Lagring af lyn inde i torden:Forskere forvandler optiske data til læsbare lydbølger

Forskere ved University of Sydney har dramatisk bremset digital information transporteret som lysbølger ved at overføre data til lydbølger i et integreret kredsløb, eller mikrochip.

Det er første gang, at dette er opnået.

Overførsel af information fra det optiske til det akustiske domæne og tilbage igen i en chip er afgørende for udviklingen af ​​fotoniske integrerede kredsløb:mikrochips, der bruger lys i stedet for elektroner til at styre data.

Disse chips udvikles til brug inden for telekommunikation, optiske fibernet og cloud computing datacentre, hvor traditionelle elektroniske enheder er modtagelige for elektromagnetisk interferens, producere for meget varme eller bruge for meget energi.

"Informationen i vores chip i akustisk form bevæger sig med en hastighed på fem størrelsesordener langsommere end i det optiske domæne, sagde Dr Birgit Stiller, stipendiat ved University of Sydney og vejleder for projektet.

"Det er ligesom forskellen mellem torden og lyn, " hun sagde.

Denne forsinkelse gør det muligt for dataene kortvarigt at blive lagret og administreret inde i chippen til behandling, hentning og videre transmission som lysbølger.

Lys er en fremragende informationsbærer og er nyttig til at tage data over lange afstande mellem kontinenter gennem fiberoptiske kabler.

Men denne hastighedsfordel kan blive til gene, når oplysninger behandles i computere og telekommunikationssystemer.

For at hjælpe med at løse disse problemer, hovedforfattere Moritz Merklein og Dr Stiller, begge fra ARC Center of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems (CUDOS) har nu demonstreret en hukommelse til digital information, der koherent overfører mellem lys- og lydbølger på en fotonisk mikrochip.

Chippen blev fremstillet på Australian National University's Laser Physics Center, også en del af CUDOS Center of Excellence.

Deres forskning offentliggøres mandag d Naturkommunikation .

Forbedret kontrol

Doktorand ved University of Sydney, hr. Merklein, sagde:"At opbygge en akustisk buffer inde i en chip forbedrer vores evne til at kontrollere information med flere størrelsesordener."

Dr Stiller sagde:"Vores system er ikke begrænset til en snæver båndbredde. Så i modsætning til tidligere systemer giver dette os mulighed for at lagre og hente information ved flere bølgelængder samtidigt, øger enhedens effektivitet markant. "

Fiberoptik og den tilhørende fotoniske information - data leveret af lys - har enorme fordele i forhold til elektronisk information:båndbredden øges, data bevæger sig med lysets hastighed, og der er ingen varme forbundet med elektronisk modstand. Fotoner, i modsætning til elektroner, er også immun mod interferens fra elektromagnetisk stråling.

Imidlertid, fordelene ved lyshastighedsdata har deres eget indbyggede problem:du skal bremse tingene ned på en computerchip, så du kan gøre noget nyttigt med oplysningerne.

I traditionelle mikrochips sker dette ved hjælp af elektronik. Men efterhånden som computere og telekommunikationssystemer bliver større og hurtigere, den tilhørende varme gør nogle systemer uoverskuelige. Brugen af ​​fotoniske chips - omgåelse af elektronik - er en løsning på dette problem, som store virksomheder som IBM og Intel forfølger.

Merklein sagde:"For at dette skal blive en kommerciel virkelighed, fotoniske data på chippen skal sænkes, så de kan behandles, dirigeret, gemt og tilgået. "

CUDOS direktør, ARC-vinder, stipendiat og medforfatter, Professor Benjamin Eggleton, sagde:"Dette er et vigtigt skridt fremad inden for optisk informationsbehandling, da dette koncept opfylder alle krav til nuværende og fremtidige generation af optiske kommunikationssystemer."