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661 Tbps su un singolo cavo in fibra ottica, è record!

661 Tbps, in pratica più del traffico dati prodotto attualmente a livello mondiale, racchiuso però non all'interno di un'intera rete in fibra ottica, bensì su una solo cavo in fibra ottica di tipo monomodale a 30 nuclei: è questo ciò che è riuscito a fare un team di scienziati e ricercatori provenienti dalla Technical University of Denmark e da alcuni istituti di ricerca nipponici.

Sul Web oggi viaggiano centinaia di terabit di dati al secondo, consumando ben il 9% di tutta l'elettricità in tutto il mondo, con un ritmo di crescita del 20 – 30% all'anno‎‎. Per supportare la costante crescita della richiesta di banda, vengono continuamente installati nuovi massivi collegamenti di comunicazione parallela, una soluzione che però non è vantaggiosa dal punto di vista dei consumi.

‎‎Il problema fondamentalmente è legato all'inefficienza dei laser attualmente utilizzati per trasmettere le informazioni attraverso i cavi in fibra ottica. Un buon laser ha infatti un'efficienza massima del 30% appena. Un laser tipicamente utilizzato nelle telecomunicazioni, da circa 20 mW, richiede almeno 70 mW, senza contare il consumo degli amplificatori, ancora più elevato. Per comprimere più dati in una singola fibra ottica, normalmente li si distribuisce su diverse lunghezze d'onda. Purtroppo però ciascuna lunghezza d'onda richiede l'utilizzo di un laser dedicato, col conseguente impatto negativo su costi e consumi che è facile immaginare.

‎I ricercatori hanno dunque cercato una soluzione per trasmettere più dati possibili con un solo laser. Invece di utilizzare un unico colore puro, ne hanno realizzato dunque uno in grado di emettere impulsi di luce. Questi impulsi vengono creati unendo molte lunghezze d'onda diverse assieme, separate con estrema precisione e uniformità da intervalli vuoti. ‎

‎Di per sé, il laser ovviamente non può generare più lunghezze d'onda contemporaneamente, per questo i ricercatori hanno fatto passare la luce attraverso un cavo sottilissimo, con un diametro di appena 300 nanometri. Questo fa sì che il fascio di luce sia altamente concentrato e luminoso, provocando come reazione nel materiale utilizzato per il cavo la generazione di colori, che seguono la spaziatura dettata dall'impulso laser.

‎‎In questo modo un singolo laser è in grado di generare gli 80 colori necessari per l'intero sistema. ‎‎La luce laser emessa era divisa in due polarizzazioni — l'orientamento del campo elettrico durante le pulsazioni — ottenendo così due canali per ciascun colore, per un totale di circa 320 Gbps che, moltiplicata per 80 colori, dà un transfer rate di 25 Tbps per ogni singolo nucleo. Utilizzando una fibra ottica monomodale a 30 nuclei i ricercatori sono dunque riusciti a ottenere un transfer rate totale di 768 Tbps che, al netto delle ridondanze, dà appunto un valore di 661 Tbps.  ‎