استعراض

وفقا لجامعة كاليفورنيا، وذكرت الموقع الرسمي بيركلي في الآونة الأخيرة أن المهندسين المدرسة وضعت مفتاح الضوئية الجديدة بشكل أسرع من أي وقت مضى، للسيطرة على نحو أكثر فعالية اتجاه الضوء من خلال الألياف البصرية. يوم واحد، وهذا "الشرطة" البصرية تغيير جذري ينتقل بطريقة المعلومات في مراكز البيانات وأداء عال من أجهزة الكمبيوتر العملاقة.

خلفية

مركز البيانات حيث يتم تخزين الصور السحابية والفيديو والملفات. وهو يتألف من مئات الآلاف من الخوادم، استمرت هذه الخوادم أن يرسل إلى الخلف المعلومات وإيابا.

المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) مراكز البيانات (المصدر: ويكيبيديا)

المفاتيح الكهربائية تلعب دور "الشرطة" لضمان أن المعلومات التي يتم إرسالها من خادم للوصول إلى الملقم الهدف، دون أن تفقد الطريق. ولكن مع زيادة معدل نقل البيانات، وصلت عملية التبديل الكهربائية والحد الأقصى لها. الحرارة التبديل الكهربائية المولدة وكبيرة جدا، بل وأكثر الترانزستورات إلى تبديل على الحرارة التي تولدها ستبدأ محدودة إلى حد ما. ومن المتوقع أن الصناعة التي من المرجح أن يستمر هذا الاتجاه الأجيال. بعد ذلك، بعض من أكثر الأشياء الأساسية يجب أن تتغير. بعض الناس يعتقدون أن الجمعية البصرية مفيدة.

ابتكار

في الآونة الأخيرة، وجامعة كاليفورنيا، بيركلي قد وضعت (جامعة كاليفورنيا في بيركلي) المهندسين التحول الضوئية الجديدة بشكل أسرع من أي وقت مضى، للسيطرة على نحو أكثر فعالية اتجاه الضوء من خلال الألياف البصرية. يوم واحد، وهذا "الشرطة" البصرية تغيير جذري في الطريقة التي تنتقل المعلومات في مراكز البيانات، والعملاق عالية الأداء، والتي يمكن تطبيقها على الأداء العالي المخابرات العملاق الاصطناعي وغيرها من تطبيقات البيانات المكثفة.

الأوراق ذات الصلة في 11 نيسان نشرت على الانترنت في المجلات "بصريات".

تكنولوجيا

يتكون التبديل الضوئية من عدد وافر من "التبديل البصرية" الصغرى 50000، كل "مفتاح الضوء" شعاع الصغير 240 يمكن أن توجه حزمة من أشعة الضوء. عندما يفتح التبديل، والحق بدوره الضوء، عندما يغلق التبديل، وعلى ضوء مباشرة. 240 قبل التبديل مجموعة 240 محفورا في رقاقة السيليكون، احتلت المنطقة من قبل قليلا فقط أكبر من طابع بريد.

(المصدر: Younghee لي)

جامعة كاليفورنيا، قسم بيركلي الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب أستاذ ومؤلف كتاب كبار من ورقة وقال وو مينغ (الصوت): "في التبديل السيليكون، وهي المرة الأولى اقتربنا من مفاتيح البصرية على نطاق واسع يمكن أن تستخدم إلا لبناء الجسم من مفاتيح لدينا. ليس فقط كبيرة، ولكن أيضا بسرعة 10،000 مرات. ولذلك، يمكننا استخدام الكثير من الناس لا تعتقد أن طريقة مثيرة للاهتمام لشبكة البيانات التبديل ".

في الوقت الحاضر، يمكن أن المئات منها السيطرة على شعاع ضوء التحول الضوئية إلا من خلال المرآة أو العدسة. هذه المرايا أو العدسات يجب أن تتحول بدنيا، من أجل تبديل اتجاه الضوء. كل عشر تحولا الثاني المطلوب لإكمال، مقارنة مع معدل نقل البيانات إلكترونيا، وهذا الوقت هو وقت طويل جدا. ومع ذلك، فإن هذا التبديل الضوئية جديد، مصنوع من السيليكون دمج الهيكل الصغير، قد يكون جزء من التحول في ميكروثانية، بالقرب من السرعة المطلوبة عالية السرعة تطبيق شبكة البيانات.

