微谐振器孤子频率梳能实现高速光通讯服务

据悉，通过试验，已经证明了微谐振器孤子频率梳能显著增加光通讯中波分复用（WDM）的性能。该技术可用于开发高效、高度可扩展的通信系统。

WDM可以通过在单个波导上使用多个独立的数据通道来传输超高数据速率，而信息则是在不同波长的光上进行编码。通过在硅基微谐振器中连续循环光学孤子（在传播过程中保持其形状的波形）产生频率梳。

研究人员使用相关的频率梳的连续波音调作为通信的载波，而不是通过孤子脉冲序列进行数据编码。Dissipative Kerr solitons (DKSs) 通过由克尔非线性介导的四光子相互作用在集成氮化硅微谐振器中连续循环的脉冲产生，从而形成低噪声、光谱平滑的宽带频率梳。

来自卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队使用两个交错的DKS频率梳，通过距离超过75公里、跨越整个电信C频段和L频段的179个单独光载波，传输每秒超过50兆比特的数据流。

尔斯鲁厄理工学院（KIT）教授Christian Koos表示：“这相当于超过50亿次电话呼叫或超过200万的高清电视频道。”Koos透露，这是使用芯片格式的频率梳源达到的最高数据速率。

该团队还通过使用一对DKS频率梳（其中一个作为发射器处的多波长光源，另一个作为接收器处的本地振荡器），演示了WDM数据流的相干检测。

在实验中使用孤立子连续循环的低损耗光学氮化硅微谐振器，因为它们可以容易地集成到紧凑的通信系统中。孤子是通过非线性光学过程形成的，这是由于微谐振器中光场的高强度而产生的。

洛桑联邦理工学院教授Tobias Kippenberg表示：“我们的孤子梳状源非常适于数据传输，可以通过小尺寸微芯片以低成本进行大量生产。”

上述研究方法利用了基于微谐振器的DKS频率梳信号源在发射机和接收机上的大规模并行光通信的可扩展性，实现了高效紧凑的大容量光通讯系统。结果证明了这些来源替代目前在高速通信中使用的连续波激光器阵列的潜力。（文/Oscar译）