波士頓大學發明可大幅提高數據傳輸速率的新型光纖

　　波士頓大學光纖專家與南加州大學光通信系統專家共同開發出了一種新型光纖，性能足夠穩定，可以傳輸被稱作光學漩渦的環形激光束。這種環形激光束也被稱作軌道角動量(OAM)光束，不僅可以應用于通信領域，還可以應用于原子操縱和光鑷。研究成果發表在《科學》(doi: 10.1126/science.1237861)雜志上。

　　波士頓大學工程學教授Siddharth Ramachandran說：“自人類發明出光纖以來的數十年間，傳統觀念一直認為，在光纖內傳輸的OAM光束本質上是不穩定的。因而，我們設計的這種可以穩定傳輸OAM光束的新型光纖將會對科學和技術的各個領域產生深遠影響。這些領域可以充分利用OAM光束的特有性質，比如，使用這種光束來提高光纖的數據容量。”

　　在這項新工作中，Ramachandran、南加州大學電氣工程教授Alan Willner及其同事不僅證明了光纖中OAM光束的穩定性，還證明了OAM光束提高互聯網帶寬的潛力。

　　上世紀90年代以來，通過向光纜同時發送多個數據流，并使每個數據流具有不同的波長或顏色，光纖的帶寬得到了顯著增大，這一過程被稱作波分復用。今天，人們提出了一種可以提高帶寬的新方法：沿著不同的路徑或模式向光纖發送光波，從光纖的一端到另一端每條路徑都攜帶一個數據緩存。然而，與顏色不同的是，不同的數據流可以混合在一起，確定哪些數據流來自哪個源則需要計算密集型且耗電量巨大的數字信號處理算法。

　　Ramachandran等人提出的策略(OAM模分復用)將以上兩種方法結合在了一起。他們將幾種不同顏色加載到每個模式中，然后再同時使用多個模式。與普通光纖不同的是，這些專門設計的光纖內的OAM模式可在同一根光纖內傳輸多個數據流，并在接收端保持各個數據流之間相互分離。

　　Ramachandran的OAM光纖可以攜帶4種模式(通常，光纖中只攜帶2種模式)，每種OAM模式僅在單一光波長上就可以提供高達400 Gb/s的傳輸速率(10個波長上，傳輸速率可達1.6 Tb/s)，傳輸距離超過0.68英里(1.1公里)。