日本研發(fā)超高速電光調制器降低數據中心的冷卻成本

  ICC訊 據外媒報道，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制器，可以降低數據中心的冷卻成本，而且此種聚合物即使在沸水溫度下也很穩定。

使用能在110℃溫度下工作的混合聚合物調制器以200 Gbit/s傳輸的數據波形（圖片來(lái)源：九州大學(xué)）

  此種硅聚合物混合調制器能夠在高達100攝氏度的溫度時(shí)，每秒傳輸200字節的數據，并能夠在高溫下既快速又可靠地實(shí)現光學(xué)數據互連，減少對冷卻的需求，而且可推廣應用于屋頂和汽車(chē)等惡劣環(huán)境應用。

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

  目前大多數調制器都采用無(wú)機半導體或晶體作為電光材料，但是有機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)導者Shiyoshi Yokoyama表示：“聚合物在調制器上有很大的應用潛力，但是在很多工業(yè)應用中還需要解決可靠性問(wèn)題。

硅-聚合物混合調制器（圖片來(lái)源：九州大學(xué)）

  其中一個(gè)挑戰是，該聚合物層中的分子必須通過(guò)極化工藝來(lái)進(jìn)行組織，以實(shí)現良好的電光特性。但是，當該聚合物層變得溫暖，開(kāi)始軟化時(shí)，即達到玻璃化溫度時(shí)，此種組織就會(huì )消失。

  但是，如果該調制器和其他組件即使在高溫下也可快速且可靠地運行，數據中心就能夠在更高的溫度下運行，從而減少能源消耗。因為目前，數據中心大約需要近40%的能源進(jìn)行冷卻。

  研究人員設計的聚合物通過(guò)整合至合適的化學(xué)組，具備很好的光電性能以及高達172攝氏度的玻璃化溫度。該研究小組基于馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x制成硅聚合物混合調制器，能夠在高溫下以超高速發(fā)送信號。與其他結構相比，馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x對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制器中，入射的激光束被分成兩根等長(cháng)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 )根據相移量改變混合輸出光束的強度，最終在光中編碼數據。

  采用一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)狀態(tài)數據信號方案，可以讓數據傳輸速率達到100 Gbit/s，而采用4個(gè)信號電平的更復雜方法傳輸數據的速率可達200 Gbit/s。

  即使在25攝氏度至110攝氏度的溫度下操作設備，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，這證明了調制器在非常大的溫度范圍內也非常強大且穩定。

  目前的設備具毫米大小，與其他設計相比相對較大。但是，研究人員們正在尋找方法，以進(jìn)一步減少在小區域內密集排列此類(lèi)調制器所占用的空間。