Kremíkový fotonickýtechnológia dátovej komunikácie
V niekoľkých kategóriáchfotonické zariadenia, kremíkové fotonické komponenty sú konkurencieschopné s najlepšími zariadeniami vo svojej triede, ktoré sú uvedené nižšie. Možno to, čo považujeme za najtransformačnejšiu prácu voptická komunikáciaje vytvorenie integrovaných platforiem, ktoré integrujú modulátory, detektory, vlnovody a ďalšie komponenty na tom istom čipe, ktoré navzájom komunikujú. V niektorých prípadoch sú v týchto platformách zahrnuté aj tranzistory, čo umožňuje integráciu zosilňovača, serializácie a spätnej väzby na tom istom čipe. Vzhľadom na náklady na vývoj takýchto procesov je toto úsilie primárne zamerané na aplikácie pre dátovú komunikáciu typu peer-to-peer. A vzhľadom na náklady na vývoj výrobného procesu tranzistorov sa v tejto oblasti objavuje konsenzus, že z hľadiska výkonu a nákladov má v dohľadnej budúcnosti najväčší zmysel integrovať elektronické zariadenia pomocou technológie spájania na úrovni doštičiek alebo čipov.
Výroba čipov, ktoré dokážu vykonávať výpočty pomocou elektronických zariadení a vykonávať optickú komunikáciu, má zjavnú hodnotu. Väčšina skorých aplikácií kremíkovej fotoniky bola v oblasti digitálnej dátovej komunikácie. Je to spôsobené základnými fyzikálnymi rozdielmi medzi elektrónmi (fermiónmi) a fotónmi (bozónmi). Elektróny sú skvelé pre výpočty, pretože tieto dva nemôžu byť súčasne na tom istom mieste. To znamená, že navzájom silne interagujú. Preto je možné použiť elektróny na zostavenie rozsiahlych nelineárnych spínacích zariadení – tranzistorov.
Fotóny majú rôzne vlastnosti: veľa fotónov sa môže nachádzať na rovnakom mieste v rovnakom čase a za veľmi špeciálnych okolností sa navzájom nerušia. Preto je možné prenášať bilióny bitov dát za sekundu cez jediné vlákno: nedosiahne sa to vytvorením dátového toku s jednou terabitovou šírkou pásma.
V mnohých častiach sveta je optické pripojenie do domácností dominantnou prístupovou paradigmou, hoci sa to v Spojených štátoch nepotvrdilo, pretože konkuruje DSL a iným technológiám. S neustálym dopytom po šírke pásma neustále rastie aj potreba čoraz efektívnejšieho prenosu dát prostredníctvom optických vlákien. Všeobecným trendom na trhu dátovej komunikácie je, že so znižujúcou sa vzdialenosťou dramaticky klesá cena každého segmentu, zatiaľ čo objem sa zvyšuje. Nie je prekvapujúce, že úsilie o komercializáciu kremíkovej fotoniky zameralo značné množstvo práce na aplikácie s vysokým objemom a krátkym dosahom, zamerané na dátové centrá a vysokovýkonné výpočty. Budúce aplikácie budú zahŕňať pripojenie medzi doskami, pripojenie s krátkym dosahom cez USB a možno aj komunikáciu medzi jadrami procesorov, hoci to, čo sa stane s aplikáciami medzi jadrami na čipe, je stále dosť špekulatívne. Hoci kremíková fotonika ešte nedosiahla rozsah odvetvia CMOS, začala sa stávať významným odvetvím.
Čas uverejnenia: 9. júla 2024