解开光通信中尚未开发的光潜力

东京工业大学的科学家们已经制造了一个多路复用器/多路分解器模块，它基于光通信系统中未被利用的特性：光学涡旋。这些设备对于改善光网络至关重要，光网络是当今互联网的支柱，可以满足未来的交通需求。

在以通信为中心的时代，互联网流量一直在迅速增长。通过互联网传输的大量数据由庞大的骨干网络实现，通常涉及使用光通信技术部署的数百万个连接。预计数据流量的增加不会很快停止，全世界的研究人员正在寻找进一步发展和改进光通信的方法。

现代电子通信中的一种普遍存在的技术是多路复用，这是一种最大化可用带宽使用的方法。多路复用包括将多个信号打包成单个信号，该信号可以通过共享介质(例如光纤)发送。然后，在接收器处对接收到的复信号进行多路分解，并将每个简单信号路由到其预期目的地。目前使用多种复用方法通过光网络实现超过100gbits / s的速度。

但是，我们需要找到一种方法，将更多数据填充到光信号中，而不需要更多能量和低成本; 也就是说，需要新的多路复用技术。最近有希望的方法涉及利用通常不用于通信的光的特性来编码独立信号。例如，已经采用了光的偏振并且已经提出了实际应用。

另一方面，光的另一个特征是被称为“光学涡旋”，可以被利用。这是由东京理工学院助理教授Tomohiro Amemiya领导的一项研究的重点。“光学涡旋带有轨道角动量的光，可用于通过将每个信号分配给不同动量的光波来复用信号，”Amemiya解释说。光学涡旋在信号多路复用中的应用代表了未开发的领域，具有巨大的潜力。

当然，甚至想到将信号编码成具有不同光学涡旋的光波并发射它们，首先必须设计和实现用于多路复用和多路分解操作的必要电路。因此，研究团队设计并制造了轨道角动量多路复用/多路分解模块。

他们的设备是制造的，以便输入五个独立的信号。使用两个微小电路结构的组合，称为星形耦合器和光学涡旋发生器，五个信号中的每一个都被“编码”，具有独特的光学角动量。输出信号由五个信号的组合组成，并且接收器电路仅需要反向(多路分解)执行多路复用操作以再次用五个独立信号结束。

制作的模块

光学涡流发生器的波导的弯曲尖端由硅制成并且测量为几微米。在先前的研究中已经报道了光学涡流发生器的制造过程，并且该团队现在所做的工作展示了该技术的一个具体应用。

在不久的将来，诸如团队所展示的设备和多路复用技术将至关重要。“可以肯定的是，未来对低成本和低能耗的高容量系统的需求将进一步增加，”Amemiya表示。幸运的是，通过利用光的未开发属性来改进当前通信系统的更多方法肯定会在我们的通信时代向前迈进一步。