| cyqdesign | 2019-04-15 11:49 |
可用于光通信的超大超快微型开关阵列 加州大学伯克利分校的工程师们已经研制出一种新的光子开关，它能比以往更快、更有效地控制光通过光纤的方向。有朝一日，这种光学“交通警察”将彻底改变信息在数据中心和用于人工智能和其他数据密集型应用的高性能超级计算机中的传输方式。 光子开关有超过50000个微型“光开关”，每个“光开关”将240束光中的一束引导到开关打开时右转或开关关闭时直行通过。240×240的开关阵列被蚀刻在硅片上，覆盖的区域仅略大于邮票。 加州大学伯克利分校（UC Berkeley）电子工程和计算机科学教授、论文的高级作者吴明博（Ming Wu）说：“在硅开关领域，我们第一次接近人们只能用散体光学器件来制造的大型开关。”该论文发表在《光学杂志Optica》上。”我们的交换机不仅体积不大，而且速度快了10000倍，因此我们可以用很少有人想到的有趣方式切换数据网络。” 目前，唯一能同时控制数百束光束的光子开关是用镜子或透镜制造的，这些镜子或透镜必须在物理上转动才能改变光的方向。每转一圈大约需要十分之一秒才能完成，与电子数据传输速率相比，这是一个永世。这种新型的光子开关是用微型集成硅结构制造的，这种结构可以在一微秒之内开关，接近高速数据网络所需的速度。  光子开关是利用一种称为光刻的技术制造的，在这种技术中，每一个“光开关”结构都被蚀刻在硅晶片上。晶圆上的每个浅灰色正方形都包含6400个开关。 吴说，服务器网络可以由光纤连接，光子开关充当交通警察。光子开关只需要很少的能量，不会产生任何热量，因此它们不会面临与电子开关相同的限制。然而，当前的光子开关不能容纳如此多的连接，而且也会受到信号损失的困扰，即当光通过开关时，光会“变暗”，这使得一旦到达目的地，就很难读取编码数据。 在这种新型的光子开关中，光束穿过交叉排列的纳米薄通道，直到到达这些单独的光开关，每个光开关都像一个微型高速公路立交桥。当开关关闭时，光直接通过通道。施加电压打开开关，降低一个将光引导到更高通道的斜坡，使光旋转90度。另一个斜面将灯光降低回垂直通道。 吴说：“从字面上看，这就像一个高速公路匝道。所有的灯都亮起来，转90度，然后又转回去。这是一个非常有效的过程，比其他人在硅光子学上所做的更有效。正是这种机制使我们能够制造低损耗的开关。” 该小组使用一种称为光刻的技术将开关结构蚀刻到硅片上。研究人员目前可以制造240×240阵列240光输入和240光输出的结构，光损耗有限，这使得它成为有史以来最大的硅基开关。他们正在努力完善制造技术，以制造更大的开关。 吴说：“使用大容量光学器件的更大的交换机在市场上有售，但它们速度非常慢，因此它们可以在网络中使用，而您不必经常更改。现在，计算机工作很快，所以如果你想跟上计算机的速度，你需要更快的开关响应。我们的交换机大小相同，但速度更快，因此它将在数据中心网络中启用新功能。” 原文链接：https://phys.org/news/2019-04-largest-fastest-array-microscopic-traffic.html（实验帮译） |
|