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优化VCSEL光子寿命以在不同比特率下实现最低能耗

导读 互联网使用的爆炸性增长导致数据中心的能耗激增。垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是关键的启用设备,由于其简单,低成本和大数据传输率,因此...

互联网使用的爆炸性增长导致数据中心的能耗激增。垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是关键的启用设备,由于其简单,低成本和大数据传输率,因此可以满足此类数据中心中长达数百米的单模或多模光纤的光学互连的要求。在过去的几年中,达到较高的比特率一直是研究和开发的既定目标。

下一个挑战将是把重点放在减少能源 消耗的激光器和驱动器,一个比特率的功能。需要将潜在最大可能的比特率传输的能量成本,使用预失真或前向纠错的能量成本与数据传输的能量成本和较低比特率的设备寿命进行比较。最后,寿命终止对数据中心总成本的考虑将使这些中心的运营商关注重点。

最近,中国科学院光学,精密机械与物理研究所的Bimberg中德绿色光子学研究中心的Bimberg教授小组开发了在850 nm,880 nm,910 nm,940 nm处发射的VCSEL。经过优化,可达到50+ Gb / s,可在多模光纤上实现200+ Gb / s的数据传输。这基于PAM2调制方案,没有任何类型的预失真,从而导致2位左右的频谱效率。

此外,通过优化系统的最大比特率,设备寿命和系统的能源消耗,该小组证明了使用八个25 Gb / s的激光器也可以实现200 Gb / s的传输。在25 Gb / s时,EDR甚至低于100 fJ / bit,与50 Gb / s的值相比,降低了75%。对于相同的200 Gb / s的BR,尽管设备数量增加了一倍,但能耗降低了50%。另外,工作条件下的电流密度降低了60%,并且降低了设备故障的风险。

更长的设备寿命以及50%的总能耗降低将使设备数量增加一倍的成本得到了补偿。较低的功耗导致较少的热量,并且在较大电流下会发生温度引起的输出功率翻转。最后,需要提供更少的冷却能量。因此,通过选择两个以中等比特率的激光器代替一个以最大技术上可能的比特率工作的激光器,使用寿命的成本将大大增加。

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