Souhrn
Inženýři při experimentech s technologií lidar náhodně objevili způsob, jak vytvořit miniaturní fotonický čip schopný generovat frekvenční hřeben – spektrum přesně rozmístěných barevných laserových paprsků. Technologie, která dosud vyžadovala velké a drahé lasery, byla zmenšena na jediný čip a může výrazně zrychlit přenos dat v datových centrech, která čelí rostoucím nárokům AI aplikací.
Klíčové body
- Fotonický čip kombinuje průmyslový laser s přesně navrženým optickým obvodem, který rozděluje světlo do více rovnoměrně rozmístěných barev
- Každé barevné pásmo představuje optickou frekvenci schopnou přenášet vlastní datový tok, což umožňuje mnohem rychlejší přenos dat než současné optické sítě
- Objev vznikl náhodou při vývoji výkonnějších laserů pro technologii lidar, která měří vzdálenost pomocí laserových impulsů
- Frekvenční hřeben tradičně vyžaduje velké a nákladné lasery s zesilovači, nová technologie to zvládá na jediném malém čipu
- Vlnové délky jsou uzamčeny ve frekvenci i fázi, takže se navzájem neruší a každá může přenášet nezávislá data
Podrobnosti
Frekvenční hřeben je typ laserového světla složený z více barev nebo frekvencí, které jsou rovnoměrně rozmístěny napříč optickým spektrem. Při zobrazení na spektrogramu se tyto frekvence jeví jako špičky připomínající zuby hřebenu. Vrchol každého “zubu” představuje stabilní, přesně definovanou vlnovou délku schopnou přenášet informace nezávisle na ostatních.
Klíčovou vlastností je synchronizace – vlnové délky jsou uzamčeny jak ve frekvenci, tak ve fázi, což znamená, že jejich vrcholy zůstávají dokonale sladěny a navzájem se neruší. Tato vlastnost umožňuje paralelní přenos dat na více kanálech současně, což výrazně zvyšuje kapacitu a rychlost datových přenosů.
Tým inženýrů pracoval na zlepšení technologie lidar, která využívá laserové impulsy k měření vzdálenosti na základě času, který světlu trvá cesta k objektu a zpět. Při snaze vytvořit výkonnější lasery schopné zachytit detailní data z větších vzdáleností tým zpozoroval, že čip rozděluje světlo do více barev. Tento nečekaný jev vedl k vývoji kompaktního řešení pro generování frekvenčního hřebenu.
V současnosti optické sítě, včetně optických vláken, přenášejí data pomocí laserových impulsů s jedinou vlnovou délkou. Nová technologie by mohla datovým centrům umožnit přesouvat informace mnohem rychleji a efektivněji, což je kritické vzhledem k rostoucím objemům dat generovaným aplikacemi umělé inteligence.
Proč je to důležité
Energetická náročnost AI je jedním z hlavních problémů současného technologického průmyslu. Datová centra spotřebovávají obrovské množství energie nejen na výpočty, ale také na přenos dat mezi servery a úložišti. Efektivnější optické přenosy by mohly výrazně snížit energetickou spotřebu a zároveň zvýšit propustnost sítí.
Miniaturizace technologie frekvenčního hřebenu z velkých laboratorních zařízení na jediný čip představuje významný pokrok v oblasti fotoniki. Snižuje nejen náklady na výrobu, ale také umožňuje širší nasazení v komerčních aplikacích. Kromě datových center může technologie najít uplatnění v telekomunikacích, přesném měření času nebo spektroskopii.
Skutečnost, že objev vznikl náhodou při práci na zcela jiné aplikaci (lidar), ukazuje na nepředvídatelnost vědeckého výzkumu a důležitost pozornosti k neočekávaným jevům během experimentů.
Zdroj: 📰 Live Science
| 