40 каналов данных в луче одного лазера

Значительное увеличение объемов информации, которой оперируют информационные центры, в большинстве случаев обуславливает использование оптических линий связи для соединения мощных компьютеров и серверных стоек, так как кабельные ethernet-соединения уже не в состоянии обеспечить необходимую ширину полосы пропускания. Однако каждый высокоскоростной коммуникационный оптический канал требует наличия отдельного лазера и отдельной электронной схемы управления.

Ученые из разных стран мира озадачены поиском новых возможностей расширения пропускной способности. Недавним результатом исследований американских ученых стала новая технология, позволяющая с помощью единственного лазера обеспечить работу множества независимых каналов, работающих на разных частотах.

Крошечный микрорезонатор является главным компонентом новой технологии.  Устройство представляет собой петлю, полукольцо оптического волновода, шириной 100 микрометров, изготовленное из нитрида кремния. Крайне малая толщина резонатора позволяет без проблем поместить его на поверхности кремниевого чипа. Один микрорезонатор способен заменить собой призмы, линзы, резонаторы и прочие оптические компоненты, которые в совокупности представляют собой управляемый особым образом лазер.

В экспериментальной установке лазер связан резонатором и накачивает его непрерывным потоком света одной определенной длины волны. "Несмотря на крошечные размеры, структура резонатора способна заключать в себе достаточно большое количество энергии, концентрация которой приводит к изменению линейности его свойств. Обычно, если мы качаем в резонатор энергию с определенными параметрами и параметры резонатора линейны, то на выходе резонатора мы получаем энергию с такими же параметрами, как и на входе, - объясняют исследователи, - но когда взаимодействие резонатора и энергии нелинейно, резонатор начинает производить новые гармоники более высокого порядка".

Интервал между пиками частот микрорезонатора имеет такую же форму частотной гребенки, как и у резонаторов других типов, и эти частоты могут быть подстроены путем изменений резонансной частоты микрорезонатора. А резонансная частота изменяется при помощи электрического нагревателя из золотого провода, проложенного ниже структуры резонатора. Изменение температуры материала влечет за собой изменения некоторых его свойств и, как следствие, резонансной частоты.

Экспериментальная установка, в которой установлен новый микрорезонатор, эффективно работает с дискретными световыми импульсами, с импульсами света, имеющими определенную длительность. Но, в ходе экспериментов ученые отметили присутствие импульсов «темноты», очень коротких промежутков, во время которых резонатор не пропускает и не излучает никакого света. Длительность этих темных импульсов составляет одну или две пикосекунды, что в сто раз быстрей, нежели время переключения выходных ключей современных микроконтроллеров. "Преимущества использования импульсов темноты заключается в том, что мы имеем возможность воспроизводить их неоднократно и с высокой точностью. Это обеспечивает более надежную передачу данных, ведь добиться подобных характеристик с обычными импульсами света невероятно сложно", - уточняют исследователи. В экспериментальной установке исследователи продемонстрировали, как обычные яркие импульсы могут быть без труда преобразованы в темные импульсы и наоборот, что облегчает создание интерфейсов между оптической и электронной частями системы.

Новая разработка может применяться не только для передачи больших объемов данных в компьютерах и компьютерных сетях, но и быть использована в различных датчиках и спектроскопии. Устройства позволят исследовать химические вещества в различных длинах волн более быстро и более легко, нежели это достигается при использовании лазеров с перестраиваемой длиной волны, которые громоздки, дороги и которым на переключение требуется значительное время.

В ближайшее время ученые планируют интегрировать новый микрорезонатор в структуру реального чипа, который будет содержать все необходимые компоненты и представлять собой законченное коммуникационное лазерное устройство.

18.08.2015

40 каналов данных в луче одного лазера

По материалам DailyTechInfo

Заявка на звонок

В форме есть ошибки

Мы перезвоним Вам с 9:00 до 18:00 по Москве

Исправление ошибки

Спасибо за помощь в контроле качества нашего ресурса!