Dùng ánh sáng thay cho sóng radio

Các mạng không dây hiện nay chủ yếu dựa trên sóng radio như Wi-Fi và mạng di động. Tuy nhiên, băng tần radio ngày càng chật chội, tín hiệu dễ nhiễu trong không gian đông người và mức tiêu thụ điện năng tăng cao.

Giải pháp mới là truyền dữ liệu bằng ánh sáng (optical wireless communication). Ánh sáng có băng thông lớn hơn nhiều, không gây nhiễu với hệ thống radio, và có thể điều hướng chính xác đến từng vị trí. Điều này đặc biệt hữu ích cho môi trường trong nhà như văn phòng, bệnh viện, trung tâm dữ liệu hay không gian công cộng.

Mảng laser siêu nhỏ cho truyền dữ liệu song song

Hệ thống được xây dựng quanh một chip chứa mảng 5 × 5 VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) – loại laser hồng ngoại thường dùng trong trung tâm dữ liệu. Mỗi laser có thể truyền một luồng dữ liệu riêng, và khi hoạt động đồng thời, chúng tạo ra dung lượng truyền tải khổng lồ.

Chip này nhỏ hơn 1 mm, phù hợp để tích hợp vào các điểm truy cập không dây nhỏ gọn, thậm chí có thể đưa vào smartphone trong tương lai.

Tốc độ 362,7 Gbps trong thử nghiệm

Trong thử nghiệm với khoảng cách 2 mét, 21 laser hoạt động đồng thời, mỗi laser đạt tốc độ từ 13–19 Gbps. Tổng cộng, hệ thống đạt 362,7 Gbps – một trong những tốc độ cao nhất từng được báo cáo cho thiết bị truyền quang quy mô chip.

Các nhà nghiên cứu cho biết tốc độ còn bị giới hạn bởi bộ thu thương mại sử dụng trong thử nghiệm. Với bộ thu nhanh hơn, hệ thống có thể đạt tốc độ cao hơn nữa.

Phân phối ánh sáng cho nhiều người dùng

Để tránh chồng chéo tín hiệu, nhóm nghiên cứu thiết kế hệ quang học nhỏ gọn với mảng vi thấu kính và các thấu kính bổ sung, phân phối ánh sáng thành lưới vuông đều nhau. Kết quả cho thấy độ đồng đều ánh sáng đạt hơn 90% ở khoảng cách 2 mét.

Trong thử nghiệm đa người dùng, hệ thống duy trì kết nối ổn định với nhiều luồng dữ liệu cùng lúc, đạt tổng tốc độ khoảng 22 Gbps.

Tiêu thụ năng lượng thấp hơn Wi-Fi

Hệ thống laser này chỉ tiêu thụ khoảng 1,4 nanojoule mỗi bit dữ liệu, bằng một nửa so với Wi-Fi tiên tiến hiện nay. Điều này giúp giảm chi phí và tác động môi trường khi nhu cầu dữ liệu toàn cầu tiếp tục tăng.

Bổ sung cho Wi-Fi, không thay thế

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh công nghệ truyền quang không nhằm thay thế Wi-Fi hay mạng di động, mà sẽ bổ sung trong môi trường cần dung lượng cao. Trong tương lai, hệ thống có thể được tích hợp vào đèn trần, thiết bị chiếu sáng hoặc điểm truy cập, mang lại kết nối nhanh, an toàn và tiết kiệm năng lượng cho nhiều người dùng cùng lúc.