日本研發(fā)超高速電光調(diào)制器降低數(shù)據(jù)中心的冷卻成本

  ICC訊 據(jù)外媒報(bào)道，日本研究人員采用了一種聚合物研發(fā)了一款超高速電光調(diào)制器，可以降低數(shù)據(jù)中心的冷卻成本，而且此種聚合物即使在沸水溫度下也很穩(wěn)定。

使用能在110℃溫度下工作的混合聚合物調(diào)制器以200 Gbit/s傳輸?shù)臄?shù)據(jù)波形（圖片來源：九州大學(xué)）

  此種硅聚合物混合調(diào)制器能夠在高達(dá)100攝氏度的溫度時(shí)，每秒傳輸200字節(jié)的數(shù)據(jù)，并能夠在高溫下既快速又可靠地實(shí)現(xiàn)光學(xué)數(shù)據(jù)互連，減少對(duì)冷卻的需求，而且可推廣應(yīng)用于屋頂和汽車等惡劣環(huán)境應(yīng)用。

  近年來，高清媒體流等高速數(shù)據(jù)傳輸需求激增，而光學(xué)通信是許多必要數(shù)據(jù)連接的核心。其中一個(gè)關(guān)鍵部件就是調(diào)制器，可以將數(shù)據(jù)放在通過電光材料的光束上，而電光材料可以根據(jù)電場(chǎng)的變化改變其光學(xué)特性。

  目前大多數(shù)調(diào)制器都采用無機(jī)半導(dǎo)體或晶體作為電光材料，但是有機(jī)聚合物能夠以低成本打造優(yōu)良的光電性能、操作電壓低等優(yōu)點(diǎn)。

  九州大學(xué)（Kyushu University）材料化學(xué)與工程系教授兼該研究的領(lǐng)導(dǎo)者Shiyoshi Yokoyama表示：“聚合物在調(diào)制器上有很大的應(yīng)用潛力，但是在很多工業(yè)應(yīng)用中還需要解決可靠性問題。

硅-聚合物混合調(diào)制器（圖片來源：九州大學(xué)）

  其中一個(gè)挑戰(zhàn)是，該聚合物層中的分子必須通過極化工藝來進(jìn)行組織，以實(shí)現(xiàn)良好的電光特性。但是，當(dāng)該聚合物層變得溫暖，開始軟化時(shí)，即達(dá)到玻璃化溫度時(shí)，此種組織就會(huì)消失。

  但是，如果該調(diào)制器和其他組件即使在高溫下也可快速且可靠地運(yùn)行，數(shù)據(jù)中心就能夠在更高的溫度下運(yùn)行，從而減少能源消耗。因?yàn)槟壳埃?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e6%95%b0%e6%8d%ae%e4%b8%ad%e5%bf%83&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">數(shù)據(jù)中心大約需要近40%的能源進(jìn)行冷卻。

  研究人員設(shè)計(jì)的聚合物通過整合至合適的化學(xué)組，具備很好的光電性能以及高達(dá)172攝氏度的玻璃化溫度。該研究小組基于馬赫-曾德爾干涉儀制成硅聚合物混合調(diào)制器，能夠在高溫下以超高速發(fā)送信號(hào)。與其他結(jié)構(gòu)相比，馬赫-曾德爾干涉儀對(duì)溫度變化的敏感性較低。

  在由聚合物和硅制成的多層材料制成的調(diào)制器中，入射的激光束被分成兩根等長的光束。在其中一個(gè)光束的光電聚合物上施加一個(gè)電場(chǎng)可以改變其光學(xué)特性，使光波略有位移。當(dāng)兩束激光再匯合時(shí)，得到修改以及未得到修改光束之間的干涉會(huì)根據(jù)相移量改變混合輸出光束的強(qiáng)度，最終在光中編碼數(shù)據(jù)。

  采用一個(gè)簡單的開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)信號(hào)方案，可以讓數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100 Gbit/s，而采用4個(gè)信號(hào)電平的更復(fù)雜方法傳輸數(shù)據(jù)的速率可達(dá)200 Gbit/s。

  即使在25攝氏度至110攝氏度的溫度下操作設(shè)備，以及在90攝氏度下加熱100小時(shí)后，此種性能也能得到保持，而且可以幾乎忽略變化，這證明了調(diào)制器在非常大的溫度范圍內(nèi)也非常強(qiáng)大且穩(wěn)定。

  目前的設(shè)備具毫米大小，與其他設(shè)計(jì)相比相對(duì)較大。但是，研究人員們正在尋找方法，以進(jìn)一步減少在小區(qū)域內(nèi)密集排列此類調(diào)制器所占用的空間。