Zrewolucjonizowanie optycznych sieci komunikacyjnych Naukowcy finansowani ze środków UE opracowali koncepcję nowego systemu i urządzeń do nawiązywania połączeń optycznych o niskim poziomie energii i wysokiej przepustowości między dużymi centrami danych. Gospodarka cyfrowa Bezpieczeństwo Energia © Ksander, Shutterstock W dobie informacji ciągły wzrost transmisji danych wymaga radykalnie nowych metod szybkiego przesyłania – tj. wzrostu przepustowości i wydajności energetycznej o całe rzędy wielkości. Grzebienie częstości optycznych, precyzyjne narzędzie do pomiaru poszczególnych kolorów (czyt. częstotliwości) światła, mają potencjał, by zrewolucjonizować przepustowość optycznych sieci komunikacyjnych. Powstawanie grzebieni częstości pośród linii w urządzeniach wielkości chipa stanowi obiecującą opcję, zwłaszcza w połączeniu z nowymi optycznymi układami scalonymi kodującymi informacje na każdej linii grzebieniowej. W ramach finansowanego ze środków UE projektu ENTERAPIC wykazano ogromny potencjał tej metody, tworząc koncepcję nowego systemu i urządzeń do nawiązywania połączeń optycznych o niskim poziomie energii i wysokiej przepustowości w obrębie centrów danych i pomiędzy nimi. – Połączenia optyczne o szybkości transmisji danych liczonej w terabitach na sekundę to najbardziej obiecujący sposób radzenia sobie z ograniczeniami przesyłowymi w dużych centrach danych i ogólnoświatowych sieciach komunikacyjnych – mówi Christian Koos, koordynator projektu. Głównym celem projektu było opracowanie energooszczędnych modulatorów elektrooptycznych. Są to urządzenia, które przekształcają sygnały elektryczne w optyczne. – Nasze urządzenia łączą konwencjonalne krzemowe falowody fotoniczne z materiałami organicznymi przystosowanymi na poziomie cząsteczkowym – wyjaśnia Christian Koos. – Urządzenia te są najbardziej energooszczędnymi spośród obecnie dostępnych. Stanowią atrakcyjne rozwiązanie związane z nadajnikami-odbiornikami wielkości chipów oferującymi szybkości rzędu terabitów na sekundę, w przypadku których zużycie prądu ma coraz większe znaczenie. Istotne osiągnięcia Podczas prac nad projektem dokonano serii istotnych osiągnięć. Jeżeli chodzi o modulatory elektrooptyczne, zespołowi udało się uzyskać nie tylko niskie zużycie energii, ale także rekordowo wysoką szybkość transmisji. Ponadto w ramach eksperymentów stworzono nowatorskie źródła grzebieni częstości optycznych wielkości chipa oparte o modulatory elektrooptyczne, półprzewodnikowe lasery z przełączaniem wzmocnienia i mikrorezonatory nieliniowe Kerra. Przetestowano je z szybkością transmisji danych rzędu terabitów na sekundę. Aby połączyć wszystkie elementy w nadający się do użytku system komunikacji, naukowcy stworzyli koncepcję fotonicznego połączenia ultrakompresyjnego (ang. photonic wire bonding). – Fotoniczne połączenie ultrakompresyjne polega na trójwymiarowym drukowaniu falowodów w nanoskali. Są one około 100 razy mniejsze niż ludzki włos – mówi Christian Koos. – Wpadliśmy na ten pomysł podczas prac nad projektem i zaskoczyło nas, jak dobrze się sprawdza. Połączenie tych metod pozwala naukowcom tworzyć systemy nadawczo-odbiorcze o niespotykanej dotychczas wydajności i efektywności. – Tego rodzaju systemy są pilnie potrzebne, aby radzić sobie z trwałym wzrostem transmisji danych – stwierdza Christian Koos. Uruchomienie spółki wydzielonej Po zakończeniu projektu naukowcy uruchomili wydzieloną spółkę działającą w obszarze nowych technologii. Oferuje ona usługi i technologie związane ze zintegrowaną fotoniką na dużą skalę. – Firma Vanguard Photonics pragnie wykorzystać przełomowe osiągnięcia dokonane w ramach projektu ENTERAPIC, zwłaszcza poprzez ich zastosowanie względem technik nanoprodukcji addytywnej do montażu i upakowania fotonicznych układów scalonych i modułów wieloprocesorowych – mówi Koos. – Liczymy, że uda nam się uzyskać szeroki zakres zastosowań związanych z teleinformatyką, medycyną, naukami przyrodniczymi oraz metalurgią przemysłową i wykrywaniem. Słowa kluczowe ENTERAPIC, centrum danych, komunikacja, teleinformatyka, połączenia optyczne
