Fotoniske chips udnytter lydbølger for at fremskynde lokale netværk

Det plejede at være kendt som informations-motorvejen-den fiberoptiske infrastruktur, hvor vores gigabyte og petabyte med data suser rundt i verden med (næsten) lysets hastighed.

Og som ethvert motorvejssystem, øget trafik har skabt afmatning, især ved de kryds, hvor data hopper på eller fra systemet.

Især lokale og adgangsnetværk, såsom finansielle handelssystemer, bydækkende mobiltelefonnetværk og cloud computing-lagre, er derfor ikke så hurtige, som de kunne være.

Dette skyldes, at stadig mere kompleks digital signalbehandling og laserbaserede 'lokale oscillatorsystemer' er nødvendige for at pakke det fotoniske ud, eller optisk, oplysninger og overføre dem til de elektroniske oplysninger, som computere kan behandle.

Nu, forskere ved University of Sydney har for første gang udviklet en chipbaseret informationsgendannelsesteknik, der eliminerer behovet for en separat laserbaseret lokal oscillator og komplekst digitalt signalbehandlingssystem.

"Vores teknik bruger interaktionen mellem fotoner og akustiske bølger for at muliggøre en forøgelse af signalkapacitet og derfor hastighed, "sagde Dr. Elias Giacoumidis, fælles hovedforfatter af et nyt studie. "Dette giver mulighed for en vellykket ekstraktion og regenerering af signalet til elektronisk behandling ved meget høj hastighed."

Det indkommende fotoniske signal behandles i et filter på en chip fremstillet af et glas kendt som chalcogenid. Dette materiale har akustiske egenskaber, der gør det muligt for en fotonisk puls at 'fange' den indgående information og transportere den på chippen, der skal behandles til elektronisk information.

Dette fjerner behovet for komplicerede laseroscillatorer og kompleks digital signalbehandling.

"Dette vil øge behandlingshastigheden med mikrosekunder, reducering af latenstid eller det, der omtales som 'forsinkelse' i spilsamfundet, "sagde Dr. Amol Choudhary fra University of Sydney Nano Institute og School of Physics." Selvom dette ikke lyder meget, det vil gøre en kæmpe forskel i højhastighedstjenester, såsom den finansielle sektor og nye e-sundhedsapplikationer. "

Den fotonisk-akustiske interaktion udnytter det, der kaldes stimuleret Brillouin-spredning, en effekt, der blev brugt af Sydney -teamet til at udvikle fotoniske chips til informationsbehandling.

"Vores demonstrationsenhed, der anvender stimuleret Brillouin-spredning, har produceret et rekordstort smalbånd på omkring 265 megahertz båndbredde til ekstraktion og regenerering af bærersignal. Denne snævre båndbredde øger den samlede spektrale effektivitet og derfor systemets samlede kapacitet, "Sagde Dr. Choudhary.

Gruppeforskningsleder og direktør for Sydney Nano, Professor Ben Eggleton, sagde:"Den kendsgerning, at dette system er lavere i kompleksitet og inkluderer ekstraktionshastighed, betyder, at det har en enorm potentiel fordel i en lang række lokale og adgangssystemer, såsom metropolitan 5G -netværk, finansiel handel, cloud computing og tingenes internet. "

Undersøgelsen er offentliggjort i dag i Optica .

Dr. Choudhary sagde, at forskergruppens næste trin vil være at konstruere prototype -modtagerchips til yderligere test.

Undersøgelsen var et samarbejde med Monash University og Australian National University.