Оптическая связь на лазерах достигла скорости 360 Гбит/с и превзошла Wi-Fi по энергоэффективности

Подробности

Технология будущего для помещенийИсследователи разработали принципиально новый тип беспроводной связи, основанный на использовании света вместо традиционных радиоволн. Эта оптическая технология способна кардинально увеличить скорость интернет-соединения при одновременном снижении энергопотребления. В ходе первых испытаний крошечный чип с 25 миниатюрными лазерами передавал данные со скоростью свыше 360 гигабит в секунду.

Современные беспроводные сети, включая Wi-Fi и сотовую связь, сталкиваются с серьезными ограничениями: перегруженностью радиочастотного спектра, помехами внутри зданий и высоким энергопотреблением. Оптическая беспроводная связь предлагает эффективное решение этих проблем, поскольку свет обеспечивает значительно большую пропускную способность и не конфликтует с существующими системами.

Технология особенно перспективна для офисов, жилых домов, медицинских учреждений и центров обработки данных, где множество пользователей одновременно нуждаются в высокоскоростном подключении. В основе системы лежит чип размером менее одного миллиметра, на котором размещен массив из 25 инфракрасных лазеров форматом 5×5. Каждый лазер может управляться независимо и передавать собственный поток данных. Во время тестирования на расстоянии двух метров исследователи задействовали 21 лазер, каждый из которых демонстрировал скорость от 13 до 19 гигабит в секунду.

Суммарная скорость передачи достигла 362, 7 гигабита в секунду, причем ученые отмечают возможность дальнейшего увеличения этого показателя с использованием более совершенных приемников. Для предотвращения помех от пересечения световых лучей была разработана специальная оптическая система. Набор микролинз выравнивает излучение от каждого лазера и формирует структурированную сетку квадратных зон освещения на принимающей поверхности. Тесты показали равномерность распределения света свыше 90% на двухметровом расстоянии. В эксперименте с подключением нескольких устройств система стабильно поддерживала одновременную работу четырех лучей, обеспечивая общую скорость около 22 гигабит в секунду.

Помимо рекордной скорости, новая разработка отличается исключительной энергоэффективностью. Измерения показали потребление всего 1, 4 наноджоуля энергии на один переданный бит данных, что примерно вдвое меньше, чем у современных технологий Wi-Fi в аналогичных условиях. Исследователи подчеркивают, что оптическая связь не предназначена для полной замены традиционных сетей, а будет работать совместно с ними, снимая нагрузку в закрытых помещениях и обеспечивая пользователей быстрым и безопасным соединением. Результаты работы опубликованы в научном журнале Advanced Photonics Nexus.