以聲波形式存儲光波信息,為大型數據中心帶來福利?

2020-12-03 DeepTech深科技

如果可以將光波轉化為聲波,在某種意義上而言,降低了光束的傳輸速度,由此可使光波存儲更容易。

雪梨大學的研究人員發現了可將光波轉化成聲波,實現以聲波形式存儲光波信息。優勢在於有利於消除處理器間的某些電子連接,進而幫助數據中心節能。該項研究發表在近期的《自然通訊》上。

研究工作的負責人 Birgit Stiller (博士後)表示,「我們的任務就是利用光子「電線」替代電子連接(連接不同的處理器和計算機器),由此,光傳輸將可用於取代電連接」。

Stiller 團隊設計了一款新型晶片,由螺旋形的波導(傳輸介質)組成。波導的材質是硫系玻璃(軟玻璃),並且它被夾在兩片矽玻璃(硬度更大)之間形成三明治結構。光束經過晶片時,會遇到另一束頻率略有差別的光脈衝。這兩種頻率的差,即差頻,比原始光波頻率低 10 萬倍,由此就將光波轉化成了聲波。

轉化得到的聲波在螺旋形波導中僅存在幾個納秒的時間。為了讀出這一信號,再進行反向轉換,使聲波與另一光束相互作用得到初始光波,進而使數據以光子信息傳輸到輸出側。

標準的光導纖維中,纖維和外部包裹的電鍍層折射率不同,可以防止光波從纖維中洩露。同樣地,聲波在波導(硫系玻璃)中的傳輸速度遠低於在矽玻璃中的傳輸速度,因此可將聲波保留適當位置,而不損失。

光波轉化成聲波,傳輸延緩,可為不同處理器間不同信號的同步提供時間。這樣的話,就沒必要把光信號轉換成電信號,也就解決了轉換過程的耗能問題。該項成果有助於解決大型數據中心所面臨的一個重要問題,即能耗。谷歌、亞馬遜、微軟等巨頭公司均擁有大型的數據中心。

下一步的工作目標是通過設計和材料製備,延長聲波的存儲時間。並且,Stiller 團隊希望進一步完善他們的工作,著眼於在未來幾年內製造出晶片樣品。

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