Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri

07.05.2019

Berkeley-nopea-fotonikytkin-300-t.jpgJokainen yksittäinen "valokytkin" on rakennettu mikroskooppisen valtatien ylikulkusillan tapaan. Kun kytkin ei ole päällä, valo kulkee alempiin suoran linjan kanaviin (punaiset viivat). Kytkimen ohjaus laskee pienen rampin, joka vie valon sen kääntävään kanavaan (sininen viiva). Toinen ramppi laskee valon takaisin suoriin kanaviin.

Kalifornian Berkeleyn yliopiston insinöörit ovat rakentaneet uuden fotonikytkimen, joka voi ohjata optisten kuitujen läpi kulkevaa valon suuntaa nopeammin ja tehokkaammin kuin koskaan.

Tämä optinen liikenteen ohjauspiiri voisi jonain päivänä mullistaa informaation kulkua datakeskusten ja korkean suorituskyvyn supertietokoneiden kautta.

Fotoninen kytkin on rakennettu yli 50 000 mikroskooppisesta valokytkimestä, joista kukin ohjaa yhtä 240 valonsäteestä joko kääntymään oikealle, kun kytkin on päällä tai kulkemaan suoraan, kun kytkin on pois päältä.

Ryhmän 240 x 240 matriisi syövytetään piikiekkoon ja se kattaa vain hieman postimerkkiä suuremman alueen.

"Ensimmäistä kertaa piikytkimellä lähestymme suuria kytkimiä, joita voidaan rakentaa pelkästään bulkkioptiikkaa käyttäen", toteaa Ming Wu, sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen professori UC Berkeleyssä.

"Kytkimet eivät ole vain laajoja vaan ovat 10 000 kertaa nopeampia, joten voimme vaihtokytkeä dataverkkoja mielenkiintoisilla tavoilla, jollaisia monet eivät ole tulleet ajatelleeksikaan."

Tällä hetkellä ainoat fotonikytkimet, jotka voivat hallita satoja valonsäteitä kerralla, on rakennettu peileistä tai linsseistä, jotka täytyy kääntää fyysisesti valon suunnan vaihtamiseksi. Kukin kierros kestää noin kymmenesosan sekunnista, mikä on ikuisuus verrattuna sähköisiin tiedonsiirtonopeuksiin.

Uusi fotonikytkin rakennetaan käyttäen pieniä integroituja piirakenteita, jotka voivat kytkeytyä päälle ja pois mikrosekunnin murto-osassa, lähestyen nopeassa tiedonsiirtoverkossa tarvittavia nopeuksia.

Nykyiset fotonikytkimet eivät kykene sovittamaan kovin montaa yhteyttä ja ne kärsivät myös signaalihäviöstä.

Uudessa fotonikytkimessä valonsäteet kulkevat nanometrien ohuiden kanavien ristikkäisryhmän läpi, kunnes ne saavuttavat yksittäiset valokytkimet. Vaihtokytkimillä valoa voidaan ohjata suoraan kulkevien tai valon kulkua kääntävien kanavien läpi.

Tällä hetkellä voi toteuttaa 240 tulon ja 240 annon rakenteen, joten se on suurin koskaan raportoitu piipohjainen kytkin. Tutkijat pyrkivät parantamaan valmistustekniikkaansa tuottamaan vielä suurempia kytkimiä.

”Suurempia erilliskomponenteista rakentuvia kytkimiä on kaupallisesti saatavilla, mutta ne ovat hyvin hitaita, joten ne ovat käyttökelpoisia verkossa, jossa ei tarvita usein tapahtuvia vaihtoja”, selvittää tilannetta Ming Wu. ”Nyt tietokoneet toimivat erittäin nopeasti, joten jos haluat pysyä mukana tietokoneen nopeuksissa, tarvitset paljon nopeamman vaihtovasteen.

Aiheesta aiemmin:

