Datansiirtoa useilla valon väreillä yhdellä laserilla

Columbia Engineeringin tutkijat osoittavat energiatehokkaan menetelmän palvelinkeskusten suurten datamäärien siirtämiseen solmuja yhdistävien kuitukaapelien kautta.

Tämä uusi tekniikka parantaa aiempia yrityksiä lähettää useita signaaleja samanaikaisesti samojen kuituoptisten kaapeleiden kautta. Sen sijaan, että käytettäisiin eri laseria kunkin valon aallonpituuden tuottamiseen, uudet sirut vaativat vain yhden laserin tuottaakseen satoja erillisiä valon aallonpituuksia, jotka voivat siirtää samanaikaisesti itsenäisiä datavirtoja.

Järjestelmä käyttää aallonpituusjakoisen multipleksoinnin (WDM) tekniikkaa ja Kerr-taajuuskampoja, jotka ottavat yhden värin valoa sisääntulossa ja luovat useita uusia valon värejä lähtöön. Tällaiset taajuuskammat antoivat tutkijoille mahdollisuuden siirtää selkeitä signaaleja erillisillä ja tarkoilla valon aallonpituuksilla, joiden välissä on tilaa.

Tutkijoiden mukaan tämän läpimurron avulla järjestelmät voivat siirtää eksponentiaalisesti enemmän dataa käyttäen suhteellisesti vähemmän energiaa.

Ryhmä pienensi sirun kaikki optiset komponentit noin muutaman millimetrin päähän kummastakin reunasta valon tuottamiseksi, koodasi ne sähköisellä datalla ja muunsi optisen datan sitten takaisin sähköiseksi signaaliksi kohdesolmussa.

"Tällä tavalla lähestymistapamme on paljon kompaktimpi ja energiatehokkaampi kuin vertailukelpoiset lähestymistavat", sanoo tutkimuksen johtava kirjoittaja Anthony Rizzo. "Se on myös halvempaa ja helpompi skaalata, koska piinitridiset kampageneroinnin sirut voidaan valmistaa tavallisissa CMOS-valimoissa, joita käytetään mikroelektroniikan sirujen valmistukseen, kalliiden III-V-valimoiden sijaan."

Näiden sirujen kompakti luonne mahdollistaa niiden suoran liitännän tietokone-elektroniikan sirujen kanssa, mikä vähentää huomattavasti kokonaisenergiankulutusta, koska sähköisten datasignaalien on edettävä vain millimetrejä eikä yli kymmenien senttimetrien etäisyyttä.

Kokeissa tutkijat onnistuivat siirtämään 16 gigabittiä sekunnissa aallonpituutta kohden 32 eri valon aallonpituudella yhden kuidun kokonaiskaistanleveydellä 512 Gb/s alle yhdellä virheellisellä bitillä biljoonasta lähetetystä databitistä.

"Vaikka käytimme tässä periaatteentodistuksessa 32 aallonpituista kanavaa, arkkitehtuurimme voidaan skaalata yli 100 kanavaan, mikä on hyvin tavallisten Kerr-kampamallien ulottuvilla", Rizzo lisää.

Seuraava askel tässä tutkimuksessa on integroida fotoniikka sirumittakaavan ajo- ja ohjauselektroniikkaan järjestelmän pienentämiseksi entisestään.

Aiheesta aiemmin:

Taajuuskampa, laser ja resonaattori samalle piirille

Ennätyskorkeaa datansiirtoa yhdellä lähettimellä