高速自由空間データ伝送により、宇宙ミッションの接続性が向上します。チューリッヒ工科大学の研究者らは、プラズモニック変調器を使用して記録破りのデータ転送速度を達成し、宇宙通信と潜在的には世界的な高速インターネットアクセスの向上を約束しました。この技術の伝送速度は 1.4Tbit/s に達する可能性があり、世界のつながり方が変わります。

研究者らは、プラズモニック変調器(表面プラズモンポラリトンと呼ばれる特殊な光波を使用して光信号を制御および変更するデバイス)を使用して、最大53キロメートル(33マイル)の長さの乱流自由空間光リンク上で最大424Gビット/秒のデータ転送速度を達成しました。新しい研究は、屋外または宇宙でデータを送信するための高速光通信リンクの基礎を築きます。

従来の無線周波数通信システムと比較して、自由空間光通信ネットワークは、より低い遅延とより少ない干渉で高速、大容量のデータ伝送を提供できるため、宇宙探査に利益をもたらします。これにより、データ転送効率が向上し、接続性が向上し、宇宙ミッションの能力が強化されます。

チューリッヒ工科大学ロイトホルトグループのローレンツ・クルマー氏は、フロンティアズ・イン・オプティクス・アンド・レーザーサイエンス(FiOLS)カンファレンスでこの研究を発表した。

「高速自由空間伝送は、世界を結び、水中ケーブルが破損した場合のバックアップとして機能するオプションです」とコールマー氏は述べた。 「しかし、これは、世界を繋ぐ、手頃な価格の新しい高速インターネットへの一歩でもあります。これにより、現在インターネットに接続していない何百万人もの人々に、安定した高速インターネットを提供することができます。」


FSO 屋外実験用の実験セットアップ。波長可変レーザー光源(TLS)、駆動増幅器(DA)、任意波形発生器(AWG)、送信機デジタル信号プロセッサ(Tx-DSP)、エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)、バンドパスフィルタ(BPF)、光スペクトラムアナライザ(OSA)、偏光分割多重シミュレータ(PDM)、高出力光増幅器(HPOA)、リアルタイムコントローラ(RTC)、変形可能ミラー(DFM)、波面センサー (WFS)、光パワーメーター (OPM)、局部発振器 (LO)、平衡光検出器 (BPD)、デジタルストレージオシロスコープ (DSO)、受信機デジタル信号処理 (Rx-DSP)。出典: ローレンツ・クルマー、チューリッヒ工科大学

プラズマ変調器はコンパクトで、広い温度範囲にわたって低エネルギー消費で高速動作できるため、宇宙通信リンクに最適です。

自由空間光学系を用いた屋外実験で、研究者らは、25% SDFEC しきい値 (干渉やノイズにもかかわらずシステムが送信データのエラーを修復できるしきい値) を下回る最大 424 Gbit/s の情報転送速度を達成しました。標準的な光ファイバーシステムでプラズモニック IQ 変調器を使用した実験では、25% SDFEC しきい値を下回ったまま、最大 774 Gbit/s/pol の高いスループットを達成しました。

これらの結果に基づいて、研究者らは、プラズモニック変調器とコヒーレント自由空間光通信を組み合わせることで全体のスループットを向上させ、1.4Tbit/秒の速度に達する可能性があると述べている。この結果は、自由空間光リンクを最高速度で動作させる方が、高次の変調フォーマットや低速リンクを使用するよりも有利であることも示しています。研究者らは、デバイス設計とフォトニック統合がさらに改善されれば、偏波チャネル当たり1Tbit/sを超える偏波多重データ伝送速度が実現可能になるはずだと述べている。

「次のステップでは、機器の長期信頼性をテストします」とコールマー氏は語った。 「高速性能はすでに備わっていますが、宇宙という最も過酷な環境でも長年にわたって動作できることを保証する必要があります。」

編集元/SciTechDaily