Askeleita kohti fotonipiirejä

Valon kytkentää yhdellä atomilla

21.02.2020Vauhdikkaita muistirakenteita
20.02.2020Kierrätystä ja palonestoa
19.02.2020Nestepisaroilla jopa viiden voltin jännite
18.02.2020Kuitusiirron ennätyskapasiteetti
17.02.2020Kubitteja keinoatomeista
14.02.2020Kohinalla hehkuttaen
14.02.2020Tehokkaampia sähkökatalyyttisiä reaktioita
12.02.2020Elektroninen nenä MOF-materiaaleista
11.02.2020Uudenlainen elektrodirakenne tehokkaamille akuille
10.02.2020Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa
07.02.2020Uusi kvasihiukkanen löydetty: Pi-ton
06.02.2020Resonaattorit hidastavat valoa
05.02.2020Nanoputkien rullasta uudenlaista materiaalia
04.02.2020Tehokkaampaa terahertsitaajuuksien ilmaisua
03.02.2020Ensimmäinen yksikerroksinen amorfinen kalvo
31.01.20205000 vuotta kestävä paristo
30.01.2020Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta
29.01.2020Litiumakuille pidempiä ajomatkoja?
28.01.2020Kvanttilämpöä ja kvanttilomittumista mittaillen
27.01.2020Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa
24.01.2020Keinoiho magnetismia tunnistavin anturein
23.01.2020Kiertymä muokkaa kaistaeroa
22.01.2020Yleismuistin virstanpylväs
21.01.2020Ensimmäinen antiferromagneettinen topologinen kvanttimateriaali
20.01.2020Nanoantenneja tiedonsiirtoon
17.01.2020Muisteja erittäin kylmään laskentaan
16.01.2020Laskentaa molekyyleillä
16.01.2020Konenäölle nyt myös konesilmät
14.01.2020Piin kvanttibiteillä uusiin ulottuvuuksiin
13.01.2020Uusi menetelmä kestäville GaN-transistoreille
10.01.2020Hiukkaskiihdytin mikropiirille
09.01.2020Biologista energiantuottoa
08.01.2020Kvanttiteleportaatio piifotonisella sirulla
07.01.2020Kohti spintronisia MRAM-muisteja
07.01.2020Tehokas litium-rikki akku
03.01.2020Pieniä parannuksia litiumioni-akuille
02.01.2020Kvanttimateriaalia vaikkapa naamiointiin
02.01.2020Perovskiiteistä löytyy yllätyksiä
31.12.2019Lämpökytkin polymeeristä
30.12.2019Elektroniikka valon nopeudella
23.12.2019Turvallista ja käytännöllistä viestintää
20.12.2019Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit
19.12.2019Kytkettäviä plasmoneja muoveihin
18.12.2019Magnonit töihin
17.12.2019Lämmönsiirtoa tyhjyyden läpi
16.12.2019Nailon ja taivutus vauhdittavat orgaanista elektroniikkaa
13.12.2019Viat saattavat tehostaa akkuja
12.12.2019Hiili ja pii jakavat ja yhdistävät fotoneja
11.12.2019Timanttien avulla parempia superkonkkia
10.12.2019Sähköis-optista tietotekniikkaa
09.12.2019Lämpösähköä hiilinanoputkilla
09.12.2019Valokuitua selluloosasta
05.12.2019Näppärä terahertsinen tekniikka
04.12.2019Palamattomia litium-akkuja
03.12.2019Bittejä ja simulointia atomien mittakaavassa
02.12.2019Metallijohde Cooperin pareilla
29.11.2019Plasmoniikan avulla edullinen monispektrikamera
28.11.2019Hiilinanoputket pääsevät vauhtiin
27.11.2019Löytö ferrosähköisissä tuplaa potentiaalin
26.11.2019Antenni lämpösäteilylle
25.11.2019Jatkuvuutta Mooren laille
22.11.2019Skyrmioneja huonelämpötilassa
21.11.2019Hukkalämpö sähköksi uusin keinoin
20.11.2019Keinotekoiset lehdet tuottavat kaasua ja nesteitä
18.11.2019Fotonikytkin CMOS-piireille
15.11.2019Parempia langattomia anturitekniikoita
13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja
05.11.2019Muuntaa 2D-tasot pehmeiksi ja joustaviksi 3D-rakenteiksi
04.11.2019Tarkempia kiderakenteita ja proteiineja aurinkokennoihin
01.11.2019Kvanttiakussa ei synny häviöitä
31.10.2019Keinoja ja visioita 2D-materiaalien käytölle
30.10.2019Käteviä ADC- ja DAC-muuntimia IoT-aikakaudelle
29.10.2019Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti
25.10.2019Paljonko on kvanttilaskennan ylivoima?
24.10.2019Tehokkaampia superkondensaattoreita
23.10.2019Uudenlaisia kalvoja hiilinanoputkista
22.10.2019Valolla kohti huonelämpöistä kvanttitietokonetta
21.10.2019Japanissa kokeiltiin petabitin verkkoyhteyksiä
18.10.2019Suprajohtavuutta moduloiden
17.10.2019Spin- ja varausvirran hallintaa
16.10.2019Spektrometriaa sirupiirillä
15.10.2019Uusia ulottuvuuksia printtielektroniikalle
14.10.2019Löytö energiatehokkaalle elektroniikalle
11.10.2019Pikotiedettä ja uusia materiaaleja
10.10.2019Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua
09.10.2019Koneoppiminen etsii uusia materiaaleja
08.10.2019Parhaat kahdesta maailmasta: Magnetismi ja Weyl -puolimetallit
07.10.2019Tehokkaampaa energian keruuta IoT-antureille
04.10.2019Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja
03.10.2019Supratekniikalla tehokkaampaa tietotekniikkaa
02.10.2019Paramagneettiset spinit tuottavat sähköä lämmöstä
01.10.2019Kolme kertaa parempi infrapunailmaisin
30.09.2019Yksisuuntainen radiotie synteettisellä Hall-efektillä
27.09.2019Katsaus kvanttilaskennan tekniikoihin

Näytä lisää »