Dolar 13,7194
Euro 15,5684
Altın 786,58
BİST 1.910
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 14 °C
Çok Bulutlu

Enerji, Verimli Fiber İletişim için Optoelektronik Cihazlarda Sol-Sağ Simetrinin Kırılması

02.05.2020
169
Enerji, Verimli Fiber İletişim için Optoelektronik Cihazlarda Sol-Sağ Simetrinin Kırılması

Ordu tarafından finanse edilen araştırmacılar, fiber optik iletişimi daha enerji verimli hale getirmeye yardımcı olabilecek yeni bir optik cihaz tasarımı geliştirdiler. Kredi bilgileri: University Pennsylvania

Araştırmacılar, ABD Ordusu projesinde optoelektronik cihazlar için yapılan yeni bir keşfin, fiber optik iletişimin daha enerji verimli olmasına yardımcı olabileceğini söylüyor.

Pennsylvania Üniversitesi, Pekin Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, kısmen ABD Ordusu Savaş Yetenekleri Geliştirme Komutanlığı’nın Ordu Araştırma Laboratuvarı’nın bir parçası olan Ordu Araştırma Ofisi tarafından finanse edilen bir proje üzerinde çalıştı. Araştırma, ışığı tek bir yönde yayan yeni bir optik cihaz tasarımı geliştirmeye çalıştı. Işık için bu tek taraflı radyasyon kanalı, optik fiber ağlarda ve veri merkezlerinde enerji kaybını azaltmak için çok çeşitli optoelektronik uygulamalarda kullanılabilir. Nature dergisi bulguları yayınladı.

Işık, bir borudan su akışı gibi optik fiberlerde bir yönde akma eğilimindedir. Yonga üstü kuplörler, fiberleri ışık sinyallerinin üretildiği, çoğaltıldığı veya tespit edildiği yongalara bağlamak için kullanılır. Kuplörden geçen çoğu ışık fibere doğru devam ederken, ışığın bir kısmı zıt yönde ilerleyerek dışarı sızar.

Veri trafiğindeki enerji tüketiminin büyük bir kısmı bu radyasyon kaybından kaynaklanmaktadır. Toplam veri merkezi enerji tüketimi, küresel elektrik talebinin yüzde ikisidir ve talep her yıl artmaktadır.

Önceki çalışmalar tutarlı bir şekilde optik fiberler ve yongalar arasındaki her arayüzde minimum% 25’lik bir kaybın, aşılamayacak teorik bir üst sınır olduğunu ileri sürdü. Veri merkezleri karmaşık ve iç içe düğüm sistemleri gerektirdiğinden, yüzde 25’lik bir kayıp, ışık bir ağdan geçerken hızla çoğalır.

Pennsylvania Üniversitesi doktora öğrencisi Jicheng Jin, “Tipik orta büyüklükteki bir veri merkezindeki başka bir sunucuyla iletişim kurmak için beş düğümü (10 arayüz) geçmeniz gerekebilir, bu da mevcut cihazları kullanırsanız toplam yüzde 95’lik bir kayba yol açar” dedi. . “Aslında, sinyali tekrar tekrar yükseltmek ve aktarmak için ekstra enerji ve elemanlara ihtiyaç duyuluyor, bu da gürültü getiriyor, sinyal-gürültü oranını düşürüyor ve sonuçta iletişim bant genişliğini azaltıyor.”

Sistemi daha ayrıntılı bir şekilde inceledikten sonra, araştırma ekibi cihazlarında sol-sağ simetrinin kırılmasının kaybı sıfıra indirebileceğini keşfetti.

Ordu Araştırma Ofisi Optoelektronik Program Müdürü Dr. Michael Gerhold, “Bu heyecan verici sonuçların Ordu sistemleri için yeni araştırma yatırımlarını teşvik etme potansiyeli var” dedi. “Kuplaj verimliliği ilerlemelerinin sadece ticari veri merkezleri için veri iletişimini iyileştirme potansiyeli yoktur, aynı zamanda sonuçlar, aynı hassas hesaplama için çok daha düşük yoğunluklu sinyallerin kullanılabildiği ve pille çalışan fotonik bilgisayarları mümkün kılan fotonik sistemler için büyük bir etkiye sahiptir.”

Bu fenomeni daha iyi anlamak için ekip topolojik yüklere dayanan bir teori geliştirdi. Topolojik yükler radyasyonu belirli bir yönde yasaklar. Hem yukarı-aşağı hem de sol-sağ simetrileri olan bir kuplör için, her iki tarafta da radyasyonu dikey yönde yasaklayan bir yük vardır.

Pennsylvania Üniversitesi fizik ve astronomi bölümünden yardımcı doçent Bo Zhen, “Bunu iki parçalı tutkal olarak düşünün,” dedi. “Sol-sağ simetrisini kırarak, topolojik yük iki yarı yüke ayrılır – iki parçalı tutkal ayrılır, böylece her parça akabilir. Yukarı-aşağı simetrisini kırarak, her bir parça üstte ve altta farklı şekilde akar, böylece iki parçalı tutkal sadece altta birleşerek o yönde radyasyonu ortadan kaldırır. Sızdıran bir boru topolojik iki parçalı bir yapıştırıcı ile sabitlenmiş gibi. ”

Takım sonunda sol-sağ ve yukarı-aşağı simetrileri aynı anda kıran bir dizi eğik çubuklu bir tasarıma yerleşti. Bu tür yapıları imal etmek için yeni bir aşındırma yöntemi geliştirdiler: kazıma benzeri bir alt tabaka üzerine silikon çipler yerleştirildi ve aşınmanın eğik bir açıda oluşmasına izin verdi. Buna karşılık, standart gravürler sadece dikey yan duvarlar oluşturabilir. Gelecekteki bir adım olarak, ekip bu gravür tekniğini mevcut döküm süreçleriyle uyumlu olacak şekilde daha da geliştirmeyi ve ayrıca gravür için daha basit bir tasarım geliştirmeyi umuyor.

Yazarlar, uygulamaların hem optik fiber kablo ile sunucudaki çip gibi kısa mesafelerde hem de uzun menzilli Lidar sistemleri gibi daha uzun mesafelerde ışığın daha verimli seyahat etmesine yardımcı olmasını beklemektedir.


Kaynak: Xuefan Yin, Jicheng Jin, Marin Soljačić, Chao Peng ve Bo Zhen, 22 Nisan 2020, Nature . “Topolojik olarak etkin tek yönlü kılavuzlu rezonansların gözlemlenmesi”.

Bu proje aynı zamanda Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı, MIT Lincoln Laboratuvarı, Çin Doğa Bilimleri Vakfı ve Pekin Üniversitesi HPCP’den de fon aldı.

Enerji, Verimli Fiber İletişim için Optoelektronik Cihazlarda Sol-Sağ Simetrinin Kırılması 1

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.