Silizium-Photonik-Datenkommunikationstechnologie

SiliziumphotonikDatenkommunikationstechnologie
In mehreren Kategorien vonphotonische Geräte, Silizium-Photonik-Komponenten sind konkurrenzfähig mit den besten Geräten ihrer Klasse, die im Folgenden diskutiert werden. Was wir vielleicht für die transformativste Arbeit inoptische Kommunikationist die Entwicklung integrierter Plattformen, die Modulatoren, Detektoren, Wellenleiter und andere Komponenten auf demselben Chip integrieren, die miteinander kommunizieren. Teilweise sind in diesen Plattformen auch Transistoren integriert, wodurch Verstärker, Serialisierung und Feedback auf demselben Chip integriert werden können. Aufgrund der hohen Entwicklungskosten solcher Prozesse konzentriert sich dieses Projekt primär auf Anwendungen der Peer-to-Peer-Datenkommunikation. Aufgrund der hohen Entwicklungskosten für Transistorherstellungsverfahren setzt sich in diesem Bereich zunehmender Konsens darüber durch, dass die Integration elektronischer Bauelemente durch Bonding-Technologie auf Wafer- oder Chipebene aus Leistungs- und Kostengründen auf absehbare Zeit am sinnvollsten ist.

Die Herstellung von Chips, die mit elektronischen Geräten rechnen und optische Kommunikation ermöglichen, ist offensichtlich wertvoll. Die meisten frühen Anwendungen der Siliziumphotonik fanden in der digitalen Datenkommunikation statt. Dies liegt an den grundlegenden physikalischen Unterschieden zwischen Elektronen (Fermionen) und Photonen (Bosonen). Elektronen eignen sich hervorragend für die Datenverarbeitung, da sie nicht gleichzeitig am selben Ort sein können. Das bedeutet, dass sie stark miteinander interagieren. Daher ist es möglich, Elektronen zum Bau großer nichtlinearer Schaltgeräte – Transistoren – zu verwenden.

Photonen haben unterschiedliche Eigenschaften: Viele Photonen können sich gleichzeitig am selben Ort befinden und stören sich unter ganz besonderen Umständen nicht gegenseitig. Deshalb ist es möglich, Billionen von Datenbits pro Sekunde über eine einzige Glasfaser zu übertragen: Dies gelingt nicht durch die Erzeugung eines Datenstroms mit einer Bandbreite von nur einem Terabit.

In vielen Teilen der Welt ist Glasfaser bis ins Haus das vorherrschende Zugangsparadigma, obwohl sich dies in den USA, wo sie mit DSL und anderen Technologien konkurriert, nicht bestätigt hat. Mit der konstanten Nachfrage nach Bandbreite wächst auch der Bedarf an immer effizienterer Datenübertragung über Glasfaser stetig. Der allgemeine Trend im Datenkommunikationsmarkt zeigt, dass mit abnehmender Entfernung der Preis jedes Segments drastisch sinkt, während das Volumen zunimmt. Es überrascht nicht, dass sich die Kommerzialisierungsbemühungen der Siliziumphotonik stark auf Anwendungen mit hohem Volumen und kurzer Reichweite konzentriert haben, die auf Rechenzentren und Hochleistungsrechner abzielen. Zukünftige Anwendungen werden Board-to-Board-, USB-basierte Kurzstreckenverbindungen und vielleicht sogar CPU-Core-to-Core-Kommunikation umfassen, wobei die Entwicklung von Core-to-Core-Anwendungen auf einem Chip noch recht spekulativ ist. Obwohl die Siliziumphotonik noch nicht die Größenordnung der CMOS-Industrie erreicht hat, hat sie begonnen, sich zu einer bedeutenden Branche zu entwickeln.