科學(xué)家開(kāi)發(fā)新型激光通訊技術(shù)：每秒傳輸40G

美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的工程團(tuán)隊(duì)。從左到右：博士后研究員譚飛，研究生吳孟凱以及米歇爾·劉，前面是這項(xiàng)技術(shù)的研制負(fù)責(zé)人，米爾頓·馮教授。馮教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新技術(shù)達(dá)到了每秒40G的傳輸速度，這是美國(guó)境內(nèi)的最高紀(jì)錄

取得這一成果的研究組成員由米爾頓·馮(Milton Feng)教授領(lǐng)銜，他是該校的“尼克·霍洛尼亞克”電子與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授，其它成員還有博士后研究員譚飛(Fei Tan)，以及研究生吳孟凱(音譯：Mong-Kai Wu)以及米歇爾·劉(Michael Liu)。研究組在美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)《光子學(xué)技術(shù)通訊》雜志上刊出了他們的有關(guān)研究成果。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)向著千萬(wàn)億次乃至更高的級(jí)別邁進(jìn)，處理器速度已經(jīng)超越了傳輸速度，這就在應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了一個(gè)技術(shù)瓶頸，阻礙了應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。任何嘗試過(guò)撥號(hào)上網(wǎng)看流媒體視頻的人都有所體會(huì)，再快的處理器也不能提高文件加載速度。而在大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的當(dāng)今，在服務(wù)器之間有大量的信息進(jìn)行交互。

一種激光器件：垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)，可以用來(lái)在光纖網(wǎng)絡(luò)中高速傳輸數(shù)據(jù)。其相比傳統(tǒng)電纜系統(tǒng)可以以更快的速度傳輸更大的數(shù)據(jù)量。馮教授表示：“VCSEL是目前業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。今天所有的光學(xué)接口都在使用這項(xiàng)技術(shù)。全世界在這方面的競(jìng)爭(zhēng)主要是想辦法提升其速度和效率。而我們此次實(shí)現(xiàn)了美國(guó)境內(nèi)的最高傳輸速度?！?/p>

那么這一傳輸速度有多快呢？作為比較，家庭高速網(wǎng)絡(luò)的速度可以達(dá)到大約每秒100M，而馮教授的團(tuán)隊(duì)達(dá)成的速度是每秒40G，也就是前者速度的400倍。由于其體積很小，這種VCSEL裝置還擁有很高的能源效率——其相比傳統(tǒng)的電線(xiàn)要節(jié)能100倍。但與此同時(shí)其傳輸數(shù)據(jù)的精確性也非常高，在長(zhǎng)達(dá)1小時(shí)的運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有檢測(cè)到任何錯(cuò)誤。

高速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸是打造個(gè)性化醫(yī)藥，云計(jì)算以及許多其它應(yīng)用的關(guān)鍵所在。舉例來(lái)說(shuō)，為了利用超級(jí)計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力來(lái)服務(wù)定制化醫(yī)療，那么首先就需要從患者那里采集醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)本身是沒(méi)有什么用的，它首先需要進(jìn)行分析。于是這些數(shù)據(jù)必須被從實(shí)驗(yàn)室發(fā)送到計(jì)算機(jī)設(shè)施，隨后計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后再將其轉(zhuǎn)發(fā)至病人的主治醫(yī)生那里，從而幫助制定診療計(jì)劃。

馮教授表示：“如果你不能傳輸信息，那么這些信息將是無(wú)用的。如果你不能傳輸數(shù)據(jù)，那么你所產(chǎn)生的都是垃圾，因此數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)至關(guān)重要。高速數(shù)據(jù)傳輸將幫助遠(yuǎn)程計(jì)算，遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程教育更好的發(fā)展。這一切都取決于你能以多快的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?！?/p>

此次伊利諾伊大學(xué)的研究組使用的VCSELs設(shè)備在室溫下工作，因此下一步的工作將是想辦法讓這一設(shè)備能夠適應(yīng)未來(lái)在數(shù)據(jù)中心的高溫環(huán)境下正常工作。

馮教授相信，最終研究人員將能夠?qū)⒒赩CSEL設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速度提升至每秒60G，但在那之后，由于材料自身的局限性，提升的空間將非常有限。但他本人并不擔(dān)憂(yōu)在接近VCSEL技術(shù)極限之后的情況，因?yàn)樵缭?004年，馮教授便已經(jīng)與霍洛尼亞克教授一同開(kāi)發(fā)了一種不需要VCSEL設(shè)備的新方法：晶體管激光器。