苏黎世联邦理工学院的研究人员已经实现了科学家20年来一直在尝试的工作:在作为“欧洲地平线2020”研究项目一部分的实验室工作中,他们制造了一种芯片,可以在该芯片上将快速电子信号直接转换为超快光信号,几乎没有信号质量损失。这在使用光传输数据的光通信基础架构(例如光纤网络)的效率方面代表了一项重大突破。
在像苏黎世这样的城市中,这些光纤网络已经被用于提供高速互联网,数字电话,电视以及基于网络的视频或音频服务(“流”)。然而,到本十年末,在快速数据传输方面,即使这些光通信网络也可能达到其极限。
这是由于对流,存储和计算的在线服务的需求不断增长,以及人工智能和5G网络的出现。当今的光网络实现了每秒千兆比特(109位)范围内的数据传输速率。每个通道和波长的限制约为100吉比特。但是,将来,传输速率将需要达到太比特区域(每秒1012位)。
新增:电子和照明在同一芯片上
ETH光电与通信教授Juerg Leuthold说:“不断增长的需求将需要新的解决方案。”这种模式转变的关键在于将电子和光子元件组合在单个芯片上。”光子学(光粒子科学)领域研究用于信息传输,存储和处理的光学技术。
ETH研究人员现在已经精确地实现了这种结合:在与德国,美国,以色列和希腊的合作伙伴合作进行的实验中,他们能够将电子和基于光的元素首次集成在同一芯片上。从技术角度来看,这是非常重要的一步,因为这些元件当前必须在单独的芯片上制造,然后通过导线连接。
这种方法会产生后果:一方面,分别制造电子芯片和光子芯片很昂贵。另一方面,它在电子信号转换为光信号的过程中会影响性能,从而限制了光纤通信网络中的传输速度,该研究的主要作者,研究的主要作者Ueli Koch解释说。自然电子杂志。