Piifotoninen tiedonsiirtotekniikka

Piifotoniikkatietoliikennetekniikka
Useissa kategorioissafotoniset laitteetpiifotoniset komponentit ovat kilpailukykyisiä luokkansa parhaiden laitteiden kanssa, joita käsitellään jäljempänä. Ehkäpä pidämme sitä mullistavimpana työnäoptinen viestintäon integroitujen alustojen luomista, jotka integroivat modulaattoreita, ilmaisimia, aaltojohteita ja muita komponentteja samalle sirulle, jotka kommunikoivat keskenään. Joissakin tapauksissa näihin alustoihin sisältyy myös transistoreita, jolloin vahvistin, serialisointi ja takaisinkytkentä voidaan integroida samalle sirulle. Tällaisten prosessien kehittämiskustannusten vuoksi tämä pyrkimys on ensisijaisesti suunnattu vertaisverkon tiedonsiirtosovelluksiin. Ja transistorin valmistusprosessin kehittämiskustannusten vuoksi alalla on nouseva yksimielisyys siitä, että suorituskyvyn ja kustannusten näkökulmasta on järkevintä integroida elektronisia laitteita bonding-tekniikalla kiekko- tai sirutasolla.

Elektronisten laitteiden avulla laskevien ja optista tiedonsiirtoa suorittavien sirujen valmistuksessa on ilmeistä arvoa. Piifotoniikan varhaisia ​​sovelluksia käytettiin enimmäkseen digitaalisessa tiedonsiirrossa. Tämä johtuu elektronien (fermionien) ja fotonien (bosonien) välisistä perustavanlaatuisista fysikaalisista eroista. Elektronit sopivat erinomaisesti laskennallisesti, koska ne eivät voi olla samassa paikassa samaan aikaan. Tämä tarkoittaa, että ne ovat voimakkaassa vuorovaikutuksessa keskenään. Siksi elektroneja voidaan käyttää laajamittaisten epälineaaristen kytkentälaitteiden – transistoreiden – rakentamiseen.

Fotoneilla on erilaisia ​​ominaisuuksia: monet fotonit voivat olla samassa paikassa samaan aikaan, ja hyvin erityisissä olosuhteissa ne eivät häiritse toisiaan. Siksi on mahdollista siirtää biljoonia bittejä dataa sekunnissa yhden kuidun kautta: sitä ei tehdä luomalla datavirtaa, jolla on yksi terabitin kaistanleveys.

Monissa osissa maailmaa kuitu kotiin on hallitseva käyttöoikeusparadigma, vaikka tätä ei ole todistettu todeksi Yhdysvalloissa, missä se kilpailee DSL:n ja muiden teknologioiden kanssa. Jatkuvan kaistanleveyden kysynnän myötä tarve tehostaa tiedonsiirtoa kuituoptiikan kautta kasvaa tasaisesti. Tietoliikennemarkkinoiden yleinen trendi on, että etäisyyden pienentyessä kunkin segmentin hinta laskee dramaattisesti samalla kun volyymi kasvaa. Ei ole yllättävää, että piifotoniikan kaupallistamispyrkimykset ovat keskittäneet merkittävän määrän työtä suuren volyymin, lyhyen kantaman sovelluksiin, jotka on suunnattu datakeskuksille ja suurteholaskentaan. Tulevaisuuden sovelluksia ovat piirilevyltä piirilevylle, USB-mittakaavan lyhyen kantaman yhteydet ja ehkä jopa CPU:n ydinten välinen tiedonsiirto lopulta, vaikka se, mitä tapahtuu ydinten välisille sovelluksille sirulla, on vielä melko spekulatiivista. Vaikka piifotoniikka ei ole vielä saavuttanut CMOS-teollisuuden mittakaavaa, siitä on alkanut tulla merkittävä teollisuudenala.