Ученые разработали компактную систему оптической беспроводной связи, которая способна передавать данные со скоростью до 362,7 Гбит/с. Работа опубликована в журнале Advanced Photonics Nexus и предлагает альтернативный подход к развитию высокоскоростных сетей внутри помещений — не вместо Wi-Fi, а в дополнение к нему.
Изображение: H. Safi (University of Cambridge)
В основе технологии лежит передача данных не по радиоканалу, а с помощью света. Такой подход считается перспективным, поскольку световой диапазон обладает значительно большей доступной полосой пропускания, не создает радиопомех и может быть точнее направлен в нужную зону. Это особенно важно для помещений с высокой плотностью подключений — домов, офисов, больниц, дата-центров и общественных пространств.
Ключевым элементом новой системы стал миниатюрный чип с матрицей 5 × 5 инфракрасных лазеров. Каждый лазер может работать независимо и передавать собственный поток данных. За счет одновременной работы множества излучателей система резко увеличивает суммарную пропускную способность по сравнению с одиночным световым потоком. Сам массив при этом размещается на чипе размером менее миллиметра.
Во время испытаний исследователи создали оптический канал связи длиной 2 метра. Из 25 лазеров в тесте использовался 21, и каждый из них обеспечивал скорость от 13 до 19 Гбит/с. В сумме система достигла 362,7 Гбит/с, что авторы называют одним из самых высоких показателей для компактного оптического беспроводного передатчика такого класса.
Чтобы несколько лучей могли работать одновременно без сильных взаимных помех, ученые разработали специальную оптическую систему формирования света. Она распределяет лучи по отдельным зонам с высокой равномерностью — более 90% на расстоянии двух метров. В одном из тестов с четырьмя одновременными лучами система обеспечила стабильную работу каналов и суммарную скорость около 22 Гбит/с в многопользовательском режиме.
Отдельный акцент сделан на энергоэффективности. По оценке исследователей, система расходует около 1,4 нДж на бит, что примерно вдвое лучше по сравнению с актуальными передатчиками Wi-Fi в сопоставимых условиях.
Исследователи отмечают, что оптическая беспроводная связь не должна заменить существующие радиосети, но может стать их дополнением в тех местах, где особенно важны высокая скорость, низкие помехи и снижение энергопотребления. В будущем подобные решения могут встраиваться в потолочные точки доступа, светильники и другие элементы инфраструктуры помещений.
