光学芯片的数据传输速度记录再次被打破

　　光纤通信是互联网的支柱。随着数据传输技术在尺寸、速度和能效方面接近极限，需要新技术来进一步扩展数据传输容量。丹麦技术大学的科学家们在硅光子学研究方面取得了新的纪录，实现了前所未有的1。84PET的数据传输。更好的是，研究人员只需要使用单个计算机芯片作为光源，使用单根光纤电缆作为传输通道。
　　这项由AsbjornArvadJorgensen及其同事撰写的研究，被命名为使用芯片级微梳环形谐振器源进行每秒千兆位数据传输。科学家们使用连接到37芯光缆的单个光子芯片（或芯片级光源），在7。9公里的距离上展示了上述1。84PET的数据传输。
　　研究人员通过将数据流分成37个部分，每个部分用于光纤电缆的每个核心，从而实现了这一创纪录的传输大约相当于一天内全球互联网流量数据量的两倍；之后，这些通道中的每一个都通过频率梳被分成223个数据块，这些数据块由电磁频谱中的不同频率表示。
　　这样，数据可以在不同频率上同时传输而不受干扰。正如Jorgensen解释的那样，最终的结果是能够发送如此大量的数据，以至于今天现有的任何计算机技术都无法提供或接收。相反，科学家通过所有通道传递虚拟数据，然后他们每次测试一个通道的输出，以确认数据确实已发送并且可以以原始形式恢复。
　　根据Jorgensen的说法，为他们的实验而设计的整个系统需要一个连续发射的激光、一个分频器和单独的设备来将数据编码到输出流中；研究人员保证，所有这些都可以集成到单个芯片中，从而使硅光子学更接近现实。
　　正如《自然》发表的研究中所解释的那样，光纤通信是互联网的支柱，但重要的核心技术正在接近其尺寸、速度和能源效率的极限。需要能够提供进一步扩展数据传输容量的新技术突破，哥本哈根科学家的工作表明，基于氮化硅环形谐振器的单一光学频率梳源理论上可以将互联网技术带入每秒千兆位的领域，这项技术将进入未来。硅光子学目前的研究现状
　　硅适宜于制作波导传输光。例如制作采用氧化物包层的条形波导，其传输损耗小于1dBcm。硅的透明范围从约1100nm到远红外区域。它对模式有很强的限制，因此即使在很大弯曲时也不会有很大的弯曲损耗。它也可以利用非线性实现一些特定的功能，例如通过四波混频实现放大。制作纳米锥形结构可以实现与单模光纤进行高效的耦合，具有很大的有效模式面积。
　　对于激光光源和放大器应用，由于硅具有间接带隙因此不能应用。有些在多孔硅和硅纳米颗粒方面的研究已经取得了一些进展，但是性能仍然不能与铟磷器件相比。但是，硅能够实现有效的拉曼放大，因为硅的拉曼增益系数很高，并且波导可以将模式限制在很小的范围内。
　　尽管拉曼激光器或者放大器仍然需要光泵浦源，但是它能够得到更长的波长，甚至可以产生多个波长。另一个方法是在三五族半导体材料实现有源功能，然后与硅波导结构连接起来；硅波导的衰逝场足够强能够实现有效地放大。也可以利用直接在硅上生长锗制作单片结构，其中掺杂的锗作为激光器材料。
　　采用马赫曾德尔干涉仪和相位调制能够得到硅基光调制器：通过在电极注入载流子可以改变干涉仪一个干涉臂的折射率，然后转化成相位变化引起传输功率的变化。还可以采用微环谐振腔。这种器件可以达到几个千兆的传输带宽。在硅上采用外延层锗也可以实现非常紧凑和高效率的电吸收调制器。
　　硅光电探测器只对波长小于1100nm的光敏感。在1500nm或1300nm附近通信波长的光电探测器可以采用SiGe材料实现。但是由于晶格失配会产生新的问题，产生晶格缺陷。硅光子技术的主要优势
　　现在，硅光子行业可以在晶圆上有效地制造光芯片，光芯片的其中一项主要优势是它们能够实现、扩展和增加数据传输。传统的长距离连接是通过铜来互连的，但面对日益增长的带宽和能耗需求，铜互连的效果逐渐接近极限。现在的数据中心已经开始使用光来连接，因此在网络架构中可以更多实现短距离连接。将光连接到距离接口ASIC更近的地方是当下的最新趋势，即从可插拔光收发器移到与接口处于同一封装内的光学IO芯片中。这样做可以缩短高速SerDes链路的距离，从而降低IO的总体能耗。
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