让互联网成为可能的光纤通信网
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0:07 - 0:08在2012年,
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0:08 - 0:13由日本和丹麦研究人员组成的小组
创下了一项世界记录, -
0:13 - 0:16在一根50千米的电缆上
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0:16 - 0:19传输 1 Pbit 的数据用时只有1秒——
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0:19 - 0:23这相当于一万小时的高清视频。
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0:23 - 0:24这可不是普通电缆。
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0:24 - 0:27这是一种增强型光纤——
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0:27 - 0:30组成了连接我们的星球、
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0:30 - 0:32让互联网成为可能的隐形网络。
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0:32 - 0:33几十年来,
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0:33 - 0:36城市或国家间的长距离沟通
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0:36 - 0:39都由经铜线传导的
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0:39 - 0:40电信号承载。
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0:40 - 0:42这种方式慢而低效,
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0:42 - 0:48金属线限制了数据传输速率,
而且电线发热造成功率损耗。 -
0:48 - 0:50但在20世纪晚期,
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0:50 - 0:54工程师掌握了一种更好的传输方式。
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0:54 - 0:55不再使用金属导线,
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0:55 - 1:00而是将玻璃精心融化后
拉成柔韧的纤维, -
1:00 - 1:04纤维可长至几百公里,
和人的头发一样细。 -
1:05 - 1:06纤维不再传递电信号,
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1:06 - 1:11而是传递代表数字信号的光脉冲。
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1:11 - 1:16但光如何在玻璃纤维中传导
而不会穿出去呢? -
1:16 - 1:22秘密就在于光全内反射现象。
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1:22 - 1:23自艾萨克·牛顿时代以来,
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1:23 - 1:27眼镜制造商和科学家们已经知道,
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1:27 - 1:32光穿过空气和其他介质
如水或玻璃的交界时产生折射。 -
1:32 - 1:36当一束穿过玻璃的光
以很陡的角度抵达玻璃表面时, -
1:36 - 1:40它会发生折射,
即弯折后进入空气中。 -
1:40 - 1:43但如果光束角度很小时,
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1:43 - 1:46它会产生反射并留在玻璃中,
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1:46 - 1:49在琉璃中来回反弹。
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1:49 - 1:50在特定条件下,
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1:50 - 1:56透光的东西就能把光藏在其内,
不会让光穿透出来。 -
1:56 - 1:58与电信号或无线信号相比,
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1:58 - 2:02光纤信号在长距离传输中
几乎没有损耗—— -
2:02 - 2:04会散失一点能量,
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2:04 - 2:07且光纤不能大角度弯折,
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2:07 - 2:08否则光信号会外泄。
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2:08 - 2:13如今一根光纤可承载
不同波长的光信号, -
2:13 - 2:15不同波长传输不同的数据。
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2:15 - 2:19一段光缆包含几百根光纤。
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2:19 - 2:23大洋底纵横交错的百万公里光缆,
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2:23 - 2:25它们将各大洲连在一起——
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2:25 - 2:29光缆总长足以绕赤道差不多30圈。
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2:29 - 2:31有了光纤,
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2:31 - 2:33数据传输不再受距离的限制,
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2:33 - 2:37而互联网则发展为全球计算机。
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2:37 - 2:39我们的移动工作和娱乐
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2:39 - 2:43更加依赖位于世界各地
超大数据中心的 -
2:43 - 2:47大量超负荷工作的计算机服务器,
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2:47 - 2:49这就是云计算,
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2:49 - 2:51而它引发了两个大问题:
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2:51 - 2:54热损耗和带宽要求。
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2:54 - 2:59多数网络传输
发生在各数据中心内部, -
2:59 - 3:04而这些服务器都是由传统电缆连接,
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3:04 - 3:06一半的运行功率
以热损耗方式浪费掉了。 -
3:06 - 3:10与此同时,无线带宽需求稳步增长,
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3:10 - 3:14移动设备中使用的千兆赫兹信号
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3:14 - 3:16已达到其数据传输极限。
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3:16 - 3:20光纤为通信领域带来的革命,
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3:20 - 3:25助长了对云计算
和移动计算的过高预期, -
3:25 - 3:30但集成光学这项
相关技术应运而生。 -
3:30 - 3:33光不仅可以在光纤中传导,
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3:33 - 3:36也可以在超薄硅中传导。
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3:36 - 3:40虽然光在超薄硅中的
传导性不及光纤, -
3:40 - 3:42但它们让工程师能够
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3:42 - 3:46将百公里光纤网络中的设备
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3:46 - 3:49集成到可插入服务器的
微小光子芯片中, -
3:49 - 3:53实现电信号和光信号互转。
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3:53 - 3:57有了光电转换芯片,
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3:57 - 4:03数据中心中就可以
将损耗大的电缆换成节能光纤。 -
4:03 - 4:07光子芯片也打破了无线带宽限制。
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4:07 - 4:10研究人员正在努力
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4:10 - 4:13用太赫兹频率取代移动千兆赫信号,
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4:13 - 4:16将数据传输速度提高数千倍。
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4:16 - 4:18但它们是短距离无线信号:
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4:18 - 4:20容易被空气中的水分吸收,
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4:20 - 4:22或被高层建筑物阻挡。
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4:22 - 4:24通过分布在整个城市的
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4:24 - 4:27无线-光纤光子发射器微型芯片,
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4:27 - 4:31太赫兹信号可以进行远距离传输。
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4:31 - 4:34中间传输借助稳定的光纤来实现,
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4:34 - 4:39让超高速无线连接成为现实。
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4:39 - 4:41在人类历史上,
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4:41 - 4:44光带给我们热并照亮世界,
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4:44 - 4:49陪伴我们探索物理世界
并定居下来。 -
4:49 - 4:53现在,我们给光插上了信息的翅膀,
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4:53 - 4:56让它沿着光纤超高速公路飞奔 ——
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4:56 - 4:59配备多种集成光子出口——
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4:59 - 5:03去构建一个更加广阔的虚拟世界。
- Title:
- 让互联网成为可能的光纤通信网
- Speaker:
- Sajan Saini
- Description:
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观看完整课程: https://ed.ted.com/lessons/the-hidden-network-that-makes-the-internet-possible-sajan-saini
2012年,一个研究小组创下了世界纪录,他们只花1秒钟就将1 Pbit数据从50公里长的电缆一端传到了另一端—— 1 Pbit数据相当于10,000小时的高清视频。这可不是普通电缆,而是增强型光纤,是连接我们星球、使互联网成为可能的隐形网络。
光纤是什么,它的工作原理是怎样的呢? Sajan Saini探索了这项重要技术。课程教授:Sajan Saini, 动画执导:Artrake Studio
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:03
Cissy Yun approved Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Cissy Yun edited Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Ruilin Yao accepted Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Ruilin Yao edited Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Carol Wang edited Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Carol Wang edited Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Carol Wang edited Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible | ||
Carol Wang edited Chinese, Simplified subtitles for The hidden network that makes the internet possible |