Hogesnelheidsgegevensoverdracht in de vrije ruimte verbetert de connectiviteit voor ruimtemissies. Onderzoekers van ETH Zürich hebben plasmonische modulatoren gebruikt om recordbrekende gegevensoverdrachtsnelheden te bereiken, wat een impuls belooft voor ruimtecommunicatie en potentieel wereldwijde hogesnelheidsinternettoegang. De transmissiesnelheid van deze technologie kan 1,4 Tbit/s bereiken, wat de manier waarop de wereld verbonden is zal veranderen.
De wetenschappers gebruikten plasmonische modulatoren - apparaten die speciale lichtgolven gebruiken, oppervlakteplasmonpolaritonen genaamd, om optische signalen te controleren en te wijzigen - om gegevensoverdrachtsnelheden tot 424 Gbit/s te bereiken via een turbulente optische verbinding in de vrije ruimte met een lengte tot 53 kilometer (33 mijl). Het nieuwe onderzoek legt de basis voor snelle optische communicatieverbindingen om gegevens in de open lucht of in de ruimte te verzenden.
Vergeleken met traditionele radiofrequentiecommunicatiesystemen kunnen optische communicatienetwerken in de vrije ruimte datatransmissie met hoge snelheid en hoge capaciteit bieden met een lagere latentie en minder interferentie, wat de verkenning van de ruimte ten goede komt. Dit zal de efficiëntie van de gegevensoverdracht vergroten, de connectiviteit verbeteren en de mogelijkheden van ruimtemissies vergroten.
Laurenz Kulmer van de Leuthold-groep van ETH Zürich presenteerde het onderzoek op de conferentie Frontiers in Optics and Laser Science (FiOLS).
"Hoge snelheidstransmissie in de vrije ruimte is een optie om de wereld met elkaar te verbinden en als back-up te dienen als onderwaterkabels breken", zegt Coulmer. "Maar het is ook een stap in de richting van een nieuw, betaalbaar, supersnel internet dat de wereld met elkaar verbindt. Op deze manier kan het stabiel, supersnel internet bieden aan miljoenen mensen die momenteel geen verbinding hebben met internet."
Plasmamodulatoren zijn ideaal voor ruimtecommunicatieverbindingen omdat ze compact zijn en op hoge snelheden kunnen werken met een laag energieverbruik over een breed temperatuurbereik.
Bij experimenten in de buitenlucht met optica in de vrije ruimte bereikten de onderzoekers informatieoverdrachtsnelheden tot 424 Gbit/s, onder de SDFEC-drempel van 25% - een drempel waaronder het systeem ondanks interferentie of ruis fouten in verzonden gegevens kan herstellen. Experimenten met een plasmonische IQ-modulator in een standaard glasvezelsysteem bereikten een hogere doorvoersnelheid, tot 774 Gbit/s/pol, terwijl ze onder de SDFEC-drempel van 25% bleven.
Op basis van deze resultaten zeggen de onderzoekers dat het combineren van plasmonische modulatoren met coherente optische communicatie in de vrije ruimte de algehele doorvoer zou kunnen helpen verhogen, en mogelijk snelheden van 1,4 Tbit/s zou kunnen bereiken. De resultaten laten ook zien dat het exploiteren van optische verbindingen in de vrije ruimte met de hoogste snelheden voordeliger is dan het gebruik van modulatieformaten van hogere orde en verbindingen met lagere snelheden. De onderzoekers zeggen dat met verdere verbeteringen in het apparaatontwerp en de fotonische integratie polarisatie-multiplex datatransmissiesnelheden van meer dan 1Tbit/s per polarisatiekanaal haalbaar zouden moeten zijn.
"Volgende stap zullen we de betrouwbaarheid van onze apparatuur op de lange termijn testen", aldus Coulmer. "De hogesnelheidsprestaties zijn er al, maar we moeten ervoor zorgen dat ze vele jaren kunnen functioneren in de zwaarste omstandigheden: de ruimte."
Samengesteld uit/SciTechDaily