Большая пропускная способность: фотонные микросхемы обеспечивает большую пропускную способность данных, что означает возможность передавать и обрабатывать гораздо большие объемы информации одновременно. Это особенно полезно в сферах высокоскоростной связи, облачных вычислений и научных исследований.
Меньше электромагнитных помех: Световые сигналы не подвержены электрическим или магнитным помехам, которые могут возникать в кремниевых микросхемах. Это позволяет более надежно передавать данные без потерь или искажений из-за воздействия внешних факторов.
Использование новых материалов: Интегральная фотоника открывает двери для использования новых материалов со свойствами оптики, таких как наночастицы или квантовые точки. Это может привести к развитию более компактных устройств с расширенными функциональными возможностями.
В целом, интегральная фотоника представляет собой перспективную технологию со значительными преимуществами в компактности, скорости передачи данных и широких возможностей применения.
Актуальное состояние и ближайшие перспективы
Международная исследовательская группа под руководством профессора Павлоса Лагудакиса из лаборатории гибридной фотоники Сколтеха создала чрезвычайно энергоэффективный оптический переключатель, который не требует охлаждения и демонстрирует скорость около 1 триллиона операций в секунду, что примерно в 100-1000 раз быстрее современных высококачественных коммерческих транзисторов.
Фотонные транзисторы имеют потенциал быть значительно более эффективными и быстрыми по сравнению с традиционными коммерческими транзисторами. Это связано с использованием фотопроводимости и контролем пропускания света для управления потоком носителей заряда.
Хотя путь предстоит долгий, но перспективы фотоники выглядит многообещающе. По сути, фотоника представляет собой аналог электроники, только вместо электронов используются кванты электромагнитного поля – фотоны.
Процессы в фотонных микросхемах проходят с существенно меньшим энергопотреблением, а значит бо́льшим потенциалом миниатюризации.
Новый фотонный переключатель может выступать в роли транзистора или устройства передачи данных на оптических каналах связи (на порядок увеличивая пропускную способность канала). Он также может служить в качестве усилителя, повышая интенсивность входящего лазерного луча в 23 000 раз, сказано в научной работе.
Современные серийные решения на базе фотонных микросхем
На сегодняшний день на рынке доступны различные серийные микросхемы, основанные на технологиях интегральной фотоники. Некоторые из них включают:
Интегральные оптические модули (ИОМ): компактные устройства, объединяющие несколько оптических компонентов, таких как лазеры, модуляторы и фотоприемники, на одном чипе. Они широко используются в оптической связи для передачи данных с высокой скоростью.
Интегрально-оптические коммутаторы: микросхемы, которые позволяют переключать или маршрутизировать оптический сигнал по различным каналам или портам. Они обладают высоким быстродействием и эффективностью и применяются в системах связи и коммутации данных.
Фотонные процессоры: микросхемы, способные выполнять операции обработки сигнала непосредственно в оптическом домене без конвертирования его в электрическую форму. Они имеют большой потенциал для обработки больших объемов данных с высокой скоростью и применяются в областях, таких как оптическая коммуникация и вычислительные системы.
Интегрально-оптические фильтры: микросхемы, которые позволяют выбирать определенный диапазон частот или длины волны из оптического спектра. Они используются в различных приложениях, включая спектроскопию, медицинскую диагностику и светофорную сигнализацию.
Фотонные усилители: Это микросхемы, которые усиливают слабый оптический сигнал без его конвертирования в электрическую форму. Они широко применяются в оптической связи для компенсации потерь на расстояниях передачи.
Развитие этой технологии продолжается, и ожидается появление новых продуктов и решений для различных приложений в будущем.
Крупные производители Интегральных оптических модулей (ИОМ)
Finisar: Finisar является одним из крупнейших производителей оптических компонентов и модулей, включая ИОМ. Они предлагают широкий спектр продуктов для различных приложений в сферах связи, хранения данных и промышленности.
Lumentum: Lumentum также является крупным поставщиком оптических технологий и продуктов, включая ИОМ. Они предоставляют инновационные решения для области связи, лидара, медицины и других отраслей.
NeoPhotonics: NeoPhotonics специализируется на разработке и производстве высокоскоростных оптических компонентов и модулей, включая ИОМ. Они предлагают широкий ассортимент продукции для передачи данных на длинах волн от 100 Гб/с до 400 Гб/с.
Oclaro: Oclaro также является лидером на рынке оптической коммуникации и предоставляет различные ИОМ для широкого спектра приложений. Они известны своими прецизионными оптическими компонентами и модулями высокой производительности.
Broadcom: Broadcom является крупнейшим в мире поставщиком полупроводниковых решений, включая интегральную фотонику. Они предлагают различные ИОМ для использования в сетях передачи данных и других коммуникационных системах.
Существуют также ряд других компаний, которые предоставляют подобные продукты и технологии.
Finisar предлагает ряд изделий высокой степени интеграции на базе кристалла интегрального оптического модуля (ИОМ). Некоторые из них включают:
Волоконные трансиверы: Finisar производит различные типы волоконных трансиверов, такие как SFP, QSFP и CFP модули, которые объединяют функции передатчика и приемника в одном компактном корпусе.
Коммутаторы: Фирма также предлагает коммутаторы с высокой плотностью портов на основе ИОМ. Эти коммутаторы обеспечивают быстрый и эффективный обмен данными между множеством устройств или серверов.
Активные оптические кабели: Finisar производит активные оптические кабели (AOC) с использованием ИОМ для высокоскоростной передачи данных на коротких расстояниях. Это позволяет достичь более низкой задержки и потерь сигнала по сравнению со стандартными медными кабелями.
Пассивная оптика: Организация предлагает различные пассивные оптические компоненты, такие как сплиттеры и световодные делители на базе ИОМ. Эти компоненты позволяют разделить или комбинировать оптический сигнал без потери качества.
Модули передачи данных: Finisar также производит модули передачи данных для высокоскоростной связи внутри центров обработки данных (ЦОД) и других сетевых приложений. Эти модули основаны на ИОМ и предоставляют быструю и надежную передачу информации.
Lumentum является ведущим производителем изделий высокой степени интеграции на базе кристалла интегрального оптического модуля (ИОМ).
Волоконные трансиверы: Lumentum предлагает широкий спектр волоконных трансиверов, таких как SFP, QSFP и CFP модули. Они обеспечивают передачу данных на высоких скоростях и поддерживают различные протоколы связи.
Туннельные диоды: Компания производит ИОМ с использованием туннельных диодов для генерации мощных оптических импульсов или формирования лазерных пучков с узким спектром.
Лазерные модули: Lumentum разрабатывает и поставляет лазерные модули различной мощности, работающие в видимом или ближнем ИК-диапазонах. Эти модули используются во многих приложениях, таких как связь на большие расстояния или точное позиционирование.
Фотоприемники: Компания предлагает фотоприемники на базе ИОМ, которые преобразуют оптический сигнал в электрический. Они обладают высокой чувствительностью и широким диапазоном рабочих частот.
