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  • 美国加州大学伯克利分校开发出最大最快的硅光子开关

    作者:佚名 来源:环球创新智慧 时间:2019-04-14 20:36 阅读:1801 [投稿]
    据美国加州大学伯克利分校官网近日报道,该校工程师开发出一种新型光子开关,它能比以往更快、更有效地控制光线通过光纤的方向。

    吴教授表示,服务器网络由光纤连接,光子开关充当“交警”。光子开关需要的能量很少,并且不会产生任何热量,所以它们不会面临电气开关那样的极限。然而,目前的光子开关无法容纳那么多的连接,还会受到信号损耗的困扰(当光线通过开关时,亮度会变暗)。因此,光线到达目的地时,我们会很难从中读出编码的数据。

    在新的光子开关中,光束穿过纵横交错的纳米薄度的沟道阵列,然后到达这些单独的光开关,每个光开关就像微观世界的高速公路立交桥。当开关关闭时,光线直接穿过沟道。施加一个电压打开开关,降低了斜坡,引导光线进入更高的沟道,使其旋转90度,再由另一个斜坡,使光线降低,回到垂直的沟道。


    每个单独的“光开关”就像一个微型的高速公路立交桥。当开关关闭时,光线直接通过一个较低的沟道(红线)。当开关打开时,会降低一个小斜坡,把光引导到上面的沟道,然后右转(蓝线)。第二个斜坡再将光线降低回来。(图片来源:Tae Joon Seok)

    吴教授表示:“这就像一个高速公路匝道。所有的光线都上升,旋转90度,然后再下降返回。这是一个非常高效的过程,比其他所有人在硅光子学中所做的都更高效。这个机制使我们能制造出低损耗的开关。”

    团队采用一项称为“光刻”的技术,将开关结构蚀刻到硅晶圆中。目前,研究人员们可以制造出240×240的阵列结构,240个光输入,240个光输出,而且光损耗有限。这使它成为目前为止所报道的最大的硅基开关。他们正在完善制造技术,以创造出更大的开关。


    晶圆上的每个浅灰色正方形都含有6400个光开关。(图片来源:Kyungmok Kwon)

    价值

    吴教授表示:“采用体光学技术的更大的开关已经在市场上可以买到,但是它们非常慢,所以它们应用到无需频繁更换的网络中。现在,计算机的运行速度非常快,所以你想要跟得上计算机的速度,就需要快得多的开关响应速度。我们开关的尺寸相同,但是却快得多,所以它将在数据中心网络中开启新的功能。”

    关键字

    数据中心、光学、开关、硅晶圆

    参考资料

    1.Tae Joon Seok, Kyungmok Kwon, Johannes Henriksson, Jianheng Luo, Ming C. Wu. Wafer-scale silicon photonic switches beyond die size limit. Optica, 2019; 6 (4): 490 DOI: 10.1364/OPTICA.6.000490

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