Diez años en el futuro. Eso es lo lejos que el profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Santa Bárbara, John Bowers, y su equipo de investigación están llegando con el reciente desarrollo de sus láseres de punto cuántico con bloqueo de modo en silicio. Es una tecnología que no solo puedeaumentar la capacidad de transmisión de datos de los centros de datos, compañías de telecomunicaciones y productos de hardware de red que vendrán, pero lo hacen con alta estabilidad, bajo ruido y la eficiencia energética de la fotónica de silicio
"El nivel de tráfico de datos en el mundo está subiendo muy, muy rápido", dijo Bowers, coautor de un artículo sobre la nueva tecnología en la revista óptica En términos generales, explicó, la capacidad de transmisión y datos de la infraestructura de telecomunicaciones de vanguardia debe duplicarse aproximadamente cada dos años para mantener altos niveles de rendimiento. Eso significa que incluso ahora, las empresas de tecnología como Intel y Ciscotienen que fijar su vista en el hardware de 2024 y más allá para seguir siendo competitivos.
Ingrese el láser de punto cuántico pasivo de 20 gigahercios y de conteo de canales alto del Grupo Bowers, cultivado directamente, por primera vez, según el conocimiento del grupo, sobre un sustrato de silicio. Con un 4.1 terabit-per probado-segunda capacidad de transmisión, se adelanta una década completa al mejor estándar comercial actual para la transmisión de datos, que actualmente alcanza los 400 gigabits por segundo en Ethernet.
La tecnología es el último candidato de alto rendimiento en una técnica establecida llamada multiplexación por división de longitud de onda WDM, que transmite numerosas señales paralelas a través de una sola fibra óptica utilizando diferentes longitudes de onda colores. Ha hecho posible la transmisión y rápidatransferencia de datos en la que confiamos para nuestras comunicaciones, entretenimiento y comercio.
La nueva tecnología del Grupo Bowers aprovecha varios avances en telecomunicaciones, fotónica y materiales con su láser de punto cuántico, una fuente de luz diminuta de tamaño micrónico, que puede emitir una amplia gama de longitudes de onda de luz sobre las cuales se pueden transmitir datos.
"Queremos que se generen longitudes de onda más coherentes en una fuente de luz barata", dijo Songtao Liu, investigador postdoctoral en el Grupo Bowers y autor principal del artículo. "Los puntos cuánticos pueden ofrecerle un amplio espectro de ganancia, y es por eso que podemos lograrlomuchos canales ". Su láser de puntos cuánticos produce 64 canales, espaciados a 20 GHz, y puede utilizarse como transmisor para aumentar la capacidad del sistema.
El láser está pasivamente 'bloqueado en modo', una técnica que genera 'peines' ópticos coherentes con espaciado de canal fijo, para evitar el ruido de la competencia de longitud de onda en la cavidad del láser y estabilizar la transmisión de datos.
Esta tecnología representa un avance significativo en el campo de los circuitos integrados de silicio electrónicos y fotónicos, en los que el objetivo principal es crear componentes que utilicen luz fotones y guías de onda, sin paralelo para la capacidad de datos y la velocidad de transmisión, así como la eficiencia energética- junto e incluso en lugar de electrones y cables. El silicio es un buen material para la calidad de la luz que puede guiar y preservar, y para la facilidad y bajo costo de su fabricación a gran escala. Sin embargo, no es tan bueno para generar luz.
"Si desea generar luz de manera eficiente, desea un semiconductor de banda prohibida directa", dijo Liu, refiriéndose a la propiedad estructural electrónica ideal para los sólidos emisores de luz. "El silicio es un semiconductor indirecto de banda prohibida".El láser de puntos cuánticos del grupo, cultivado en silicio molécula por molécula en las instalaciones de nanofabricación de la Universidad de California en Santa Bárbara, es una estructura que aprovecha las propiedades electrónicas de varios materiales semiconductores para el rendimiento y la función incluidos sus espacios de banda directos, además deBeneficios ópticos y de fabricación bien conocidos del silicio.
Se espera que este láser de punto cuántico, y componentes similares, se conviertan en la norma en telecomunicaciones y procesamiento de datos, ya que las compañías de tecnología buscan formas de mejorar su capacidad de datos y velocidades de transmisión.
"Los centros de datos ahora están comprando grandes cantidades de transceptores fotónicos de silicio", señaló Bowers. "Y pasó de la nada hace dos años".
Desde que Bowers demostró hace una década el primer láser de silicio híbrido del mundo un esfuerzo en conjunto con Intel, el mundo de la fotónica de silicio ha continuado creando una tecnología de mayor eficiencia y mayor rendimiento, manteniendo la menor huella posible, con la vista puesta enProducción en masa. El láser de punto cuántico en silicio, dicen Bowers y Liu, es una tecnología de vanguardia que ofrece el rendimiento superior que se buscará para dispositivos futuros.
"Estamos filmando lejos", dijo Bowers, quien ocupa la Cátedra Fred Kavli en Nanotecnología, "que es lo que la investigación universitaria debería estar haciendo".
La investigación sobre este proyecto también fue realizada por Xinru Wu, Daehwan Jung, Justin Norman, MJ Kennedy, Hon K. Tsang y Arthur C. Gossard en la UC Santa Bárbara.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Santa Bárbara . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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