Silicijeva fotonska tehnologija za komunikacijo podatkov

Silicijeva fotonskatehnologija za komunikacijo podatkov
V več kategorijahfotonske naprave, silicijeve fotonske komponente so konkurenčne najboljšim napravam v svojem razredu, o katerih bomo razpravljali v nadaljevanju. Morda tisto, kar smatramo za najbolj transformativno delo voptične komunikacijeje ustvarjanje integriranih platform, ki integrirajo modulatorje, detektorje, valovode in druge komponente na istem čipu, ki med seboj komunicirajo. V nekaterih primerih so v te platforme vključeni tudi tranzistorji, kar omogoča, da so ojačevalnik, serializacija in povratna zanka integrirani na istem čipu. Zaradi stroškov razvoja takšnih procesov je ta prizadevanja namenjena predvsem aplikacijam za komunikacijo podatkov med vrstniki. Zaradi stroškov razvoja procesa izdelave tranzistorjev se na tem področju vse bolj strinjamo, da je z vidika zmogljivosti in stroškov v bližnji prihodnosti najbolj smiselno integrirati elektronske naprave s tehnologijo vezanja na ravni rezin ali čipov.

Očitna vrednost je v tem, da lahko izdelamo čipe, ki lahko računajo z elektronskimi napravami in izvajajo optično komunikacijo. Večina zgodnjih uporab silicijeve fotonike je bila v digitalni podatkovni komunikaciji. To je posledica temeljnih fizikalnih razlik med elektroni (fermioni) in fotoni (bozoni). Elektroni so odlični za računalništvo, ker ne morejo biti hkrati na istem mestu. To pomeni, da močno interagirajo drug z drugim. Zato je mogoče uporabiti elektrone za gradnjo velikih nelinearnih stikalnih naprav – tranzistorjev.

Fotoni imajo različne lastnosti: veliko fotonov je lahko hkrati na istem mestu in v zelo posebnih okoliščinah se ne motijo. Zato je mogoče prenesti trilijone bitov podatkov na sekundo prek enega samega vlakna: to se ne doseže z ustvarjanjem podatkovnega toka z eno samo terabitno pasovno širino.

V mnogih delih sveta je optično omrežje do doma prevladujoča paradigma dostopa, čeprav to v Združenih državah Amerike, kjer konkurira DSL in drugim tehnologijam, ni bilo dokazano. Zaradi nenehnega povpraševanja po pasovni širini se vztrajno povečuje tudi potreba po vedno učinkovitejšem prenosu podatkov prek optičnih vlaken. Splošni trend na trgu podatkovnih komunikacij je, da se z zmanjševanjem razdalje cena vsakega segmenta dramatično zmanjšuje, medtem ko se količina povečuje. Ni presenetljivo, da so se prizadevanja za komercializacijo silicijeve fotonike osredotočila na veliko dela na aplikacije z velikim obsegom in kratkim dosegom, s ciljem podatkovnih centrov in visokozmogljivega računalništva. Prihodnje aplikacije bodo vključevale povezljivost med ploščami, povezljivost kratkega dosega prek USB-ja in morda celo komunikacijo med jedri procesorjev, čeprav je o tem, kaj se bo zgodilo z aplikacijami med jedri na čipu, še vedno precej špekulativno. Čeprav silicijeva fotonika še ni dosegla obsega industrije CMOS, je začela postajati pomembna industrija.