دستاورد دانشمندان: اینترنت لیزری با سرعت ۳۶۰ گیگابیت‌برثانیه و نصف مصرف انرژی وای‌فای

دانشمندان سیستمی را توسعه دادند که سرعت اینترنت را به شکل چشمگیری افزایش و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. این فناوری به‌جای استفاده از امواج رادیویی، از پرتوهای نور لیزر بهره می‌برد و در آزمایش‌های اولیه توانست اطلاعات را با سرعت خیره‌کننده بیش از ۳۶۰ گیگابیت‌برثانیه منتقل کند.

شبکه‌های سلولی و وای‌فای امروزی به‌دلیل افزایش بی‌سابقه دستگاه‌های متصل، با مشکلاتی مانند فرکانس‌های شلوغ و افت کیفیت روبه‌رو هستند. محققان انجمن بین‌المللی اپتیک و فوتونیک برای حل این مشکل، یک فرستنده نوری فشرده را ساختند که ظرفیت بسیار بالایی برای محیط‌های بسته مانند ادارات، بیمارستان‌ها و دیتاسنترها دارد و ارتباط پایدار و بی‌نقصی را برقرار می‌کند.

به عبارت دیگر، این فناوری با جایگزینی امواج نوری به‌جای امواج رادیویی متداول، پهنای باند بسیار گسترده‌تری را بدون خطر تداخل سیگنال در فضاهای بسته در اختیار کاربران قرار می‌دهد. این سیستم نوری با مصرف فقط ۱.۴ نانوژول انرژی برای هر بیت (نصف مصرف شبکه‌های وای‌فای برتر) سرعت شگفت‌انگیز ۳۶۲.۷ گیگابیت‌برثانیه را به ثبت رساند.

اینترنت لیزری با سرعت ۳۶۰ گیگابیت‌برثانیه

دانشمندان هسته اصلی این سیستم را با استفاده از یک آرایه ۵ در ۵ از لیزرهای مینیاتوری به نام VCSEL روی یک تراشه یک میلی‌متری طراحی کردند. صنایع مختلف معمولاً این لیزرهای فروسرخ را در دیتاسنترها به کار می‌برند، زیرا کارایی بالایی دارند و با سرعت بسیار زیادی اطلاعات را جابه‌جا می‌کنند.

هر لیزر در این آرایه ۲۵ تایی به‌صورت کاملاً مستقل کار می‌کند و جریان داده اختصاصی خود را می‌فرستد. اندازه بسیار کوچک این تراشه به تولیدکنندگان امکان می‌دهد تا آن را به راحتی درون دستگاه‌های مختلفی مانند گوشی‌های هوشمند یا مودم‌های خانگی جاسازی کنند.

محققان این شبکه را در یک فضای آزاد و در فاصله دو متری آزمایش کردند. آنها در این تست ۲۱ لیزر از مجموع ۲۵ لیزر موجود را فعال کردند که هر کدام داده‌ها را با سرعت ۱۳ تا ۱۹ گیگابیت‌برثانیه انتقال دادند. این رقم یکی از بالاترین سرعت‌های تاریخ برای یک فرستنده نوری در ابعاد تراشه محسوب می‌شود. محققان اطمینان می‌دهند که با ارتقای گیرنده‌های نوری، این سیستم می‌تواند در آینده به سرعت‌های بسیار بالاتری نیز دست پیدا کند.

این سیستم با کمک لنزهای ویژه، نور را با یکنواختی بیش از ۹۰ درصد در محیط پخش می‌کند. این ساختار منظم به فرستنده اجازه می‌دهد تا هر پرتو نوری را به یک کاربر یا دستگاه خاص در اتاق اختصاص دهد. محققان در یک آزمایش هم‌زمان، چهار پرتو نوری را برای کاربران مختلف فعال کردند و شبکه توانست پایداری خود را با سرعت ترکیبی ۲۲ گیگابیت‌برثانیه حفظ کند.

محققان می‌گویند این فناوری جایگزین وای‌فای نمی‌شود، بلکه در کنار آن ترافیک سنگین داده‌ها را در محیط‌های بسته مدیریت می‌کند.

یافته‌های این مطالعه در ژورنال Advanced Photonics Nexus منتشر شده است.