رسیدن به سرعت ۲۴۰ گیگابیت بر ثانیه در فیبر نوری با لیزر اسپین

پژوهشگران دانشگاه رور بوخوم آلمان با استفاده از لیزر اسپین (خاصیت قطبی‌شوندگی یا پلاریزه شدن لیزر) توانستند سرعت انتقال داده‌ در‌ فیبرنوری را به ۲۴۰ گیگابیت بر ثانیه یعنی ۵ برابر میزان فعلی افزایش دهند. دست‌یابی به این نوع ارتباط نوری جدید، نتیجه مطالعات مدید در حوزه اسپینترونیک (اسپین یا چرخش الکترون‌ها به دور خود و گشتاور مغناطیسی آن) است. انتقال داده با لیزر اسپین در فیبر نوری نسبت به روش فعلی، هم انرژی کمتری مصرف و هم گرمای کمتری تولید می‌کند.

در فیبرهای نوری فعلی که سرعت‌شان حدود ۴۰ تا ۵۰ گیگابیت بر ثانیه است، برای رمزنگاری بیت‌ها (صفر و یک‌ها‌)، نور لیزر با شدت فرکانس متفاوتی تابیده می‌شود، یعنی برای نشان دادن بیت ۱ از پرتو درخشان‌تر لیزر و برای نشان دادن بیت صفر پرتو کم‌فروغ‌تری تابیده می‌شود و یا اصلا هیچ پرتوی تابیده نمی‌شود. اما در روش لیزر اسپین، برای نشان دادن بیت‌ها از خاصیت قطبش یا قطبیدگی (پلاریزه شدن) پرتور لیزر استفاده می‌شود؛ به‌این صورت که هنگام نشان دادن بیت ۱، پرتو لیزر در یک جهت و هنگام نشان دادن بیت صفر در جهت مخالف قطبیده یا پلاریزه می‌شود. گرمای حاصل از چنین اتصالی تنها ۷ درصد گرمای حاصل از اتصالات فیبری ۲۵ گیگابایت بر ثانیه‌ای امروزی است.

انتقال داده به‌روش قطبی‌سازی یا پلاریزاسیونلیزر اگر در خارج از محیط آزمایشگاه نیز عملیاتی شود، برای مرکز داده‌ها و مزرعه‌های سرور خبر مسرت‌بخشی خواهدبود زیرا اتصالات داخلی پرسرعت در این مجموعه‌ها گرمای زیادی تولید می‌کنند که خنک‌سازی آن‌ها مستلزم به‌کارگیری سامانه‌های سرمایشی و صرف هزینه‌های چشمگیری است.

نیلز گرهارد۱، استاد فناوری فوتونیکس و تراهرتز دانشگاه رور بوخوم می‌گوید، معمولا برای انتقال سریع‌تر داده‌ها لیزر را شدیدتر شلیک می‌کنند که این کار مصرف برق و تولید گرما را افزایش می‌دهد و برای مزارع سرور مشکل‌ساز می‌شود. اما در روش لیزر اسپین، پهنای باند به مقدار انرژی مصرفی بستگی ندارد.

Spin-Laser 02

با این حال، روش‌های کاربردی کنونی را نیز نباید دست‌کم گرفت. شاید از دل فناوری فعلی یعنی انتقال داده‌ مبتنی بر شدت لیزر نیز شیوه‌هایی جدید با سرعت‌های چندصدگیگابیت بر ثانیه بیرون بزند. اما گرهارد و همکارانش اشاره می‌کنند که حتی فناوری‌های شگرفی مانند دیودهای لیزری نیمه‌رسانای قفل مدی۲ و لیزرهای آبشاری کوانتومی۳ نیز هنوز نتوانسته‌اند سرعت انتقال داده به‌روش تغییر شدت لیزر را از ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه فراتر برند.

گروه گرهارد برای تایید صحت ادعای خود نمونه‌ای آزمایشگاهی ساخته‌ است اما اذعان می‌کند که تا تجاری‌سازی این فناوری راه زیادی باقی است. به نظر می‌رسد فناوری اسپین لیزر در فیبر نوری، بیشتر در اتصالات داخلی مراکز داده کاربرد داشته باشد تا در ارتباطات راه دور.

آن‌ها احتمال می‌دهند که شاید ۲۴۰ گیگابیت بر ثانیه تازه آغازی بر انتقال سریع‌تر داده‌ها باشد. مثلا آن‌ها در مقاله‌شان از لیزر دیود نیمه‌رسانای گالیوم-آرسنید نوشته‌اند که به‌لحاظ نظری می‌تواند سرعت انتقال داده‌ از طریق قطبی‌سازی لیزر را به ۵۰۰ گیگابیت بر ثانیه افزایش دهد.

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *