液晶技術加持 光纖網路邁向新紀元

隨著自駕車、6G行動通訊與量子通訊等技術的蓬勃發展，傳統光纖網路已面臨極限挑戰。為此，德國弗勞恩霍夫研究院攜手合作夥伴，開發出多項創新技術，大幅提升資料傳輸效率。其中，採用液晶矽基板（LCoS）鏡片的光學交換器，不僅能壓縮資料封包，更可將訊號分散至不同光纖，大幅提升網路彈性與傳輸量。

光纖傳輸雖已接近光速，且能處理龐大資料量，但面對未來科技需求，傳統系統仍顯力有未逮。為此，弗勞恩霍夫應用光學與精密工程研究所（IOF）在耶拿展開兩項計畫——WESORAM與Multi-Cap，致力打造符合未來需求的光纖網路。

現有光纖網路已採用波分多工（WDM）技術，透過光學交換器將光訊號分頻，再由光譜儀光柵分波，最後由LCoS鏡片將訊號導向輸出光纖，實現單一光纖傳輸多重資料流。然而，此技術僅限於特定頻率範圍內運作。

在WESORAM計畫中，研究團隊成功改良這項技術。首先，他們提升LCoS交換器的靈活性，使其能將資料流導向任一光纖。光譜儀光柵將輸入光訊號分頻後，LCoS鏡片會將各頻率訊號導向不同光纖，將傳統波分多工技術擴充套件至空間多工領域。這意味著除了「單一光纖多重頻率」外，還能實現「單一頻率多重光纖」的傳輸模式。

「我們成功將8個輸入通道的訊號，任意導向16個輸出通道。這種交叉連線方式大幅提升網路容量，特別適用於城市間的長距離資料傳輸。」計畫主持人、光學系統專家Steffen Trautmann博士表示。此外，這項技術還能減少光纖網路所需的光學交換器數量，降低安裝與營運成本。

研究團隊更進一步開發新型光柵，提升光學模組的解析度。「目前業界標準為100GHz（約0.8nm）的頻譜解析度，而我們開發的鏡片可達25GHz（約0.2nm）。」Trautmann解釋道。更高的解析度意味著資料流的光頻頻寬縮小四倍，資料封包也相應縮小，使光纖能同時傳輸更多資料封包。

WESORAM計畫的合作夥伴包括專精於網路技術的Adtran公司，以及專注於光學系統並負責製造LCoS鏡片的Holoeye公司。弗勞恩霍夫IOF的專家則負責光學設計，並運用超精密技術開發光譜儀光柵的分光器，將所有元件整合至單一微型零件中。

WESORAM計畫與另一項Multi-Cap計畫相輔相成。後者致力於增加平行資料傳輸的通道數量。傳統光纖僅含單一資料通道與訊號核心，而多核心光纖則利用多重核心傳輸資料。儘管這些纜線包含更多導體，但其厚度幾乎不變。

弗勞恩霍夫IOF團隊開發出適用於多核心光纖的訊號放大器，可同時服務12個通道，每個通道的增益超過20dB。這項技術顯著提升能源效率，因為12個通道僅需一個放大器模組即可運作。