« Август 2022 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
1	2	3	4	5	6	7
8	9	10	11	12	13	14
15	16	17	18	19	20	21
22	23	24	25	26	27	28
29	30	31

| 13 июня 2022 | Информационные технологии / Электроника и полупроводники

40-канальная оптическая линия связи позволит передавать данные в пределах одного чипа или компьютера со скоростью 400 ГБ в секунду

Микрокольцевой резонатор и частотная гребенка

Ученые из университета Центральной Флориды (University of Central Florida) разработали и продемонстрировали кремниевую оптическую линию связи, в которой объединены две различные технологии мультиплексирования. Это, в свою очередь, позволяет организовать в одном луче света 40 независимых каналов, по каждому из которых может вестись независимая передача данных, а суммарная скорость передачи по этой линии составляет 400 ГБ в секунду.

40 независимых каналов были получены за счет объединения в одно устройство источника света на базе частотной гребенки, фотонного кристаллического резонатора, разработанного специалистами Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST), и оптимизированного мультиплексора, разработанного в Стэнфордском университете.

Большинство компонентов линии связи изготовлены из оксида тантала (V) (Ta2O5), наносимого на кремниевое основание. Из этого материала изготовлено кольцо, на внутренних стенках которого созданы наноструктуры определенной формы и размеров. Получившийся фотонный кристаллический микрокольцевой резонатор превращает поступающий поток лазерного света в десять разных потоков с различными длинами волн.

Каждый из этих десяти потоков попадает в свой мультиплексор-делитель, на выходе их которого получаются четыре луча света с одинаковой длиной волны, но разной формы и пространственной ориентации. После того, как свет каждого из 40 разных лучей модулируется передаваемыми данными, все лучи снова объединяются в один луч и направляются к получателю, где производятся обратные оптические преобразования и извлечение передаваемой информации.

Испытания 40-канальной линии передачи данных показали, что ее характеристики полностью соответствуют параметрам, полученным путем математического моделирования. Перекрестная связь между каналами имеет весьма низкий уровень, порядка -20 dB, а затухание сигнала на пути до приемника составляет ?10 dBm. Использование теста PRBS31, предназначенного для испытаний высокоскоростных линий в условиях стрессовой нагрузки, показало, что 34 канала из 40 обеспечивают безошибочную передачу данных в таких условиях.

В будущем ученые планируют использовать более продвинутые фотонные кристаллические микрокольцевые резонаторы, способные производить большее количество лучей с различными длинами волн, и мультиплексоры, разделяющие луч света на большее количество лучей с различной пространственной ориентацией. Это, в свою очередь, позволит создать оптические интерконнекты следующих поколений, предназначенные для использования в датацентрах или в составе суперкомпьютеров.

Более того, подобные коммуникационные многоканальные линии могут стать одним из ключевых компонентов будущих оптических и фотонных компьютеров, обладающих вычислительной мощностью, необходимой для искусственного интеллекта, машинного обучения и масштабных математических моделирований.