Оптоволоконная "солома" от Lumenisity и Microsoft уменьшает задержку вдвое: "Самое большое усовершенствование за 40 лет"

Группа исследователей из Lumenisity — отделения Исследовательского центра оптоэлектроники Университета Саутгемптона при поддержке Microsoft создала кабель с полым сердечником.

Как утверждают разработчики из Lumenisity, их кабель обеспечивает самый низкий уровень задержки сигнала из когда-либо зарегистрированных в оптоволокне. По словам исследователей, им удалось достичь 0,091 дБ/км на длине волны 1550 нм, используя двугнездное антирезонансное безузловое волокно (DNANF). 

Этот показатель ниже минимального — 0,14 дБ/км, характерного для передовых современных кварцевых волокон. Существенного улучшения этого показателя не происходило с 80-х годов прошлого века. Исследователи отмечают, что это одно из важнейших улучшений технологии волноводов за последние 40 лет. 

Традиционное одномодовое волокно направляет свет через стекло, замедляя сигналы примерно до 200 млн м/сек. Это составляет две трети от потенциальной скорости этих сигналов в вакууме. Между тем волокна с пустой сердцевиной направляют свет преимущественно по воздуху, что позволяет примерно вдвое сократить задержку и минимизировать нелинейные эффекты. 

Однако есть и существенный недостаток. Подобные конструкции с пустой сердцевиной теряют энергию со скоростью, превышающей 1 дБ/км. Это ограничивает их использование исключительно короткими специализированными линиями связи.

Предложенная разработчиками из из Lumenisity конструкция DNANF преодолевает эти ограничения за счет использования концентрических стеклянных трубок толщиной всего несколько мк. Они действуют подобно крошечным зеркалам, отражая свет обратно в воздушный сердечник и подавляя моды высшего порядка. 

Испытания двугнездового антирезонансного безузлового волокна на катушках длиной 15 км с использованием нескольких методов измерения подтвердило, что затухание составляет менее 0,1 дБ/км. Важно также, что потери оставались ниже 0,2 дБ/км в спектральном диапазоне 66 ТГц. Этот диапазон значительно шире узких телекоммуникационных «окон», которые лучше всего работают на основе кремния. 

Разработчики также отметили, что хроматическая дисперсия — распространение разных длин волн с разной скоростью в одной среде, была в 7 раз ниже, чем в более старых версиях оптоволокна. Это позволяет упростить конструкцию приемопередатчика и сократить расход энергии сетевым оборудованием.

Microsoft приобрела Lumenisity в 2022 году, стремясь вывести технологию DNANF из лаборатории на уровень коммерческого использования. Тогда созданное исследователями оптоволокно достигало потерь сигнала около 2,5 дБ/км, что было не сопоставимо с традиционным минимальным показателем в 0,14 дБ/км для стеклянного волокна. 

По результатам пилотного проекта, который проводился параллельно с исследованиями ученых из Lumenisity, в Microsoft заявили, что около 1 тыс. 200 км нового оптоволокна успешно передают реальный трафик. В 2024 году в рамках конференции Microsoft Ignite гендиректор Сатья Наделла заявил, что компания планирует развернуть 15 тыс. км оптоволокна в сети Azure в течение следующих двух лет для поддержки подключения ИИ. 

По словам одного из разработчиков Франческо Полетти, низкий уровень потерь сигнала позволит операторам исключить один из двух-трех участков с усилителями и таким образом значительно сократить капитальные и эксплуатационные расходы. Масштабирование производства потребует нового оборудования, а стандарты еще не разработаны. Но впервые волокно, передающее свет по воздуху, работает быстрее и имеет меньшие потери, чем стекло, которое оно пытается заменить.

Информация о разработке опубликована в журнале Nature Photonics

Источник: Tom’sHardware