美國開發(fā)新型激光通訊技術：每秒傳輸40G

據(jù)物理學家組織網(wǎng)站報道，高速通訊技術又向前邁進了一大步——近日美國伊利諾伊大學的一個研究小組在激光通訊技術上取得了重要進展，可以通過光纖系統(tǒng)高速而準確地傳輸數(shù)據(jù)，速度達到每秒40G，這是這一領域美國目前的最高速度紀錄。

取得這一成果的研究組成員由米爾頓·馮(Milton Feng)教授領銜，他是該校的“尼克·霍洛尼亞克”電子與計算機工程學教授，其它成員還有博士后研究員譚飛(Fei Tan)，以及研究生吳孟凱(音譯：Mong-Kai Wu)以及米歇爾·劉(Michael Liu)。研究組在美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)《光子學技術通訊》雜志上刊出了他們的有關研究成果。

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美國伊利諾伊大學的工程團隊。從左到右：博士后研究員譚飛，研究生吳孟凱以及米歇爾·劉，前面是這項技術的研制負責人，米爾頓·馮教授。

隨著計算機技術向著千萬億次乃至更高的級別邁進，處理器速度已經(jīng)超越了傳輸速度，這就在應用領域產(chǎn)生了一個技術瓶頸，阻礙了應用的進一步發(fā)展。任何嘗試過撥號上網(wǎng)看流媒體視頻的人都有所體會，再快的處理器也不能提高文件加載速度。而在大數(shù)據(jù)和云計算的當今，在服務器之間有大量的信息進行交互。

一種激光器件：垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)，可以用來在光纖網(wǎng)絡中高速傳輸數(shù)據(jù)。其相比傳統(tǒng)電纜系統(tǒng)可以以更快的速度傳輸更大的數(shù)據(jù)量。馮教授表示：“VCSEL是目前業(yè)界的標準。今天所有的光學接口都在使用這項技術。全世界在這方面的競爭主要是想辦法提升其速度和效率。而我們此次實現(xiàn)了美國境內的最高傳輸速度�！�

那么這一傳輸速度有多快呢？作為比較，家庭高速網(wǎng)絡的速度可以達到大約每秒100M，而馮教授的團隊達成的速度是每秒40G，也就是前者速度的400倍。由于其體積很小，這種VCSEL裝置還擁有很高的能源效率——其相比傳統(tǒng)的電線要節(jié)能100倍。但與此同時其傳輸數(shù)據(jù)的精確性也非常高，在長達1小時的運行過程中沒有檢測到任何錯誤。

高速準確的數(shù)據(jù)傳輸是打造個性化醫(yī)藥，云計算以及許多其它應用的關鍵所在。舉例來說，為了利用超級計算機的高速計算能力來服務定制化醫(yī)療，那么首先就需要從患者那里采集醫(yī)學數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)本身是沒有什么用的，它首先需要進行分析。于是這些數(shù)據(jù)必須被從實驗室發(fā)送到計算機設施，隨后計算機對數(shù)據(jù)進行分析之后再將其轉發(fā)至病人的主治醫(yī)生那里，從而幫助制定診療計劃。

馮教授表示：“如果你不能傳輸信息，那么這些信息將是無用的。如果你不能傳輸數(shù)據(jù)，那么你所產(chǎn)生的都是垃圾，因此數(shù)據(jù)傳輸技術至關重要。高速數(shù)據(jù)傳輸將幫助遠程計算，遠程醫(yī)療和遠程教育更好的發(fā)展。這一切都取決于你能以多快的速度進行數(shù)據(jù)傳輸�！�

此次伊利諾伊大學的研究組使用的VCSELs設備在室溫下工作，因此下一步的工作將是想辦法讓這一設備能夠適應未來在數(shù)據(jù)中心的高溫環(huán)境下正常工作。

馮教授相信，最終研究人員將能夠將基于VCSEL設備的數(shù)據(jù)傳輸速度提升至每秒60G，但在那之后，由于材料自身的局限性，提升的空間將非常有限。但他本人并不擔憂在接近VCSEL技術極限之后的情況，因為早在2004年，馮教授便已經(jīng)與霍洛尼亞克教授一同開發(fā)了一種不需要VCSEL設備的新方法：晶體管激光器。