Однако на пути к еще более быстрому интернету препятствуют потребление энергии и стоимость оптического компонента, сказал Вэй Ши, доцент Университета Лаваль в Квебеке, Канада. Ши и его коллеги разработали настраиваемый фильтр — важный компонент оптических сетей с высокой пропускной способностью — который должен экономить деньги и энергию, поскольку его можно легко интегрировать в фотонный чип.

По производительности устройство сравнимо с лучшими настольными системами, но за меньшие размеры и стоимость. Диапазон настройки фильтра, который является мерой того, насколько хорошо устройство может адаптироваться к изменяющимся требованиям к данным, является самым широким из когда-либо продемонстрированных на кремниевом чипе.

Кроме того, устройство имеет неограниченный свободный спектральный диапазон, что означает, что оно может работать в любом диапазоне частот, и демонстрирует отличные показатели производительности при других стандартных показателях качества фильтра, включая очень низкие вносимые потери и внутриполосные колебания, низкие перекрестные помехи и небольшие помехи. изменение задержки.«Самым захватывающим аспектом является то, что эти рекордные результаты были достигнуты на кремниевой фотонной платформе», — сказал Ши. «Это указывает на то, что фильтр может быть легко интегрирован с другими хорошо разработанными компонентами новой интегрированной системы.

Это похоже на поиск недостающего элемента в головоломке».Обеспечение гибких сетей

Оптический спектр является ограниченным ресурсом: поскольку интернет-трафик резко увеличился, пропускная способность стала более ценной. Чтобы максимизировать мощность и экономическую эффективность связи, оптические сети должны иметь возможность гибко распределять полосу пропускания, предоставляя каждому клиенту только то, что ему нужно в любой момент времени.«По сравнению с традиционными сетями, где распределение оптических ресурсов является заранее определенным и фиксированным, гибкие сети позволяют на порядки более высокие объемы данных на оптическую несущую и во всем спектре», — сказал Ши.Гибкие сети требуют настраиваемых фильтров.

Фильтры изолируют конкретный канал связи от всех остальных, а настраиваемые фильтры дают сетевому контроллеру свободу выбирать частоту и полосу пропускания для каждого канала и изменять их на лету.Настраиваемый фильтр, который Ши и его коллеги разработали и протестировали, имеет диапазон настройки 670 ГГц, что намного больше, чем диапазон примерно 100 ГГц, достигнутый другими кремниевыми фильтрами.

Исследователи полагают, что с дальнейшими модификациями диапазон настройки их устройства может быть увеличен до 1 ТГц.Устройство работает с использованием периодических наноструктур, которые в 10 000 раз меньше ширины человеческого волоса, для разделения различных частот света друг от друга. Настройка фильтра достигается с помощью микронагревателей в кремниевом чипе, которые регулируют локальную температуру, которая, в свою очередь, влияет на наноструктуры и частоты, которые они разделяют.

Широкий диапазон настройки означает, что фильтр может обрабатывать очень большой объем данных, передаваемых одним носителем, и может быть быстро адаптирован к динамическим изменениям потребностей клиентов. Устройство также имеет компактные размеры и построено на CMOS-совместимой интегрированной нанофотонной платформе. CMOS — это технология, используемая компьютерной индустрией для создания интегральных схем, и, поскольку методы настолько хорошо оптимизированы, CMOS-совместимые чипы потенциально имеют очень низкую стоимость.В дальнейшем исследователи планируют интегрировать настраиваемый фильтр с другими компонентами на том же чипе, чтобы протестировать гибкую оптическую сеть в масштабе чипа.

«Оптические сети с большей пропускной способностью сильно влияют на потребителей», — сказал Ши. Интернет-технологии следующего поколения могут означать потоковое видео в формате 3D или 360 градусов и огромное количество дешевых облачных хранилищ данных. «Подумайте об улучшениях в интернет-услугах за последние 10 лет», — добавил Ши. «Теперь мы можем легко звонить друг другу с помощью видео, отправлять большие файлы почти мгновенно и генерировать новостную ленту ваших 1000 друзей и подписок за миллисекунды.

Это только начало».