日本研發超高速電光調制器降低數據中心的冷卻成本

  ICC訊 據外媒報道，日本研究人員采用了一種聚合物研發了一款超高速電光調制器，可以降低數據中心的冷卻成本，而且此種聚合物即使在沸水溫度下也很穩定。

使用能在110℃溫度下工作的混合聚合物調制器以200 Gbit/s傳輸的數據波形（圖片來源：九州大學）

  此種硅聚合物混合調制器能夠在高達100攝氏度的溫度時，每秒傳輸200字節的數據，并能夠在高溫下既快速又可靠地實現光學數據互連，減少對冷卻的需求，而且可推廣應用于屋頂和汽車等惡劣環境應用。

  近年來，高清媒體流等高速數據傳輸需求激增，而光學通信是許多必要數據連接的核心。其中一個關鍵部件就是調制器，可以將數據放在通過電光材料的光束上，而電光材料可以根據電場的變化改變其光學特性。

  目前大多數調制器都采用無機半導體或晶體作為電光材料，但是有機聚合物能夠以低成本打造優良的光電性能、操作電壓低等優點。

  九州大學（Kyushu University）材料化學與工程系教授兼該研究的領導者Shiyoshi Yokoyama表示：“聚合物在調制器上有很大的應用潛力，但是在很多工業應用中還需要解決可靠性問題。

硅-聚合物混合調制器（圖片來源：九州大學）

  其中一個挑戰是，該聚合物層中的分子必須通過極化工藝來進行組織，以實現良好的電光特性。但是，當該聚合物層變得溫暖，開始軟化時，即達到玻璃化溫度時，此種組織就會消失。

  但是，如果該調制器和其他組件即使在高溫下也可快速且可靠地運行，數據中心就能夠在更高的溫度下運行，從而減少能源消耗。因為目前，數據中心大約需要近40%的能源進行冷卻。

  研究人員設計的聚合物通過整合至合適的化學組，具備很好的光電性能以及高達172攝氏度的玻璃化溫度。該研究小組基于馬赫-曾德爾干涉儀制成硅聚合物混合調制器，能夠在高溫下以超高速發送信號。與其他結構相比，馬赫-曾德爾干涉儀對溫度變化的敏感性較低。

  在由聚合物和硅制成的多層材料制成的調制器中，入射的激光束被分成兩根等長的光束。在其中一個光束的光電聚合物上施加一個電場可以改變其光學特性，使光波略有位移。當兩束激光再匯合時，得到修改以及未得到修改光束之間的干涉會根據相移量改變混合輸出光束的強度，最終在光中編碼數據。

  采用一個簡單的開關狀態數據信號方案，可以讓數據傳輸速率達到100 Gbit/s，而采用4個信號電平的更復雜方法傳輸數據的速率可達200 Gbit/s。

  即使在25攝氏度至110攝氏度的溫度下操作設備，以及在90攝氏度下加熱100小時后，此種性能也能得到保持，而且可以幾乎忽略變化，這證明了調制器在非常大的溫度范圍內也非常強大且穩定。

  目前的設備具毫米大小，與其他設計相比相對較大。但是，研究人員們正在尋找方法，以進一步減少在小區域內密集排列此類調制器所占用的空間。