علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Lasers capable of transmitting signals at 224 gigabits per second, enough to achieve 800 gigabit ethernet
(The Optical Society – مقدمة من الجمعية البصرية)
ملخص المقالة:
مع الانتشار الهائل للخدمات كثيفة البيانات، بما في ذلك بث الفيديو عالي الدقة والمؤتمرات، تتمتع 400 جيجابت إيثرنت (GbE) حاليًا بانتشار واسع النطاق، وتستعد 800 جيجابت إيثرنت للمتابعة بسرعة لتلبية متطلبات النطاق الترددي. وتتمثل إحدى طرق الوصول إلى ذلك في تثبيت ثمانية ممرات أو واجهات ضوئية بسرعة 100 جيجابت في الثانية. وكبديل لتقليل عدد الأجهزة وزيادة الموثوقية وخفض التكلفة، طور فريق من الباحثين في شركة لومنتوم (Lumentum) حلاً بصريًا يستخدم أربعة ممرات بطول موجي 200 جيجابت في الثانية للوصول إلى 800 جيجابت.
( المقالة )
مع الانتشار الهائل للخدمات كثيفة البيانات، بما في ذلك بث الفيديو عالي الدقة والمؤتمرات، من المتوقع أن يصل نمو البنية التحتية للخدمات السحابية (cloud services) في عام 2021 إلى معدل نمو سنوي مركب بنسبة 27٪. وبالتالي، في حين أن 400 جيجابت إيثرنت (GbE) تتمتع حاليًا بانتشار واسع النطاق، فإن 800 جيجابت إيثرنت تستعد للمتابعة بسرعة لتلبية متطلبات النطاق الترددي هذه.
وتتمثل إحدى طرق الوصول إلى 800 جيجابت في تثبيت ثمانية ممرات أو واجهات ضوئية بسرعة 100 جيجابت في الثانية. وكبديل لتقليل عدد الأجهزة وزيادة الموثوقية وخفض التكلفة، طور فريق من الباحثين في لومنتوم (Lumentum) [١] حلاً بصريًا يستخدم أربعة ممرات بطول موجي 200 جيجابت في الثانية للوصول إلى 800 جيجابت.
وسيقدم سيونيا ياماوتشي، مهندس بصري رئيسي في لومنتوم، التصميم الأمثل خلال جلسة في مؤتمر ومعرض اتصالات الألياف الضوئية (OFC) الذي سيعقد (عقد) تقريبًا في الفترة من 06-11 يونيو 2021.
وقال مايك ستاسكوس، نائب رئيس إدارة خط إنتاج داتاكوم (Datacom) في لومنتوم: “الأجهزة البصرية النشطة هي أهم مكونات أنظمة الاتصالات الضوئية”.
ولتحقيق عمليات عالية السرعة وعرض النطاق الترددي العالي، طور فريق ياماوتشي (Yamauchi) مُعدِّل عنصر مجمع (LE) للامتصاص الكهربائي – ليزر التغذية الراجعة الموزعة المتكاملة (EA-DFB) القادر على إرسال 2 كيلومتر من إشارات 224 جيجابت في الثانية تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة – مطلب طول الإرسال للعديد من مراكز البيانات الكبيرة الحديثة.
وقال ستاسكوس: “هناك مقايضات بين النطاق الترددي العالي وخصائص التعديل، مثل نسبة الانقراض”. وتابع: “لقد تغلبنا على المقايضة من خلال تحسين تصميم مُعدِّل الامتصاص الكهربائي – التغذية الراجعة الموزعة باستخدام طريقة تغليف مبسطة”.
ومقارنةً بـ مُعدِّل الامتصاص الكهربائي – التغذية الراجعة الموزعة التقليدي، فإن السعة والتحريض المنخفض لـ مُعدِّل عنصر مجمع للامتصاص الكهربائي – التغذية الراجعة الموزعة الناتج عن تحسينات التصميم والتجميع في مُعدِّل الامتصاص الكهربائي تعمل على تحسين قوتها وعرض النطاق الترددي.
“يمكن أن تمكن من تطوير أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية مع ضِعْف معدل البيانات للوحدات النمطية الحالية 400 جيجابت، دون زيادات كبيرة في التكلفة واستهلاك الطاقة، باستخدام رقائق إرسال الليزر عالية السرعة التي لا تتطلب مبردات كهروحرارية متعطشة للطاقة” ، قال ستاسكوس.
وتشير هذه النتائج إلى أن مُعدِّل الامتصاص الكهربائي – التغذية الراجعة الموزعة يمكنه تمكين تطبيقات 800 جيجابت إيثرنت، مما يجعل هذا الجهاز مصدر ضوء واعد لتطبيقات مركز البيانات المستقبلية.
وقال ستاسكوس: “إن أجهزة الليزر من الجيل التالي التي تستخدم نفس ‘صندوق الأدوات’ من أشباه الموصلات المتقدمة وعمليات التعبئة والتغليف قد تتيح سرعات أعلى ونطاقات أطول وتكاليف أقل مع مستويات تنافسية من الأداء والموثوقية واستهلاك الطاقة”، وأضاف: “مع زيادة تدفق البيانات المتنوعة وخدمات الإنترنت الأخرى، ستتطلب الروابط داخل مركز البيانات سرعات أعلى، بما في ذلك 1.6 تيرا بايت في الثانية وما بعدها”.
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://phys.org/news/2021-06-lasers-capable-transmitting-gigabits-gigabit.html
لمزيد من المعلومات: “224-Gb/s PAM4 Uncooled Operation of Lumped-electrode EA-DFB Lasers with 2-km Transmission for 800GbE Application,” Syunya Yamauchi, Koichiro Adachi, Hideaki Asakura, Hayato Takita, Yoshihiro Nakai, Yoriyoshi Yamaguchi, Masatoshi Mitaki, Ryosuke Nakajima, Shigehisa Tanaka, and Kazuhiko Naoe, Tuesday, 08 June 2021, 03:00 PDT(UTC – 07:00).
الهوامش:
[١] شركة لومنتوم القابضة هي شركة تكنولوجيا مقرها كاليفورنيا، وتوفر نوعين من المنتجات الضوئية والفوتونية: المكونات الضوئية المستخدمة في معدات شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية، والليزر التجاري للتصنيع والتفتيش واستخدامات معمل علوم الحياة. وتتوسع الشركة أيضًا في تطبيقات “البصرية الجديدة”، مثل الصمام الثنائي لليزر الاستشعاري.