وقال وو خادم الشبكة متصلة بواسطة الألياف البصرية، والتحول الضوئية بمثابة "حركة المرور". طاقة الفوتون مفاتيح تتطلب القليل جدا ولا تولد أي حرارة، لذلك هم لا يواجهون هذا النوع من الحد التبديل الكهربائية. ومع ذلك، فإن التحول الضوئية لا يمكن أن تستوعب هذا العدد الكبير من الاتصالات التي تعاني أيضا من فقدان إشارة (عندما يمر الضوء من خلال التبديل، يتناقص السطوع). لذلك، عندما يصل الضوء الوجهة، ونحن سوف يكون من الصعب قراءتها من البيانات المشفرة.

في التبديل الضوئية الجديدة، شعاع ضوء يمر عبر قناة من مجموعة من نانو رقيقة متقاطع، ومن ثم إلى مفاتيح البصرية الفردية، كل التبديل البصرية كما السريع جسر العالم المجهري. عند إغلاق التبديل، وعلى ضوء مباشرة من خلال القناة. يتم تطبيق الجهد لتشغيل التبديل، والحد من منحدر، وتوجيه الضوء إلى قناة العليا، استدارة 90 درجة، ثم منحدر آخر، حتى أن الضوء هو انخفاض، والعودة إلى القناة الرأسية.

هو مبين أدناه: كل النظرات الفردية "التبديل البصرية" مثل جسر الطريق السريع. عندما يغلق التبديل، والضوء مباشرة من خلال قناة الدنيا (خط أحمر). عندما يفتح التبديل، بانخفاض منحدر صغير، وتوجيه الضوء على الجزء العلوي من القناة، ثم يمينا (الخط الأزرق). التعلية الثانية والضوء مرة أخرى ثم خفضت.

(المصدر: تاي جون سيوك)

وقال البروفيسور وو :. "انها مثل الطريق السريع ارتفاع المنحدر كل أشعة، استدارة 90 درجة، ثم يعود في الانخفاض هذا هو عملية فعالة جدا من لم الجميع في الضوئيات السيليكون أكثر كفاءة. تسمح هذه الآلية لنا لخلق التحول خسارة منخفضة ".

ويستخدم فريق تقنية تسمى "ضوئيه" في بنية التحول محفورا في رقاقة السيليكون. حاليا، يمكن للباحثين تنتج بنية مجموعة من 240 240، 240 مساهمة الضوء، الضوء الناتج 240، وفقدان بصري يقتصر. وهذا يجعل من أكبر التبديل السيليكون قدم تقريرا عن ذلك بكثير. وهي تقنيات التصنيع مثالية لخلق التحول الأكبر.

كل مربع على رقاقة شاحب رمادي 6400 يحتوي على التبديل البصرية. (المصدر: Kyungmok كوون)

قيمة

وقال البروفيسور وو: "إن التوسع في استخدام التكنولوجيات التبديل البصرية الأكبر أصبحت متاحة في السوق، لكنها بطيئة جدا، بحيث لا تحتاج إلى تطبيق لاستبدال المتكرر للشبكة الآن، سرعة الكمبيوتر بسرعة كبيرة، لذلك تريد. لمواكبة سرعة الكمبيوتر، وكنت في حاجة أسرع بكثير تبديل سرعة الاستجابة. نتحول من نفس الحجم، ولكن أسرع بكثير، لذلك فإنه سيتم فتح ميزة جديدة في شبكة مركز البيانات ".

الكلمة

مركز البيانات، والتبديل البصرية، ورقاقة السيليكون

المواد المرجعية

[1] تاي جون سيوك، Kyungmok كوون، يوهانس Henriksson، Jianheng لوه، ومفاتيح الضوئية مينغ C. وو رقاقة السيليكون على نطاق وراء يموت الحد الأقصى لحجم بصريات، 2019؛ (6) (4): .. 490 دوى: 10.1364 / OPTICA.6.000490

[2] https://news.berkeley.edu/2019/04/12/largest-fastest-array-of-microscopic-traffic-cops-for-optical-communications/