級(jí)。

每根纖芯都充當(dāng)獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道，在與傳統(tǒng)單芯光纖相同的空間內(nèi)共同形成“19車道高速公路”。

與早期僅限于短距離或?qū)Ｓ貌ㄩL(zhǎng)帶的多芯設(shè)計(jì)不同，由于改進(jìn)了芯線排列，與之前的型號(hào)相比，該光纖可將信號(hào)損失減少 40%，因此能夠在 C 和 L 波段（全球使用的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）上高效運(yùn)行。

實(shí)驗(yàn)的成功依賴于一個(gè)復(fù)雜的循環(huán)環(huán)路系統(tǒng)。信號(hào)在86.1公里長(zhǎng)的光纖線路中傳輸了21次，模擬了相當(dāng)于連接柏林和那不勒斯或札幌和福岡的跨大陸旅程。

為了在這段距離內(nèi)保持完整性，研究人員部署了一個(gè)雙波段光放大系統(tǒng)，該系統(tǒng)由分別增強(qiáng)C波段和L波段信號(hào)的設(shè)備組成。這使得180個(gè)不同的波長(zhǎng)能夠使用16QAM調(diào)制同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，這種方法可以在每個(gè)脈沖中包含更多信息。

在接收端，19 通道檢測(cè)器與先進(jìn)的 MIMO（多輸入多輸出）處理技術(shù)相結(jié)合，剖析了核心之間的干擾，就像在擁擠的房間里理清 19 個(gè)重疊的對(duì)話一樣。

該數(shù)字信號(hào)處理器利用十多年來(lái)多核研究開(kāi)發(fā)的算法，以前所未有的速度提取可用數(shù)據(jù)，同時(shí)糾正 1,808 公里內(nèi)累積的失真。

這一成就是多年來(lái)循序漸進(jìn)的成果的結(jié)晶。2023年，同一團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了每秒1.7PB的速率，但傳輸距離僅為63.5公里。此前，使用4芯光纖的嘗試通過(guò)利用不太實(shí)用的S波段，在12,345公里的傳輸距離上實(shí)現(xiàn)了0.138PB的速率，而15模光纖由于傳播特性不匹配，在超過(guò)1,001公里的傳輸距離上信號(hào)失真嚴(yán)重。

新型 19 芯光纖的均勻纖芯設(shè)計(jì)避開(kāi)了這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了每公里每秒 1.86 艾比特的容量距離乘積 - 比標(biāo)準(zhǔn)光纖的先前記錄高出 14 倍。

該論文是舊金山 OFC 2025 大會(huì)截稿后評(píng)價(jià)最高的論文，發(fā)表之際正值全球數(shù)據(jù)流量預(yù)計(jì)到 2030 年將增長(zhǎng)兩倍之時(shí)。

盡管仍然存在諸多挑戰(zhàn)，例如優(yōu)化放大器效率以及將MIMO處理擴(kuò)展至實(shí)際應(yīng)用，但該技術(shù)為實(shí)現(xiàn)PB級(jí)網(wǎng)絡(luò)提供了一條可行的途徑。研究人員的目標(biāo)是改進(jìn)大規(guī)模部署的生產(chǎn)技術(shù)，從而有望實(shí)現(xiàn)每小時(shí)傳輸相當(dāng)于整個(gè)數(shù)據(jù)中心信息的跨洋電纜。

研究人員的目標(biāo)是改進(jìn)大規(guī)模部署的生產(chǎn)技術(shù)，有可能實(shí)現(xiàn)跨洋電纜每小時(shí)傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)中心的信息。

設(shè)計(jì)該光纖耦合芯結(jié)構(gòu)的住友電工工程師指出，現(xiàn)有的生產(chǎn)線只需進(jìn)行最少的改造即可適應(yīng)生產(chǎn) 19 芯設(shè)計(jì)。

與此同時(shí)，NICT 團(tuán)隊(duì)正在探索人工智能驅(qū)動(dòng)的信號(hào)處理，以進(jìn)一步提升速度。隨著 6G 和量子計(jì)算的日益臨近，這一突破將使光纖不僅成為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的骨干，更將成為超互聯(lián)全球基礎(chǔ)設(shè)施的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

https://www.techspot.com/news/108133-ultra-fast-fiber-sets-global-speed-record-102.html

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