Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Badacze zademonstrowali 40-kanałowe optyczne łącze, osiągające prędkość 400 GB/s

ghost666 31 Jul 2022 18:39 708 0
Optex
  • Badacze zademonstrowali 40-kanałowe optyczne łącze, osiągające prędkość 400 GB/s
    Badacze zademonstrowali właśnie optyczne łącze komunikacyjne na bazie krzemu, które konsoliduje dwie technologie multipleksowania w celu stworzenia 40 optycznych kanałów danych mogących jednocześnie przesyłać zasoby. Nowy optyczny interkonekt, działający w skali chipa, może transferować z prędkością około 400 GB na sekundę. Mogłoby to ulepszyć aplikacje internetowe intensywnie korzystające z danych, od usług strumieniowania wideo po transakcje na giełdzie. „Ponieważ zapotrzebowanie na przesyłanie większej ilości informacji przez Internet wciąż rośnie, potrzebujemy nowych technologii, aby jeszcze bardziej zwiększyć szybkość transmisji” — powiedział Peter Delfyett, który kierował zespołem badawczym z University of Central Florida, College of Optics and Photonics (CREOL). „Jako że połączenia optyczne mogą transferować więcej zasobów niż ich elektroniczne odpowiedniki, nasza praca może umożliwić lepsze i szybsze przetwarzanie informacji w centrach danych, które stanowią szkielet Internetu”.

    Grupa naukowców, pochodzących z różnych instytucji badawczych, opisuje w czasopiśmie: „Optics Letters” nowe optyczne łącze. Realizuje ono 40 kanałów komunikacyjnych, dzięki połączeniu źródła światła z grzebieniem częstotliwości opartym na rezonatorze wykorzystującym kryształ fotoniczny, opracowany przez amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) ze zoptymalizowanym multiplekserem z podziałem modów, zaprojektowanym przez naukowców z Uniwersytetu Stanforda. Każdy kanał może być używany do przenoszenia informacji, podobnie jak odmienne kanały stereo lub pasma częstotliwości nadawania różnych stacji muzycznych. „Pokazujemy, że nowe grzebienie częstotliwości mogą być stosowane we w pełni zintegrowanych optycznych interkonektach” — powiedział Chinmay Shirpurkar, współautor artykułu. „Wszystkie komponenty fotoniczne zostały wykonane z materiału na bazie krzemu, co pokazuje potencjał tworzenia optycznych urządzeń do przetwarzania informacji z tanich i łatwych w produkcji elementów”.

    Oprócz usprawnienia transmisji danych w Internecie, nowa technologia mogłaby również zostać wykorzystana do konstruowania szybszych komputerów optycznych, które byłyby w stanie zapewnić wysoki poziom mocy obliczeniowej potrzebnej do sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego, emulacji na dużą skalę i innych zastosowań.

    Korzystanie z wielu wymiarów światła

    Nowe prace obejmowały zespoły badawcze kierowane przez Firooza Aflatouni z University of Pennsylvania, Scotta B. Pappa z NIST, Jelenę Vuckovic z Uniwersytetu Stanforda i Delfyetta z CREOL. Jest to część programu DARPA: „Photonics in the Package for Extreme Scalability” (PIPES), którego celem jest wykorzystanie światła do znacznej poprawy łączności cyfrowej w pakietowych układach scalonych. Co odbywa się przy użyciu źródeł opartych na mikrogrzebieniach.

    Naukowcy stworzyli łącze optyczne za pomocą falowodów z pięciotlenku tantalu (Ta2O5) na podłożu krzemowym, uformowanym w pierścień z oscylującym nanowzorem na wewnętrznej ściance. Powstały w ten sposób rezonator z mikropierścieniowym kryształem fotonicznym zamienia wejście lasera w dziesięć różnych długości fali. Zespół zaprojektował i zoptymalizował również multiplekser z podziałem trybów, który przekształca każdą długość fali w cztery nowe wiązki, gdzie każda ma inny kształt. Dodanie tego wymiaru przestrzennego umożliwia czterokrotne zwiększenie pojemności danych, tworząc tym samym łącznie 40 kanałów do przesyłania zasobów.

    Badacze zademonstrowali 40-kanałowe optyczne łącze, osiągające prędkość 400 GB/s


    Po zakodowaniu danych w każdej z 40 wiązek o różnym kształcie i kolorze światło jest ponownie łączone w pojedynczą, a następnie przesyłane do miejsca przeznaczenia. W punkcie docelowym, długości fal i kształty wiązek są rozdzielone, dzięki czemu każdy kanał może być odbierany i dekodowany niezależnie, bez zakłóceń z innych. „Zaletą naszego łącza jest to, że rezonator z wykorzystaniem kryształu fotonicznego umożliwia łatwiejsze generowanie solitonów i oferuje bardziej płaskie widmo grzebieniowe niż te zademonstrowane w przypadku konwencjonalnych rezonatorów pierścieniowych” — wskazał współautor artykułu, Jizhao Zang z NIST. „Te cechy są korzystne dla optycznych łączy danych”.

    Wyższa sprawność dzięki odwrotnemu projektowi

    Aby zoptymalizować multiplekser z podziałem modów, naukowcy zastosowali obliczeniowe podejście do ujęcia nanofotonicznego zwane fotonicznym projektowaniem odwrotnym. Ta metoda zapewnia wydajniejszy sposób eksploracji zakresu możliwych projektów, oferując jednocześnie mniejsze rozmiary, lepszą wydajność i nowe funkcje. „Przyjęcie fotonicznego projektowania odwróconego sprawia, że ​​nasze łącze można w dużym stopniu dostosować do potrzeb konkretnych aplikacji” — oznajmił współautor badań, Kiyoul Yang z Uniwersytetu Stanforda.

    Testy nowego urządzenia uwydatniły, że dobrze pasuje ono do ​​symulacji i udowodniły, że kanały wykazywały niski przesłuch, poniżej -20 dB. Wykorzystując mniej niż -10 dBm odbieranej mocy odbiornika optycznego, łącze oferowało bezbłędną transmisję zasobów w 34 z 40 kanałów przy użyciu wzorca PRBS31, standardu używanego do testowania szybkich obwodów transmisji danych pod obciążeniem.

    Naukowcy pracują obecnie nad dalszym ulepszeniem urządzenia poprzez włączenie mikropierścieniowych rezonatorów z kryształów fotonicznych, które wytwarzają więcej długości fal, lub poprzez zastosowanie bardziej złożonych kształtów wiązek. Komercjalizacja tego konceptu wymagałaby pełnej integracji układu nadajnika i odbiornika o dużej przepustowości, niskim zużyciu energii i niewielkim rozmiarze. Może to umożliwić stworzenie nowej generacji optycznych połączeń międzysieciowych do użytku w centrach danych.

    Kod open-source dla oprogramowania do optymalizacji konstrukcji fotonicznych, zastosowany w omawianym projekcie i opisany w artykule, jest dostępny w repozytorium na GitHubie.

    Źródło: https://phys.org/news/2022-06-channel-optical-link-capable-transmitting.html

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 11189 posts with rating 9469, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Optex