Ultrahurtig grafenfotonik til næste generations datakommunikation

Udstillet for første gang på GSMA Mobile World Congress er to grafenbaserede fotonikenheder, som giver et indblik i fremtiden for datakommunikation. Ved grafenpavillonen, oplev verdens første optiske kommunikationslink udelukkende i grafen, der opererer med en datahastighed på 25 Gb/s pr. kanal, og på Ericsson-standen opdag de første ultrahurtige grafen-baserede fotoniske switche i en Ericsson-testbed. Disse grafen-baserede fotoniske enheder er de potentielle byggesten i den næste generation af mobilnetværk, fører til ultrahurtige datastrømme med ekstrem båndbredde, som er afgørende for en datadrevet fremtid

Optisk datakommunikation er kernen i nutidens informationssamfund, det være sig transmission af data som lysimpulser gennem fiberoptiske kabler eller lagring af data på et optisk læsbart medie. Mens verden stræber efter at imødekomme efterspørgslen efter stadigt stigende dataoverførselshastigheder, mere effektive datalinks er nøglen. Inden for det europæiske grafen-flagskib, de elektroniske og optiske egenskaber af grafen bruges til at fremstille optiske kommunikationsenheder på et helt nyt ydeevneniveau. The Graphene Flagship stræber efter at samle forskere fra den akademiske verden og industrien for at accelerere innovation. Betydningen af ​​denne dåse vil blive vist af resultaterne produceret af samarbejdet mellem Graphene Flagship-partnerne AMO GmbH (Tyskland), CNIT (Italien), Ericsson (Sverige), Imec (Belgien), Nokia (Italien) og Nokia Bell Labs (Tyskland).

"5G vil handle om optisk kommunikation, og realiseringen af ​​den ultrahurtige optiske kommunikationsforbindelse med grafen er et sandt gennembrud. Det er meget spændende, at det allerede er udstillet på Ericsson-standen, " sagde ICREA-professor Frank Koppens fra ICFO (The Institute of Photonic Sciences), Barcelona, den videnskabelige formand for grafenpavillonen.

I år præsenterer Graphene Flagship verdens første optiske kommunikationsforbindelse udelukkende i grafen, der opererer med en datahastighed på 25 Gb/s pr. kanal. Nøgleaspektet ved denne demonstration er, at alle aktive elektro-optiske operationer udføres af grafenenheder. På sendersiden koder en grafenmodulator en elektronisk datastrøm på en optisk bærer, derefter overført til modtageren gennem en optisk fiber. Modtageren indeholder en grafenfotodetektor, der konverterer det indkommende optiske datasignal tilbage til et elektronisk signal. Denne første demonstration af datatransmission med en hastighed på 25 Gb/s kan opleves i Graphene Pavilion på Mobile World Congress.

"Den aktuelle udfordring for grafenfotonik er at udvikle en fremstillingsteknologi, der ikke kun muliggør enkelte enheder med overlegen ydeevne, men masseproduktion af millioner af enheder. Med datalinket udelukkende af grafen tager vi et væsentligt skridt hen imod dette mål, fordi vi demonstrerer, at enheder fremstillet vha. volumenproduktionsteknikker er funktionelle i en reel konfiguration, " sagde Daniel Schall fra AMO GmbH.

"Denne demonstration af et avanceret fotonisk datalink er et væsentligt skridt foran, da det demonstrerer systemkompatibiliteten af ​​en udelukkende grafenbaseret løsning, " sagde Daniel Neumaier fra AMO GmbH, lederen af ​​Graphene Flagships Division for Electronics and Photonics Integration.

Sømløs integration af grafen fotoniske komponenter i eksisterende kommunikationsmiljøer er nøglen til næste generation af dataoverførsel. Ericsson vil vise den første grafenbaserede optiske ultrahurtige sammenkobling i mobile adgangsnetværk, med strømeffektiv optisk koblingsydelse ved at overvinde behovet for termisk kontrol. En første prototype af en funktionel grafen-baseret fotonisk switch, designet til at være anvendelig i datakommunikation og 5G-netværk, vil blive fremvist. Enheden fungerer i en Ericsson-testseng udstyret med kommercielle 100 Gb/s transceiver-kort og Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) netværksforbindelse, opererer i C-båndet og udfører over 50 GHz fast net.

"Det grundlæggende switch-element, som Ericsson viste frem på Mobile World Congress 2018, sigter mod at være et væsentligt skridt i retning af at muliggøre en bred vifte af avancerede tjenester over et funktionsrigt optisk netværk, samtidig med at de samlede omkostninger holdes lave, øge transmissionskapaciteten, og reducere latens til gavn for teleoperatørerne og deres kunder, " sagde Antonio D'Errico, Seniorforsker, Ericsson.

"Graphene Flagship har identificeret grafen-baseret integreret fotonik som et af nøgleområderne for fremtidig vækst og investeringer, og har udviklet en køreplan, der matcher kravene til teknologiberedskab med data- og telemarkedets krav. I år er vi stolte af at kunne præsentere, som et resultat af et tæt samarbejde mellem førende industrielle og akademiske partnere i flagskibet, de første levedygtige eksempler på grafen-baseret integreret fotonik. Dette kan føre til ultrahøj rumlig tæthed, lavt strømforbrug til kort- og datacenterforbindelse, adgang til netværk, metro, kerne, regional og langdistance optisk kommunikation, " sagde professor Andrea Ferrari, Graphene Flagship Science and Technology Officer og formand for dets ledelsespanel.

Mobile World Congress er verdens største forsamling for mobilindustrien og Graphene Pavilion, organiseret af Graphene Flagship, kurateret af ICFO og støttet af Europa-Kommissionen og GSMA, giver deltagerne et indblik i fremtiden for mobilteknologier aktiveret af grafen og relaterede materialer. At være vært for 26 udstillende partnere fra hele Europa er Graphene Pavillonen et sandt bevis på det banebrydende arbejde, der udføres inden for Graphene Flagship. The Graphene Flagship er et af Europas største forskningsinitiativer, rettet mod at tage grafen og relaterede materialer fra de akademiske laboratorier til fabriksgulvet.